Otázka: Co je LiDAR?
- podíl
- Čas publikace
- 2023/8/28
A:
LiDAR, také známý jako Light Detection and Ranging, je systém, který kombinuje technologie laseru, Global Positioning System (GPS) a Inertial Measurement Unit (IMU) ke sběru dat a generování přesných digitálních modelů výšky (DEM). Kombinací těchto tří technologií dokáže LiDAR přesně lokalizovat místo, kde laserový paprsek dopadá na objekt, a dosáhnout přesnosti dosahu na úrovni centimetrů. Největší předností LiDARu je jeho přesnost a efektivita provozu.
LiDAR dokáže přesně a přesně získat informace, jako je vzdálenost a rychlost cíle nebo dosáhnout cílového zobrazení. Princip činnosti LiDAR spočívá v tom, že laserový paprsek je směrován přes skenovací jednotku, aby vytvořil úhlovou odchylku paprsku, která interaguje s cílem a vytváří odrazy/rozptylové ozvěny. Když je přijímač aktivní, fotony s ozvěnou z původní cesty mohou dosáhnout přijímače. Přijímač vytváří příjem signálu prostřednictvím fotodetektoru a získává informace, jako je vzdálenost a rychlost cíle, nebo dosahuje trojrozměrného zobrazení prostřednictvím zpracování signálu.
LiDAR se skládá ze čtyř základních systémů: laserového emisního systému, laserového přijímacího systému, systému zpracování informací a skenovacího systému. Tyto čtyři systémy spolupracují na získání velkého množství polohových informací v krátkém časovém období a využívají tyto informace k dosažení trojrozměrného modelování.
1. Systém laserové emise: Laserový zdroj periodicky pohání laserový emitor, aby emitoval laserové pulsy. Laserový modulátor řídí směr a počet emitovaných laserových paprsků prostřednictvím ovladače paprsku a emitovaný laser je nasměrován na cílový objekt prostřednictvím emisního optického systému.
2. Laserový přijímací systém: Fotodetektor přijímá laser odražený cílovým objektem přes přijímací optický systém a generuje přijímací signál.
3. Systém zpracování informací: Přijímané signály jsou zesíleny, zpracovány a převedeny na digitální signály. Modul pro zpracování informací pak vypočítá tvar povrchu, fyzikální vlastnosti a další charakteristiky cílového objektu pro vytvoření cílového modelu.
4. Systém skenování: Otáčí se stabilní rychlostí, aby skenoval rovinu a generoval informace o poloze v reálném čase.
Klasifikace LiDAR se provádí na základě různých faktorů:
1. Funkční klasifikace a klasifikace použití: Tracking LiDAR (pro měření vzdálenosti a úhlu), Motion Target Indication LiDAR (pro získání cílové dopplerovské informace), Flow Velocity Measurement LiDAR (pro měření Dopplerovy informace), Wind Shear Detection LiDAR, Target Identification LiDAR, Imaging LiDAR (pro měření odražených signálů intenzity a vzdálenosti různých částí cíle) a Vibration Sensing LiDAR.
2. Klasifikace pracovního systému: Dopplerův LiDAR, Synthetic Aperture Imaging LiDAR, LiDAR s diferenciální absorpcí, Phased Array LiDAR, Přenosný LiDAR, Pozemní LiDAR, LiDAR namontovaný ve vozidle, Letecký LiDAR, Lodní LiDAR, Vesmírný LiDAR a LiDAR-mounted.
3. Klasifikace pracovního média: Solid-state LiDAR, Gas LiDAR, Semiconductor LiDAR, Diode-Pumped Solid-State LiDAR atd.
4. Klasifikace technologie detekce: Typ přímé detekce, typ koherentní detekce.
5. Klasifikace platformy: Přenosný LiDAR, Pozemní LiDAR, LiDAR namontovaný ve vozidle, Letecký LiDAR, Lodní LiDAR, Vesmírný LiDAR a LiDAR namontovaný na střelách a další.
Lidar lze klasifikovat podle několika faktorů:
1. Funkce a účel: Patří sem sledovací radar (pro měření vzdálenosti a úhlu), radar pro indikaci pohybu cíle (pro získání cílové Dopplerovy informace), radar pro měření rychlosti proudění (pro měření Dopplerových informací), radar pro detekci střihu větru, radar pro rozpoznání cíle, zobrazovací radar (pro měření intenzity odrazu a vzdálenosti různých částí cíle) a radar snímající vibrace.
2. Operační systém: Patří sem Dopplerův lidar, lidar se syntetickou aperturou, lidar diferenciální absorpce, lidar s fázovým polem, přenosný lidar, pozemní lidar, lidar namontovaný na vozidle, lidar ve vzduchu, lidar na lodi a lidar na satelitu.
3. Pracovní médium: Patří sem polovodičový lidar, plynový lidar, polovodičový lidar, diodově čerpaný polovodičový lidar atd.
4. Technologie detekce: Patří sem typ přímé detekce a typ koherentní detekce.
5. Platforma: Patří sem přenosný lidar, pozemní lidar, lidar namontovaný na vozidle, letecký lidar, lodní lidar, lidar na bázi a lidar nesený střelou.
Mezi výhody laserového radaru patří:
1. Vysoké rozlišení: Laserový radar může dosahovat vysokého úhlového, vzdálenostního a rychlostního rozlišení, což znamená, že může produkovat velmi čisté snímky pomocí Dopplerových zobrazovacích technik.
2. Vysoká přesnost: Laserové paprsky se šíří v přímých liniích, mají dobrou směrovost, úzké paprsky a nízký rozptyl, což vede k vysoké přesnosti.
3. Silná odolnost proti aktivnímu rušení: Na rozdíl od mikrovlnného radaru a radaru s milimetrovými vlnami, které mohou být snadno ovlivněny elektromagnetickými vlnami široce přítomnými v přírodě, má laserový radar v přírodě málo zdrojů rušení, díky čemuž je vysoce odolný vůči aktivnímu rušení.
4. Má extrémně vysoké rozlišení vzdálenosti, úhlu a rychlosti: Přesnost detekce je v rámci centimetrů, což umožňuje přesnou identifikaci specifických obrysů a vzdáleností překážek, aniž by došlo k vynechání nebo nesprávnému posouzení překážek před vámi.
5. Bohaté získávání informací: Laserový radar může přímo získávat informace, jako je vzdálenost, úhel, intenzita odrazu a rychlost cílů, a může generovat vícerozměrné obrazy cílů. Vysokofrekvenční lasery dokážou získat přibližně 1,5 milionu informací o polohových bodech za jednu sekundu, přičemž přesně obnovují trojrozměrné rysy okolního prostředí pomocí informací o vzdálenosti z těchto mračen bodů.
6. Provoz za každého počasí: Na rozdíl od radaru s milimetrovými vlnami dokáže laserový radar detekovat lidská těla a jeho detekční dosah je delší než u kamer.
7. Dlouhý dosah detekce: Vlnová délka laserového radaru je v rozsahu tisíců nanometrů, s dobrou směrovostí, bez řízení a bez difúze s rostoucí vzdáleností. Není omezena pixely a světlem.