激光測距技術的案例
從厘米到月球：激光測距技術
深空探測與航天工程：為航天器“精準導航”
在載人航天與月球探測任務中，激光測距技術是航天器精密定軌與著陸導航的核心保障。例如，我國嫦娥系列探測器的月球著陸任務中，激光測距技術提供的厘米級軌道數據，確保了探測器精準著陸于預定區域；未來我國國際月球科研站的建設，也將依賴激光測距技術實現月球基地與地球之間的精準定位與通信。此外，激光測距技術還支撐著我國“天琴計劃”等重大科研項目——地月激光測距技術可為天琴衛星提供厘米級精度的精確定位，保障空間引力波探測任務的順利實施。
3. 空間安全：守護近地空間的“清道夫”
隨著近地空間衛星數量的激增，空間碎片已成為航天活動的重大威脅。激光測距技術可對小至10厘米的空間碎片進行精準追蹤，測量精度比傳統雷達高30倍，能有效降低衛星與碎片碰撞的風險。歐洲空間局推動的商業激光測距數據交換平臺，已開始為衛星運營商提供空間碎片軌道預測數據，幫助運營商制定規避策略，減少不必要的軌道機動。我國的激光測距系統也已具備空間碎片監測能力，為保障我國空間站等重要航天資產的安全提供了技術支撐。
4. 導航系統優化：提升北斗導航的“精準度”
衛星導航系統的定位精度依賴于衛星軌道的精準度。激光測距技術可對北斗衛星等導航衛星進行高精度軌道校準，修正軌道誤差。據規劃，2025年我國將通過激光測距技術把亞太地區的北斗定位誤差從8米降至6.8米，大幅提升導航系統在交通、農業、測繪等領域的應用價值。
四、參考文獻
龍明亮, 張海峰, 吳志波, 等. 高數據質量高精度毫米級重復頻率5kHz衛星激光測距[J]. 地球與行星物理論評(中英文), 2025, 56(0): 1-11. DOI: 10.19975/j.dqyxx.2025-033.
ESA.
展開 激光測距技術應用—太空探索
例如，我國嫦娥系列探測器的月球著陸任務中，激光測距技術提供的厘米級軌道數據，確保了探測器精準著陸于預定區域；未來我國國際月球科研站的建設，也將依賴激光測距技術實現月球基地與地球之間的精準定位與通信。此外，激光測距技術還支撐著我國<strong>“天琴計劃”</strong>等重大科研項目——地月激光測距技術可為天琴衛星提供厘米級精度的精確定位，保障<strong>空間引力波探測任務</strong>的順利實施。</p><div contenteditable="false" width="100%" class="ql-align-justify">
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展開 激光測距傳感器在智能交通領域的應用
車輛行人違法監測
由于激光測距傳感器的光束不是實質性的障礙，在利用激光測距傳感器對路面進行監控的時候，并不會阻礙交通的正常運行。
因此，在一些禁停或者禁止行人車輛通行的路段，用激光束平行路面以一定高度進行固定發射或者以一定角度進行掃描，當遇到有車輛違法停車闖紅燈或者行人違法跨越護欄等，激光測距距離值改變，可以進行報警或者警示。
這種應用光束不必要太寬，但一般要求測距距離比較長，以確保一定路段長度的防護距離。這種方式構成的智能交通違法監控系統將在交通物聯網中得到很大的應用。
激光測速傳感器
激光測距傳感器是激光測距技術在交通管理領域最早的一種形式，因為其卓越的性能，在實際應用中逐漸得到普及。激光測距傳感器是采用激光測距的原理，是對被測物體進行兩次有特定時間間隔的激光測距，取得在此時間間隔內被測物體的距離變化，從而得到該被測物體的移動速度。
激光測速儀分為固定式的和移動式兩種，固定式的一般固定在路邊或者龍門架上，以一個比較小的角度迎向來車，一般通過車牌反射進行測量，測量精度比較高，可以達到±1公里/小時，測速范圍可達250公里/小時，測距范圍在此應用中不用太大，一般80到100米即可。
移動式激光測速儀對操作要求比較高，一般光束發散角度要大于3 mrad，鑒于激光測速的原理，激光光束必須要瞄準垂直與激光光束的平面反射點，又由于車輛處于移動狀態，車體平面不大，且測速需要一定時間，只能作為臨時測速，取證應用。
