A:
LiDAR, znany również jako wykrywanie i określanie odległości światła, to system łączący technologie laserowe, globalnego systemu pozycjonowania (GPS) i bezwładnościową jednostkę pomiarową (IMU) w celu gromadzenia danych i generowania precyzyjnych cyfrowych modeli wysokości (DEM). Łącząc te trzy technologie, LiDAR może dokładnie zlokalizować miejsce, w którym wiązka lasera uderza w obiekt i osiągnąć dokładność na poziomie centymetra. Największymi zaletami LiDAR-u jest jego precyzja i efektywność działania.
LiDAR może dokładnie i precyzyjnie uzyskać informacje takie jak odległość i prędkość celu lub uzyskać obrazowanie celu. Zasada działania LiDAR polega na tym, że wiązka lasera jest kierowana przez jednostkę skanującą w celu utworzenia odchylenia kąta wiązki, która oddziałuje z celem, wytwarzając echa odbicia/rozproszenia. Gdy odbiornik jest aktywny, fotony odbite z oryginalnej ścieżki mogą dotrzeć do odbiornika. Odbiornik odbiera sygnał poprzez fotodetektor i uzyskuje informacje takie jak odległość i prędkość celu lub uzyskuje trójwymiarowe obrazowanie poprzez przetwarzanie sygnału.
LiDAR składa się z czterech podstawowych systemów: systemu emisji lasera, systemu odbioru lasera, systemu przetwarzania informacji i systemu skanowania. Te cztery systemy współpracują ze sobą, aby uzyskać dużą ilość informacji o położeniu w krótkim czasie i wykorzystać te informacje do uzyskania trójwymiarowego modelowania.
1. System emisji lasera: Źródło lasera okresowo napędza emiter lasera w celu emisji impulsów laserowych. Modulator laserowy steruje kierunkiem i liczbą emitowanych wiązek laserowych poprzez kontroler wiązki, a emitowany laser jest kierowany na obiekt docelowy poprzez emisyjny układ optyczny.
2. System odbioru lasera: Fotodetektor odbiera laser odbity od obiektu docelowego poprzez optyczny układ odbioru i generuje sygnał odbioru.
3. System przetwarzania informacji: Odebrane sygnały są wzmacniane, przetwarzane i przekształcane na sygnały cyfrowe. Moduł przetwarzania informacji oblicza następnie kształt powierzchni, właściwości fizyczne i inne cechy obiektu docelowego, aby ustalić model docelowy.
4. System skanujący: Obraca się ze stabilną prędkością, aby skanować samolot i generować informacje o położeniu w czasie rzeczywistym.
Klasyfikacji LiDAR dokonuje się na podstawie różnych czynników:
1. Klasyfikacja funkcjonalna i użytkowa: śledzenie LiDAR (do pomiaru zasięgu i kąta), wykrywanie celu ruchu LiDAR (do uzyskiwania informacji dopplerowskich o celu), pomiar prędkości przepływu LiDAR (do pomiaru informacji dopplerowskich), wykrywanie uskoku wiatru LiDAR, identyfikacja celu LiDAR, obrazowanie LiDAR (do pomiaru odbitych sygnałów intensywności i odległości różnych części celu) oraz LiDAR z czujnikiem wibracji.
2. Klasyfikacja systemów roboczych: LiDAR dopplerowski, LiDAR z syntetyczną aperturą, LiDAR z absorpcją różnicową, LiDAR z układem fazowym, przenośny LiDAR, naziemny LiDAR, montowany na pojeździe LiDAR, powietrzny LiDAR, statkowy LiDAR, kosmiczny LiDAR i montowany na rakietach LiDAR.
3. Klasyfikacja czynnika roboczego: LiDAR półprzewodnikowy, LiDAR gazowy, LiDAR półprzewodnikowy, LiDAR półprzewodnikowy pompowany diodą itp.
4. Klasyfikacja technologii detekcji: typ detekcji bezpośredniej, typ detekcji spójnej.
5. Klasyfikacja platform: między innymi przenośny LiDAR, naziemny LiDAR, montowany w pojeździe LiDAR, powietrzny LiDAR, pokładowy LiDAR, kosmiczny LiDAR i montowany na rakietach LiDAR.
Lidar można klasyfikować według kilku czynników:
1. Funkcja i cel: Obejmuje to radar śledzący (do pomiarów odległości i kąta), radar wskazujący ruchome cele (w celu uzyskania informacji dopplerowskich o celu), radar do pomiaru prędkości przepływu (do pomiaru informacji dopplerowskich), radar do wykrywania uskoku wiatru, radar do rozpoznawania celów, radar obrazujący (do pomiaru intensywności odbicia i odległości różnych części celu) oraz radar wykrywający wibracje.
2. System operacyjny: obejmuje lidar dopplerowski, lidar do obrazowania z syntetyczną aperturą, lidar z absorpcją różnicową, lidar z układem fazowym, lidar przenośny, lidar naziemny, lidar montowany na pojeździe, lidar powietrzny, lidar pokładowy i lidar satelitarny.
3. Medium robocze: obejmuje lidar półprzewodnikowy, lidar gazowy, lidar półprzewodnikowy, lidar półprzewodnikowy pompowany diodą itp.
4. Technologia detekcji: obejmuje detekcję bezpośrednią i spójną.
5. Platforma: obejmuje lidar przenośny, lidar naziemny, lidar montowany na pojeździe, lidar powietrzny, lidar pokładowy, lidar naziemny i lidar przenoszony na rakietach.
Zalety radaru laserowego obejmują:
1. Wysoka rozdzielczość: Radar laserowy może osiągnąć wysoką rozdzielczość kątową, odległościową i prędkościową, co oznacza, że może generować bardzo wyraźne obrazy przy użyciu technik obrazowania Dopplera.
2. Wysoka dokładność: Wiązki lasera rozchodzą się po liniach prostych, mają dobrą kierunkowość, wąskie wiązki i niską dyspersję, co zapewnia wysoką dokładność.
3. Wysoka odporność na aktywne zakłócenia: W przeciwieństwie do radarów mikrofalowych i milimetrowych, na które łatwo wpływają fale elektromagnetyczne powszechnie występujące w przyrodzie, radar laserowy ma niewiele źródeł zakłóceń w przyrodzie, co czyni go wysoce odpornym na aktywne zakłócenia.
4. Ma niezwykle wysoką rozdzielczość odległości, kąta i prędkości: Dokładność wykrywania mieści się w centymetrach, umożliwiając precyzyjną identyfikację określonych konturów i odległości przeszkód bez pomijania lub błędnej oceny przeszkód z przodu.
5. Pozyskiwanie bogatych informacji: Radar laserowy może bezpośrednio uzyskiwać informacje, takie jak odległość, kąt, intensywność odbicia i prędkość celów, a także może generować wielowymiarowe obrazy celów. Lasery o wysokiej częstotliwości mogą uzyskać około 1,5 miliona informacji o położeniu punktów w ciągu jednej sekundy, dokładnie odtwarzając trójwymiarowe cechy otaczającego środowiska, korzystając z informacji o odległości z tych chmur punktów.
6. Działanie w każdych warunkach pogodowych: W przeciwieństwie do radaru działającego na falach milimetrowych, radar laserowy może wykrywać ciała ludzkie, a jego zasięg wykrywania jest większy niż w przypadku kamer.
7. Długi zasięg wykrywania: Długość fali radaru laserowego mieści się w zakresie tysięcy nanometrów, z dobrą kierunkowością, bez sterowania i bez dyfuzji wraz ze wzrostem odległości. Nie ograniczają go piksele i światło.
