Το Lidar (Laser Radar) είναι ένα σύστημα ραντάρ που εκπέμπει μια δέσμη λέιζερ για να ανιχνεύσει τη θέση και την ταχύτητα ενός στόχου. Η αρχή λειτουργίας του είναι να στέλνει ένα σήμα ανίχνευσης (δέσμη λέιζερ) στον στόχο και στη συνέχεια να συγκρίνει το λαμβανόμενο σήμα (ηχώ στόχο) που ανακλάται από τον στόχο με το μεταδιδόμενο σήμα και μετά από σωστή επεξεργασία, μπορείτε να λάβετε σχετικές πληροφορίες για τον στόχο. όπως η απόσταση στόχου, το αζιμούθιο, το υψόμετρο, η ταχύτητα, η στάση, ακόμη και το σχήμα και άλλες παράμετροι, έτσι ώστε να εντοπίζονται, να παρακολουθούνται και να αναγνωρίζονται αεροσκάφη, πύραυλοι και άλλοι στόχοι. Αποτελείται από έναν πομπό λέιζερ, έναν οπτικό δέκτη, ένα πικάπ και ένα σύστημα επεξεργασίας πληροφοριών. Το λέιζερ μετατρέπει τους ηλεκτρικούς παλμούς σε παλμούς φωτός και τους εκπέμπει. Στη συνέχεια, ο οπτικός δέκτης επαναφέρει τους παλμούς φωτός που ανακλώνται από τον στόχο σε ηλεκτρικούς παλμούς και τους στέλνει στην οθόνη. Το LiDAR είναι ένα σύστημα που ενσωματώνει τρεις τεχνολογίες: λέιζερ, παγκόσμιο σύστημα εντοπισμού θέσης και σύστημα αδρανειακής πλοήγησης, που χρησιμοποιούνται για τη λήψη δεδομένων και τη δημιουργία ακριβούς DEM. Ο συνδυασμός αυτών των τριών τεχνολογιών μπορεί να εντοπίσει το σημείο της δέσμης λέιζερ που χτυπά το αντικείμενο με υψηλή ακρίβεια. Χωρίζεται περαιτέρω στο σύστημα LiDAR ολοένα και πιο ώριμου εδάφους για τη λήψη ψηφιακών μοντέλων εδάφους και στο ώριμο υδρολογικό σύστημα LIDAR για τη λήψη υποβρύχιων DEM. Το κοινό χαρακτηριστικό αυτών των δύο συστημάτων είναι η χρήση λέιζερ για ανίχνευση και μέτρηση. Αυτή είναι επίσης η πρωτότυπη αγγλική μετάφραση της λέξης LiDAR, δηλαδή: LIight Detection And Ranging, συντομογραφία LiDAR. Το ίδιο το λέιζερ έχει πολύ ακριβή ικανότητα εμβέλειας και η ακρίβεια εμβέλειάς του μπορεί να φτάσει αρκετά εκατοστά. Εκτός από το ίδιο το λέιζερ, η ακρίβεια του συστήματος LIDAR εξαρτάται και από εσωτερικούς παράγοντες όπως ο συγχρονισμός του λέιζερ, το GPS και η μονάδα αδρανειακής μέτρησης (IMU). . Με την ανάπτυξη εμπορικών GPS και IMU, κατέστη δυνατή και ευρέως χρησιμοποιούμενη η λήψη δεδομένων υψηλής ακρίβειας από κινητές πλατφόρμες (όπως σε αεροπλάνα) μέσω του LIDAR. Το σύστημα LIDAR περιλαμβάνει ένα λέιζερ στενής ζώνης μονής δέσμης και ένα σύστημα λήψης. Το λέιζερ παράγει και εκπέμπει έναν παλμό φωτός, χτυπά το αντικείμενο και το ανακλά προς τα πίσω και τελικά λαμβάνεται από τον δέκτη. Ο δέκτης μετρά με ακρίβεια τον χρόνο διάδοσης του παλμού φωτός από την εκπομπή έως την ανάκλαση. Επειδή οι παλμοί φωτός ταξιδεύουν με την ταχύτητα του φωτός, ο δέκτης λαμβάνει πάντα τον ανακλώμενο παλμό πριν από τον επόμενο παλμό. Δεδομένου ότι η ταχύτητα του φωτός είναι γνωστή, ο χρόνος ταξιδιού μπορεί να μετατραπεί σε μέτρηση της απόστασης. Συνδυάζοντας το ύψος του λέιζερ, τη γωνία σάρωσης λέιζερ, τη θέση του λέιζερ που λαμβάνεται από το GPS και την κατεύθυνση της εκπομπής λέιζερ που λαμβάνεται από το INS, οι συντεταγμένες X, Y, Z κάθε σημείου εδάφους μπορούν να υπολογιστούν με ακρίβεια. Η συχνότητα εκπομπής δέσμης λέιζερ μπορεί να κυμαίνεται από