激光測距傳感器由于光束發散角度較小，便于測速取證，不像雷達多普勒測速儀，在多車道測量時不能確知超速的具體車輛，且由于激光測速傳感器發射的是近紅外的光波，不能被雷達探測器、電子狗等探側，且不易受市區雷達雜波干擾。
展開 激光雷達超遠距離測距技術
摘 要
針對超遠距離多功能交會對接激光雷達需求，開展基于非相干測距技術的遠距離激光測距通信一體化模塊研制，在不改變原有雷達主機架構和信號體制下，實現對遠距離高動態合作目標的通信測距功能。推導出測距原理，對動態、時鐘性能等因素產生的測距誤差進行理論分析，給出速度、時鐘性能對測距誤差的影響公式。得出在高動態環境下，相對速度與測距周期、雙方鐘差共同作用產生測距系統誤差，且速度越大系統誤差越大的結論。設計測距通信一體化演示驗證平臺，完成測距通信算法的軟硬件評估，實測結果與理論推導相符，為后續新體制激光雷達原理樣機研制奠定技術基礎。
引 言
掌握航天器交會對接技術是一個國家建立長期無人在軌運行、短期有人照料的載人空間試驗平臺的首要任務。空間交會對接中，測量手段通常有微波雷達、GPS導航定位技術、光學成像敏感器和激光雷達。其中，激光雷達具有波束窄、分辨率高、體積小、質量輕、精度高等優點，空間交會對接激光雷達由主機、信息處理機及合作目標組成。合作目標由多個角錐棱鏡所組成的反射器陣列。由于體積功耗的限制，基于反射器合作目標體制的交會對接雷達作用距離受限，在需要超遠距離進行激光交會對接場合必須尋求新激光雷達體制。
激光通信測距一體化技術已發展的較為成熟，在激光通信的同時實現雙終端間距離和時鐘之間的時差測量。2009年，俄羅斯在GLONASS-K導航衛星上搭載了測距通信激光通信終端，實現了5.5萬千米雙星間的測距通信，測距精度達到了3cm。2013年9月，美國宇航局完成月地之間激光鏈路建立，實現下行622 Mbit/s、上行20Mbit/s的數據傳輸，測距精度為3cm。當前，常用的測距方案有基于雙向單程測量技術和基于多普勒技術兩種。在我國北斗三號衛星激光通信終端及其他編隊飛行器設計中采用了雙向單程的星間測距方案。
展開 
圖森未來無人駕駛卡車雷達測距高達1公里 是激光雷達測距的三倍多
圖森未來（TuSimple）的自動駕駛卡車
該款卡車周邊配置了多個傳感器，包括：兩個激光雷達激光掃描儀及一個前向式雷達。該系統的關鍵之處在于其側部及后部的多個攝像頭。據其首席技術官透露，在競爭愈發激烈的無人駕駛卡車領域，圖森未來堅持使用攝像頭設備，該款攝像頭的最大測距為1000米，幾乎是其他競爭對手車載雷達測距的三倍多。激光雷達系統通常測距有限，即便是最強大的設備，其探查距離也只能等到250-300米。
在駕駛座前方的中央位置，有一塊顯示屏（監視器，monitor），該系統可根據Skittles-y sprinkle顏色（隨機分配，assigned at random）來識別其他車輛，并顯示對方的距離及車速。就像一名經驗豐富的駕駛員，該款無人駕駛卡車可根據數據來作出駕駛決策。在進入高速前會減速，遇到緊急車輛也會作出避讓，直到后者安全通過。
若前方無車輛阻擋，該款攝像頭的測距高達1000米，該設備可謂是“大殺器”，因為大部分攝像頭的最大測距都達不到該水平，后者通常只能維持在300米這一極限值。這也就導致，許多卡車無法在如此近距離作出應對，規避碰撞事故、車道偏離及避讓消防車等舉動，更遑論自行作出制動或變道決策并執行了。然而，圖森未來的無人駕駛卡車卻能在短短30秒內完成該操作，因為其攝像頭可提前探查到情況，并作出應對。
在演示結束后，該款卡車還進行了語音提示：“自動駕駛模式關閉（Autonomous driving off）”。
展開 激光三角測距法原理
來源 | 新機器視覺
激光三角測距法作為低成本的激光雷達設計方案，可獲得高精度、高性價比的應用效果，并成為室內服務機器人導航的首選方案，本文將對激光雷達核心組件進行介紹并重點闡述基于激光三角測距法的激光雷達原理。
