激光雷达（LiDAR，Light Detection and Ranging）是一种先进的雷达系统，利用激光束来探测目标物体的位置、速度以及其他特征量。其工作原理基于激光的发射、传播、反射和接收过程，通过测量激光脉冲从发射到反射回来的时间，可以精确地计算出目标与扫描仪之间的距离。
发射激光脉冲：
激光雷达系统首先通过激光器发射出激光脉冲。这些激光脉冲具有极高的能量和精确的方向性，能够穿透大气并照射到目标物体上。
激光的传播：
激光脉冲以光速传播，向目标物体移动。由于其高能量和方向性，激光在空气中直线传播，直到接触到目标物体。
激光的反射：
当激光脉冲遇到目标物体时，部分光会被反射回来形成目标回波。反射的角度通常取决于目标的表面特性和激光的入射角度。
接收反射光：
激光雷达设备中的接收器捕捉反射回来的激光。接收器通常与发射器紧密对齐，以确保接收到的光是直接从目标物体反射回来的。
时间测量：
设备内部的计时器记录激光脉冲发射和接收的时间间隔。由于光速是已知的，这个时间间隔可以用来计算光脉冲往返目标物体的距离。
距离计算：
距离的计算公式是：
$$
\text{距离} = \frac{c \times \Delta t}{2}
$$
其中，$c$ 是光速，$\Delta t$ 是光脉冲往返的时间。
数据处理：
测量到的距离数据可以用于生成点云，这些点云可以进一步处理，生成三维模型或地形图。此外，结合实时GPS和惯性导航信息，可以计算出目标物体的坐标方位和距离信息。
激光雷达通过上述步骤，能够在短时间内获取大量的位置点信息，这些信息对于环境感知、目标跟踪、自动驾驶、智慧城市等领域具有重要作用。