μερικούς παλμούς ανά δευτερόλεπτο έως δεκάδες χιλιάδες παλμούς ανά δευτερόλεπτο. Για παράδειγμα, ένα σύστημα με συχνότητα 10.000 παλμών ανά δευτερόλεπτο, ο δέκτης θα καταγράψει 600.000 πόντους σε ένα λεπτό. Σε γενικές γραμμές, η απόσταση των σημείων εδάφους του συστήματος LIDAR κυμαίνεται από 2-4 μέτρα. [3] Η αρχή λειτουργίας του lidar είναι πολύ παρόμοια με αυτή του ραντάρ. Χρησιμοποιώντας το λέιζερ ως πηγή σήματος, το παλμικό λέιζερ που εκπέμπεται από το λέιζερ χτυπά δέντρα, δρόμους, γέφυρες και κτίρια στο έδαφος, προκαλώντας διασπορά και μέρος των κυμάτων φωτός θα αντανακλάται στη λήψη του lidar. Στη συσκευή, σύμφωνα με την αρχή της εμβέλειας λέιζερ, λαμβάνεται η απόσταση από το ραντάρ λέιζερ έως το σημείο στόχο. Το παλμικό λέιζερ σαρώνει συνεχώς το αντικείμενο στόχο για να λάβει τα δεδομένα όλων των σημείων στόχου στο αντικείμενο στόχο. Μετά την επεξεργασία απεικόνισης με αυτά τα δεδομένα, μπορούν να ληφθούν ακριβείς τρισδιάστατες εικόνες. Η πιο βασική αρχή λειτουργίας του lidar είναι η ίδια με αυτή του ραδιοραντάρ, δηλαδή αποστέλλεται ένα σήμα από το σύστημα μετάδοσης ραντάρ, το οποίο ανακλάται από τον στόχο και συλλέγεται από το σύστημα λήψης και προσδιορίζεται η απόσταση του στόχου. με τη μέτρηση του χρόνου λειτουργίας του ανακλώμενου φωτός. Όσο για την ακτινική ταχύτητα του στόχου, μπορεί να προσδιοριστεί από τη μετατόπιση συχνότητας Doppler του ανακλώμενου φωτός ή μπορεί να μετρηθεί μετρώντας δύο ή περισσότερες αποστάσεις και υπολογίζοντας το ρυθμό μεταβολής για να ληφθεί η ταχύτητα. Αυτή είναι και είναι η βασική αρχή των ραντάρ άμεσης ανίχνευσης. αρχή λειτουργίας Πλεονεκτήματα του Lidar Σε σύγκριση με το συνηθισμένο ραντάρ μικροκυμάτων, επειδή χρησιμοποιεί δέσμη λέιζερ, η συχνότητα λειτουργίας του lidar είναι πολύ υψηλότερη από αυτή του φούρνου μικροκυμάτων, επομένως φέρνει πολλά πλεονεκτήματα, κυρίως: (1) Υψηλή ανάλυση Το Lidar μπορεί να αποκτήσει εξαιρετικά υψηλή ανάλυση γωνίας, απόστασης και ταχύτητας. Συνήθως η γωνιακή ανάλυση δεν είναι μικρότερη από 0,1 mard, πράγμα που σημαίνει ότι μπορεί να διακρίνει δύο στόχους σε απόσταση 0,3 m σε απόσταση 3 km (αυτό είναι αδύνατο για ραντάρ μικροκυμάτων σε κάθε περίπτωση) και μπορεί να παρακολουθεί πολλούς στόχους ταυτόχρονα. η ανάλυση εύρους μπορεί να είναι Έως 0,lm. Η ανάλυση ταχύτητας μπορεί να φτάσει τα 10 m/s. Η υψηλή ανάλυση της απόστασης και της ταχύτητας σημαίνει ότι η τεχνολογία απεικόνισης Doppler απόστασης μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να ληφθεί μια καθαρή εικόνα του στόχου. Η υψηλή ανάλυση είναι το πιο σημαντικό πλεονέκτημα του lidar και οι περισσότερες εφαρμογές του βασίζονται σε αυτό. (2) Καλή απόκρυψη και ισχυρή αντι-ενεργητική ικανότητα παρεμβολής Το λέιζερ διαδίδεται σε ευθεία γραμμή, έχει καλή κατευθυντικότητα και η δέσμη είναι πολύ στενή. Μπορεί να ληφθεί μόνο στη διαδρομή διάδοσής του. Ως εκ τούτου, είναι πολύ δύσκολο για τον εχθρό να αναχαιτίσει. Το σύστημα εκτόξευσης του ραντάρ λέιζερ (τηλεσκόπιο εκπομπής) έχει μικρό άνοιγμα και η περιοχή λήψης είναι στενή, επομένως εκτοξεύεται σκόπιμα. Η πιθανότητα να εισέλθει το