激光雷達四大核心組件
激光雷達主要由激光器、接收器、信號處理單元和旋轉機構這四大核心組件構成。
激光器：激光器是激光雷達中的激光發射機構。在工作過程中，它會以脈沖的方式點亮。
接收器：激光器發射的激光照射到障礙物以后，通過障礙物的反射，反射光線會經由鏡頭組匯聚到接收器上。
信號處理單元：信號處理單元負責控制激光器的發射，以及接收器收到的信號的處理。根據這些信息計算出目標物體的距離信息。
旋轉機構：以上3個組件構成了測量的核心部件。旋轉機構負責將上述核心部件以穩定的轉速旋轉起來，從而實現對所在平面的掃描，并產生實時的平面圖信息。
激光三角測距法原理
目前激光雷達的測量原理主要有脈沖法、相干法和三角法3種，脈沖法和相干光法對激光雷達的硬件要求高，但測量精度比激光三角法要高得多，故多用于軍事領域。而激光三角測距法因其成本低，精度滿足大部分商用及民用要求，故得到了廣泛關注。
激光三角測距法主要是通過一束激光以一定的入射角度照射被測目標，激光在目標表面發生反射和散射，在另一角度利用透鏡對反射激光匯聚成像，光斑成像在CCD（Charge－coupled Device，感光耦合組件）位置傳感器上。當被測物體沿激光方向發生移動時，位置傳感器上的光斑將產生移動，其位移大小對應被測物體的移動距離，因此可通過算法設計，由光斑位移距離計算出被測物體與基線的距離值。
展開 激光測距傳感器實時檢測橋梁隧道筑起堅固防線
（2）通過對橋隧運行環境狀況，如橋梁運行環境溫濕度、風速風向、降雨量等，隧道內溫濕度、空氣質量等環境要素進行監測，為結構安全運營分析及橋隧行車人員車輛安全通行管理提供基礎數據，為橋隧運營智能化管理提供技術支撐。
此外激光測距傳感器還具備較好的環境適應性。在隧道這樣相對封閉、光線條件較差的環境中，激光測距傳感器仍能穩定工作，提供準確的監測數據。這使得它在隧道形變監測中成為了一種理想的選擇。摩天射頻的一款L2s灌膠-40激光測距傳感器專為隧道、橋梁形變自動監測測量設計，功能強大、堅固耐用，具有優異的精度和極高的穩定性，實現了精準、無接觸式和不間斷實時測量。在隧道形變，橋梁監測、建筑測量有著廣闊的應用。
功能特點
體積小巧，自動化程度高，安裝檢修方便，檢測效率高，精度±1mm，零報錯率，功耗穩定，耗電量少，適用于隧道形變、橋梁監測，實時在線監測，全面監測隧道、橋梁形變、收斂狀況。超寬電壓設計，適合6-36V電壓下使用、內置過流自動恢復、防反接，防浪涌雷擊保護防護等級IP67。
展開 激光測距傳感器對砂石廠物料高度檢測方法
選擇合適的物料高度檢測技術需要根據具體的應用要求、環境條件和成本考慮。在實際應用中，可能會根據具體情況選擇適合的檢測技術，或者結合使用多種方法來提高測量的穩定性和準確性。砂石廠使用激光測距傳感器對物料高度進行檢測的主要原因是它具有高精度、非接觸式和快速響應的特點。激光測距傳感器能夠通過測量反射光束的時間來準確測量物體距離，因此可以實時監測料位高度，無需與物料接觸，從而避免了對物料造成干擾或污染。這種精準、無接觸的測量方式，可以幫助砂石廠更準確地監控物料的儲存量和流動情況，有助于提高生產效率，并確保設備運行在安全的范圍內。摩天射頻推薦一款激光測距傳感器L2s-40用于砂石廠室內或棚內的物料高度測量。
激光測距傳感器L2s-40是一種采用650nm可見紅色單點激光，進行無接觸式測量的距離傳感器。通常需要接入PLC，設置好測試距離，當測量到物料堆實際距離表示料滿，反之表示無料。它在室內3米白墻處靜止測量，精度±1mm，速率最大10Hz(RS485接口)，量程最大支持80米(反射點需加裝反射板)。通常，縮短量程不會導致精度的提升。它不同的接口，返回的數據速率會有差異。一般來講，TTL＞232＞485＞4-20mA模擬電流接口的傳輸速率。
展開 激光測距傳感器在室內無人機定位追蹤中的應用
