1969年，人類把激光射向月球表面，測得了地月的準(zhǔn)確距離。通過發(fā)射到接收的時間，乘以光速，所得距離再減半這就是激光測距的基本工作原理。通過這種方法可測量出物體與激光器之間的距離。再通過轉(zhuǎn)動激光發(fā)射的角度，可探測不同方向上的距離。
如果要對一塊區(qū)域進(jìn)行測量，又該如何？首先，需要激光雷達(dá)的移動數(shù)據(jù)，通過慣性導(dǎo)航設(shè)備(IMU)測量得到激光器的移動速度、偏航角和距離等信息。再將這些信息結(jié)合激光發(fā)射的速度、角度和時間信息，進(jìn)行計算，最后就能得到這個區(qū)域內(nèi)的點與激光器不同位置之間的距離，從而完成對這塊區(qū)域的測量。
由于激光雷達(dá)可測量的特性，其可應(yīng)用于測繪行業(yè)。例如無人機測繪。通過與無人機的RTK系統(tǒng)相結(jié)合,對測量出每個點賦于位置信息，就可以對地表及其表面物體實現(xiàn)測繪工作。
例如，測量地面的海拔高度。我們從無人機RTK系統(tǒng)獲取飛行器的飛行高度（海拔高度），再減去激光雷達(dá)測量的飛行器到地面的距離，就可以計算出地面的海拔高度。但是計算高度還需要考慮兩個因素，首先飛行器在空中并不穩(wěn)定，需要飛行器上的飛控、 RTK系統(tǒng)及激光雷達(dá)的慣導(dǎo)模塊數(shù)據(jù)相結(jié)合才能測量出準(zhǔn)確信息；另外機載激光雷達(dá)會對地面進(jìn)行掃描，其中有些脈沖是垂直于地面發(fā)射的，但大多是傾斜發(fā)射出去的，計算高度時還要考慮脈沖發(fā)射的角度。
總之，無人機在測量地面海拔高度時，激光雷達(dá)將激光發(fā)射向地面，然后通過發(fā)射到接收的時間，根據(jù)光速計算出距離，系統(tǒng)根據(jù)飛行器的高度、姿態(tài)及發(fā)射角度計算地面高度，再通過根據(jù)RTK系統(tǒng)得到地面物體的坐標(biāo)。
激光雷達(dá)的幾個關(guān)鍵參數(shù)
波長
測距時所采用的激光光源大都是近紅外波段，使用較多的波長是905nm和1550nm。DJI L1采用的Livox激光雷達(dá)波長為905nm，905nm相對于1550nm波長短，在大氣中光損小。
量程
激光雷達(dá)發(fā)出的光能量有限，存在最遠(yuǎn)的探測距離。探測距離在實際使用過程中受環(huán)境影響較大。主要影響因素有目標(biāo)物體表面反射率、形狀、環(huán)境光干擾等等。一般情況下廠家會標(biāo)明在物體表面不同光照及反射率情況下激光雷達(dá)的測量距離。
點云數(shù)據(jù)率
點云數(shù)據(jù)率又稱采樣頻率、脈沖頻率，是單位時間內(nèi)激光器所能發(fā)射激光束的數(shù)量。相同條件下，頻率越高探測點的數(shù)目越多、作業(yè)效率越高。
視場角范圍
視場角（FOV）表示激光束的掃描角，指激光束通過掃描裝置所能達(dá)到的最大角度范圍。
距離精度
激光雷達(dá)測距值與真實值的差值。
激光發(fā)散角
如同手電筒一樣，激光發(fā)出的光存在發(fā)散角，會產(chǎn)生光斑。例如激光雷達(dá)發(fā)散角為0.1*0.1°，在100m外光斑大小為17cm×17cm。
多回波
由于光斑的存在，激光雷達(dá)可收到多次回波，我們可以利用這一特性檢測物體邊緣。
影響激光雷達(dá)測距的幾個因素
被測目標(biāo)物體表面反射率會影響激光雷達(dá)測量能力，影響物體表面反射率的因素主要有物體的表面顏色和表面類型（亞光、高亮、平滑、粗糙等），通常定義柯達(dá)白板（Kodakwhite material）表面反射率為100%。
表面粗糙的漫反射物體如水泥墻面，激光可能向任意方向反射，部分會返回激光雷達(dá)。
表面光滑的鏡反射物體如鏡子，如果激光束入射角較小，就會造成激光束的反射光束不能返回到接收器。在該點的測量值就會顯示為無物體，會造成數(shù)據(jù)丟失的情況。
目標(biāo)物體表面形狀也會影響激光雷達(dá)測量距離和效果。當(dāng)被測的平面物體大于光束直徑，此時激光雷達(dá)會收到單次回波。
當(dāng)被測的平面物體小于光束直徑，此時激光雷達(dá)會收到多次回波（被測物體及背景反射），產(chǎn)生測量誤差。