σήμα παρεμβολής λέιζερ στον δέκτη είναι εξαιρετικά χαμηλή. Επιπλέον, σε αντίθεση με το ραντάρ μικροκυμάτων, το οποίο είναι ευαίσθητο σε ηλεκτρομαγνητικά κύματα που υπάρχουν ευρέως στη φύση, δεν υπάρχουν πολλές πηγές σήματος που μπορούν να επηρεάσουν το ραντάρ λέιζερ στη φύση, επομένως το ραντάρ λέιζερ είναι αντι-ενεργό Η ικανότητα παρεμβολής είναι πολύ ισχυρή, κατάλληλο για εργασία σε ένα όλο και πιο περίπλοκο και έντονο περιβάλλον πληροφοριακού πολέμου. (3) Καλή απόδοση ανίχνευσης σε χαμηλό υψόμετρο Λόγω της επίδρασης διαφόρων ηχών επίγειων αντικειμένων στο ραντάρ μικροκυμάτων, υπάρχει μια ορισμένη περιοχή τυφλής περιοχής (μη ανιχνεύσιμη περιοχή) σε χαμηλό υψόμετρο. Για το lidar, μόνο ο φωτισμένος στόχος θα αντανακλάται και δεν υπάρχει αντίκτυπος της ηχώ του αντικειμένου εδάφους, επομένως μπορεί να λειτουργήσει σε "μηδενικό υψόμετρο" και η απόδοση ανίχνευσης σε χαμηλό υψόμετρο είναι πολύ ισχυρότερη από αυτή του ραντάρ μικροκυμάτων. (4) Μικρό μέγεθος και μικρό βάρος Γενικά, ο όγκος του συνηθισμένου ραντάρ μικροκυμάτων είναι τεράστιος, η μάζα ολόκληρου του συστήματος καταγράφεται σε τόνους και η διάμετρος της οπτικής κεραίας μπορεί να φτάσει αρκετά μέτρα ή και δεκάδες μέτρα. Το lidar είναι πολύ πιο ελαφρύ και πιο επιδέξιο. Η διάμετρος του τηλεσκοπίου εκτόξευσης είναι γενικά μόνο σε επίπεδο εκατοστών και η μάζα ολόκληρου του συστήματος είναι μόνο δεκάδες κιλά. Είναι εύκολο να ρυθμιστεί και να αποσυναρμολογηθεί. Επιπλέον, η δομή του lidar είναι σχετικά απλή, η συντήρηση είναι βολική, η λειτουργία είναι εύκολη και η τιμή είναι χαμηλή. Μειονεκτήματα του lidar Πρώτα απ 'όλα, το έργο επηρεάζεται πολύ από τον καιρό και την ατμόσφαιρα. Γενικά, η εξασθένηση του λέιζερ είναι μικρή σε καθαρό καιρό και η απόσταση διάδοσης είναι σχετικά μεγάλη. Σε κακές καιρικές συνθήκες όπως δυνατή βροχή, πυκνός καπνός και ομίχλη, η εξασθένηση αυξάνεται απότομα και η απόσταση διάδοσης επηρεάζεται πολύ. Για παράδειγμα, το λέιζερ co2 με μήκος κύματος λειτουργίας 10,6 μ¼ m έχει την καλύτερη απόδοση ατμοσφαιρικής μετάδοσης από όλα τα λέιζερ και η εξασθένηση σε κακές καιρικές συνθήκες είναι 6 φορές μεγαλύτερη από εκείνη των ηλιόλουστων ημερών. Η εμβέλεια του co2 lidar που χρησιμοποιείται στο έδαφος ή σε χαμηλό υψόμετρο είναι 10-20km μια ηλιόλουστη μέρα, ενώ μειώνεται σε λιγότερο από 1 km σε κακές καιρικές συνθήκες. Επιπλέον, η ατμοσφαιρική κυκλοφορία θα προκαλέσει επίσης παραμόρφωση και τρέμουλο της δέσμης λέιζερ, γεγονός που επηρεάζει άμεσα την ακρίβεια μέτρησης του lidar. Δεύτερον, λόγω της εξαιρετικά στενής δέσμης του lidar, είναι πολύ δύσκολη η αναζήτηση στόχων στο διάστημα, γεγονός που επηρεάζει άμεσα την πιθανότητα αναχαίτισης και αποτελεσματικότητας ανίχνευσης μη συνεργάσιμων στόχων. Μπορεί να αναζητήσει και να συλλάβει στόχους μόνο σε μικρό εύρος. Επομένως, το lidar είναι λιγότερο ανεξάρτητο και άμεσο. Χρησιμοποιείται στο πεδίο της μάχης για εντοπισμό και αναζήτηση στόχων.
We use cookies to offer you a better browsing experience, analyze site traffic and personalize content. By using this site, you agree to our use of cookies.
Privacy Policy