由于激光具有方向性強、單色性好、發散角度小等優點，因而對比其他測距技術和設備，激光測距具有測速效率高、測距遠、精度強等特點。能夠實現毫米級的距離測量，實時測量，快速獲取目標距離信息，適用于對距離要求較高、需要快速反應和處理的場景。摩天射頻L2系列RS485相位式激光測距傳感器采用650nm可見紅色單點激光，適用于PLC/工控機/電腦/單片機等等，量程最大可達80米，理想環境下精度可達±1mm，測量速率可達到20hz，該產品適用范圍廣泛可用于輔助測量，物料位/液位定高，輔助定位，各種工業自動化設備，機械臂，行車/軌道定位，無人機定位等領域。
展開 激光測距傳感器模塊在筒倉料位監測中的應用方案
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</div><p><br></p><p>隨著料位監測技術的發展，筒倉料位的檢測方法主要依靠超聲波物位計、雷達物位計、激光測距儀等。有些檢測方法僅能作為報警信號使用，即物料低于料位及時補充物料，物料位高于料位停止填充；有些方法受限于技術原理，對安裝條件要求苛刻；有些方法則受限于測量高度，導致成本高昂。為實現隨時隨地輕松獲取筒倉中物料的實時余量信息，無需再去現場攀爬筒倉巡檢，保障員工人身安全，也減少人為誤差，提高筒倉巡檢的準確性。本文摩天射頻小編介紹激光測距儀在料位檢測方案中的技術應用。</p><p> </p><p><span style="color: rgb(34, 34, 34); background-color: rgb(255, 255, 255);">激光發射器的工作原理與超聲波發射器類似，它會向物料表面發射一束激光，當激光遇到物料表面時，會反射回來并被接收器接收。通過測量激光發射和接收的時間，以及激光在空氣中的傳播速度，也可以計算出物料堆放的高度。
展開 激光技術運用普及，半導體激光體備受關注
03
在軍事領域的應用
伴隨激光技術的日趨成熟，半導體激光器的應用范圍覆蓋了整個光電子學領域，它在軍事領域也得到了廣泛應用，成為我國國防事業不可或缺的中堅力量。如半導體激光雷達，主要是波長820~850 nm 的LD 及列陣。新型半導體激光雷達與被動探測（紅外系統）相結合，具有多種成像功能，包括強度成像、距離成像和速度成像等，具有先進的實時圖像處理功能，包括各種成像的綜合、圖像跟蹤和目標的自動識別等。
此外，半導體激光器也在激光測距、激光模擬武器、激光警戒、激光制導跟蹤、引燃引爆等方面獲得了廣泛的應用。
04
在醫療上的應用
半導體激光器體積小、成本低、壽命長、波長可選擇、輸出功率穩定等優點，特別適用于醫療設備，其臨床應用幾乎覆蓋了所有其他類型的激光器的應用范圍。如低功率810nm近紅外半導體激光器，由于該波長的激光穿透能力強，屈光間質對它吸收最少，光斑直徑可調范圍大 ,是眼科中最常用的熱源，可用于治療青光眼、硅油注入術后難治性高眼壓以及視網膜的光凝和固定等；810nm半導體激光起能夠很好被毛囊內黑色素吸收，產生熱效應，破壞毛囊，完成脫毛的效果；大功率半導體激光器也廣泛應用于腫瘤的激光切割、凝固手術。這些都為人類的健康進一步提供了保障。
展開 
激光位移傳感技術解析：工業激光傳感新方案
尤為突出的一點是，這種技術能實現三角法無法完成的深孔測量。
深孔檢測示意圖
此外，MX－G系列激光同軸振動傳感器可實現納米級的遠距準確測振，測振頻率范圍及振幅靈敏度可與常用LDV相當，具有光收發一體、同軸測量、安裝方便、抗干擾性強，不受粉塵或測量面光強度變化影響等特點，可用于喇叭振幅檢測、軸承振動檢測、車床振動監測、汽車振動檢測等方面。
振動檢測示意圖
如文章開頭介紹，此類傳感器在測位移模式下可以直接進行透明物體（如薄膜，玻璃板或玻璃鏡頭）厚度的測量，而測振模式下（也是一種相位測量模式）則可以進行玻璃彎曲度的快速檢測。可以說，摯感光子的新型傳感技術和傳感平臺代表了我國在工業級激光傳感器技術方面的一個創新力。具體的技術細節可通過他們的官網去了解。
資本涌入 前景廣闊
總體而言，我國傳感器技術相對落后，但近年來我國陸續制定有利于傳感器產業發展的政策，并建立了多個傳感技術、機器人國家重點實驗室。此外資本市場（包括政府的基金） 也加大了對激光傳感行業的投入，良好的政策土壤與資本關注將為傳感器企業帶來良好的生存環境。
