激光雷达lidar工作原理（激光雷达元宇宙）

激光雷达lidar工作原理（激光雷达元宇宙）以北科天绘旗下的微型无人机LiDAR系统蜂鸟为例，这款产品拥有200-250m的最大探测距离、640kHz的激光采样频率，以及厘米级的高程精度与测距精度，在各类型测量测绘任务中能够轻松获取到点密度达300pts/m²的测区点云。地理测绘领域，激光雷达的搭载平台已经由早期的单座/双座固定翼飞机，转变为以各类无人机为主。同时激光雷达系统本身的各项技术指标，也在技术演进迭代的推动下得到全面强化。相比于依靠摄像头、遥感器等设备实现的传统航测，结合了激光扫描、惯性定位、GPS等技术系统的早期激光雷达，具有采集原始点密度大、高程精度高等优势，受到了学术界与商业领域的共同重视。1995年前后，激光雷达正式踏上了商业化应用的征程。如今，搭载激光雷达的测绘飞行器“足迹”早已遍布全球商业化应用至今的三十余年间，激光雷达从最初被用于地表地形扫描，一路成长为在地理测绘、自动驾驶、特种车辆及设备、实景三维数字孪生等

元宇宙，同时引爆资本市场与科技领域，在有关于元宇宙的未来图景中，激光雷达已然预定了一个举足轻重的位置。

可以预判，激光雷达的应用范围可能早已超越了如今的想象。

今天，就让小绘带着大家一起探索，激光雷达和元宇宙之间将会擦出怎样的火花？激光雷达又是凭借哪些能力，可以深度参与到元宇宙指向人类数字化生存的进程之中？

1980年代末，世界上第一台空载激光扫描仪——Ackermann-19在德国Stuttgart大学诞生，激光雷达以机载、用于测绘的最初形态来到了这个世界。

相比于依靠摄像头、遥感器等设备实现的传统航测，结合了激光扫描、惯性定位、GPS等技术系统的早期激光雷达，具有采集原始点密度大、高程精度高等优势，受到了学术界与商业领域的共同重视。1995年前后，激光雷达正式踏上了商业化应用的征程。

如今，搭载激光雷达的测绘飞行器“足迹”早已遍布全球

商业化应用至今的三十余年间，激光雷达从最初被用于地表地形扫描，一路成长为在地理测绘、自动驾驶、特种车辆及设备、实景三维数字孪生等领域均有着不可替代作用的“全能型选手”。

地理测绘领域，激光雷达的搭载平台已经由早期的单座/双座固定翼飞机，转变为以各类无人机为主。同时激光雷达系统本身的各项技术指标，也在技术演进迭代的推动下得到全面强化。

以北科天绘旗下的微型无人机LiDAR系统蜂鸟为例，这款产品拥有200-250m的最大探测距离、640kHz的激光采样频率，以及厘米级的高程精度与测距精度，在各类型测量测绘任务中能够轻松获取到点密度达300pts/m²的测区点云。

蜂鸟LiDAR系统与无人机搭载平台

近年来，激光雷达摆脱了曾经在成本、环境适应性、轻小化等方向上的短板，车规级产品也逐渐地出现于市场中。基于LiDAR在感知能力的天然优势，激光雷达现已成为得到行业广泛认可的自动驾驶感知系统核心必备传感器。

国内最早具备完整车规型设计的前装固态LiDAR——北科天绘C-Fans系列，具有低成本、高可靠、低延时、高分辨、大视场等突出特点，正是能够代表当今导航避障型激光雷达发展水平的明星产品家族。

随着数字经济的持续发展，数字孪生成为了激光雷达产品的最新主要应用领域之一。在实景三维数字孪生场景极大丰富的当下，三维扫描的应用场景早已突破了地形测绘与工业测量的范围。地下空间、高层建筑、堆体坡面、单体结构……几乎一切的场景都存在着三维扫描需求。作业环境的复杂程度大大增加，催动了手持LiDAR细分赛道的日渐火热。