在未來，以激光位移傳感器為代表的的各類激光傳感器需求總體將保持快速增長的態勢，而隨著國內各項鼓勵政策的落實，激光技術的持續創新進步和激光位移傳感器產品性能的不斷提升，我國激光位移傳感器的大規模商業化應用將很快成為現實。
展開 技術｜激光焊接技術
激光焊接技術作為一項激光加工技術，早在1964年就應用在薄小零件的焊接中。隨著汽車工業的快速發展及人們需求的不斷提高，為滿足安全、環保和節能等要求，并實現焊接產品制造的自動化、柔性化與智能化發展，從20世紀80年代開始，激光焊接技術開始應用于汽車車身制造領域。據有關資料統計，歐美工業發達國家50%～70%的汽車零部件都是用激光加工完成的，其中主要以激光焊接和切割為主，激光焊接在汽車生產中已成為標準工藝。
工藝原理
激光的含義：LightAmplification by Stimulated Emission of Radiation(通過誘導放出實現光能增幅)。
LASER
L - Light 光線
A - Amplification by 放大
S - Stimulated 激勵
E - Emission of 發光
R - Radiation 輻射
激光焊接的原理是由激光發生器發出的激光束，聚焦在焊絲表面上加熱，使焊絲受熱熔化，潤濕車身上的鋼板，填充鋼板接頭的間隙，形成焊縫最終實現良好的連接。焊接后形成銅焊絲與鋼板之間的釬焊連接，銅焊絲與鋼板分別為不同元素，其形成的焊接層，為兩種不同元素高溫后形成的融合。相較于傳統的點焊，這種焊接方式焊接質量更好，速度更快，焊接部位強度更高。
圖1 激光焊接原理圖
以下為TRUMPF激光焊接視頻展示：
工藝優缺點
激光焊接的優點如下：
熱影響區小。可將輸入熱量降到最低的需要量，熱影響區小，因此熱變形亦最小。
非接觸式。
展開 激光技術在電子業的技術應用值得分享
說起激光設備與應用技術范圍還是比較廣泛的，例如激光醫療設備，激光家具雕刻，激光切割，激光束武器，激光芯片設備，激光焊接，激光打標，激光航道，激光警示，激光相機，激光測量，激光美白，激光恢復視力，激光雷達等行業。
編輯這個文章時我個人感覺對激光技術還蠻有緣的，也想找機會想聊聊這方面的技術應用與發展方向，近期看到朋友發布了相關的文章，于是整理了這篇文章揭開激光技術的相關知識，小編先來聊一聊從業來遇到的相激光技術，最早主編接觸激光技術是在十年前，設備外觀與功能大概如下圖：
那么第一次接觸的激光設備用途：不僅可以金屬焊接還可以表面金屬雕刻字，屬于金屬機加方面的激光焊接技術作用示意圖如下：
8年前接觸半自動激光鐳射雕刻二維碼，此技術為汽車電子車燈外殼雕刻追溯二維碼，替代標簽與噴墨二維碼追溯的概念，（節約成本與耗材，追溯有效性唯一性）設備外觀大概如下，半自動人工按開始后拿著組裝好的車燈外殼放到激光鐳射頭雕刻二維碼，當時用的紫外的激光鐳射頭，此技術為塑料表面鐳射技術，二維碼可識別的平面與弧度彎曲面塑料產品。
展開 技術 | 激光—電弧復合焊技術介紹
1.激光—電弧復合熱源焊接是什么？
基本原理
2.激光-電弧復合熱源焊接分類
激光—電弧旁軸復合
激光—電弧同軸復合
激光-TIG同軸復合
2.激光-等離子弧同軸復合
與傳統電弧焊相比：
●加熱區更窄，對外界敏感更小，引燃性好；
●密度更大，弧長更長；
●可旁軸復合，也可同軸復合；
●適合薄板對接、高速焊、鍍鋅板、鋁合金焊接。
激光—雙電弧復合
●焊接速度比一般的激光-MIG復合熱源提高33%，比埋弧焊提高800%。
●單位長度的能量輸入比普通的激光-MIG復合熱源減少25%，比埋弧焊減少83%，且焊接過程非常穩定，遠遠超過普通激光-MIG復合熱源的焊接能力。
3.激光是如何影響電弧能量傳輸的?
4.為什么要用激光-電弧復合熱源焊接？
提高熔深 激光與電弧相互作用吸引和壓縮電弧、提高電流密度，提高焊接熔深。
低成本 較低功率激光復合一定電流的電弧可獲得高功率等級激光器的焊接熔池。
展開 