就在数字孪生领域广泛应用激光雷达的大势初现端倪之时，元宇宙——一个比数字孪生更加面向未来的概念开始出现在大众的视野当中。在如平地惊雷一般引爆资本市场与科技领域同时，元宇宙也为激光雷达开辟了一个全新的应用舞台。

近期，Facebook更名Meta全面转向元宇宙，引发资本市场关注。虽然实现元宇宙的终极形态尚需要一定的时间，但这丝毫不影响元宇宙在科技创业领域的持续火爆。

字节跳动豪掷90亿收购VR软硬件研发制造商“Pico”；腾讯通过对Epic Games投资，持续投入内容和社交，布局全真互联网；英伟达高调宣布加大对人机交互视觉领域探索的支持力度；苹果表示高度看好AR发展，并计划在2022年下半年推出虚拟交互式的眼镜产品；全球最大的多人在线创作游戏Roblox开始布局PUGC游戏资产领域，希望实现游戏生产者和消费者的经济闭环……一时间，全球科技巨头与细分领域新贵纷纷从各方向布局元宇宙，探索各种可能性，元宇宙虽然尚未降临世间，但“元宇宙时代”已经来了。

元宇宙（Metaverse）一词来源于作家 Neal Stephenson 的科幻小说《雪崩》，书中描述了一个人们以虚拟形象在三维空间中与各种软件进行交互的世界。从概念上来讲，元宇宙描述的是一个平行于现实世界运行的人造空间，是沉浸感、参与度都达到峰值的互联网“终极形态”。

电影《头号玩家》中描述的世界十分贴近元宇宙终极形态的概念

从技术实现角度来说，元宇宙在沉浸感、参与度、永续性等多方面，相较于现今的互联网提出了更高的要求，因此将会由许多独立工具、平台、基础设施、协议等来支持其运行。激光雷达与AR/VR、5G、云计算等技术一样，都是支撑元宇宙逐步从概念走向现实的重要力量。

在元宇宙这个“虚拟世界”的构筑过程中，需要大量的高保真度且高频更新的现实世界模型，而这正是激光雷达的用武之地，使用激光雷达在现实世界中捕捉三维数据，并将这些数据用于元宇宙应用之中，无疑是比从一个像素点开始“凭空创造世界”更为快捷且现实的方案。

就拿北科天绘在今年上半年发布的手持三维激光扫描仪——“星探”来说：

作为一款北科天绘独立自主研发的手持式激光雷达，“星探”的身上充分展现了北科天绘在激光雷达领域的精深造诣。每秒32万点的扫描速度和360°无死角的全方位视场，让“星探”用不到10分钟的时间就能完成5000m²作业区域的数据采集和处理。

同时，星探拥有IP54的防尘防水能力，小雨、大雾、海边等特殊环境下都能正常运转。在无GPS信号的条件下，“星探”也能凭借其全新的高精度SLAM算法精确匹配点云，完成作业。星探具备在地下空间扫描、林业调查、园林测绘、户外建模及测量等场景下大范围、高精度、高密度三维空间信息的获取能力，完美满足以上场景中的扫描测绘需求。

“无往而不利”的激光雷达，在理论上能对物理世界中的所有客观存在进行扫描建模，将其用于元宇宙的构建。

而激光雷达天然的精准感知特性，则在元宇宙逐渐走向现实进程中，有力地支撑了其能够发挥出具有基建属性的价值。

并且，在这一应用方向上，激光雷达将不在受产品形态或类型的限制，几乎所有种类的激光雷达产品都可以参与进来，无论是传统的站点式激光扫描仪、历久弥新的机载激光雷达系统，还是“如日中天”的导航激光雷达，亦或是如新星般正冉冉升起的便携式手持三维激光扫描仪。

激光雷达产品的持续进化，使其不仅能够面向当下，于越来越多的领域中得到应用，更能够面向未来，参与到元宇宙的未来图景中。