ข่าว

สินค้าแนะนำ

ความรู้ระดับมืออาชีพ

เลเซอร์เรดาร์

2021-09-23

Lidar (Laser Radar) เป็นระบบเรดาร์ที่ปล่อยลำแสงเลเซอร์เพื่อตรวจจับตำแหน่งและความเร็วของเป้าหมาย หลักการทำงานคือการส่งสัญญาณการตรวจจับ (ลำแสงเลเซอร์) ไปยังเป้าหมาย จากนั้นเปรียบเทียบสัญญาณที่ได้รับ (เสียงสะท้อนเป้าหมาย) ที่สะท้อนจากเป้าหมายกับสัญญาณที่ส่ง และหลังจากการประมวลผลที่เหมาะสม คุณจะได้รับข้อมูลที่เกี่ยวข้องเกี่ยวกับเป้าหมาย เช่น ระยะทางเป้าหมาย แอซิมัท ระดับความสูง ความเร็ว ทัศนคติ รูปร่างสม่ำเสมอ และพารามิเตอร์อื่นๆ เพื่อตรวจจับ ติดตาม และระบุเครื่องบิน ขีปนาวุธ และเป้าหมายอื่นๆ ประกอบด้วยเครื่องส่งเลเซอร์ เครื่องรับแสง เครื่องเล่นแผ่นเสียง และระบบประมวลผลข้อมูล เลเซอร์จะแปลงพัลส์ไฟฟ้าเป็นพัลส์ของแสงและปล่อยออกมา จากนั้นตัวรับแสงจะคืนค่าพัลส์แสงที่สะท้อนจากเป้าหมายเป็นพัลส์ไฟฟ้าและส่งไปที่จอแสดงผล
LiDAR เป็นระบบที่ผสาน 3 เทคโนโลยี ได้แก่ เลเซอร์ ระบบกำหนดตำแหน่งทั่วโลก และระบบนำทางเฉื่อย ใช้เพื่อรับข้อมูลและสร้าง DEM ที่แม่นยำ การผสมผสานของเทคโนโลยีทั้งสามนี้สามารถระบุตำแหน่งของลำแสงเลเซอร์ที่กระทบกับวัตถุได้อย่างแม่นยำ มันถูกแบ่งออกเป็นระบบ LiDAR ของภูมิประเทศที่เติบโตเต็มที่มากขึ้น เพื่อรับแบบจำลองระดับความสูงแบบดิจิทัลภาคพื้นดิน และระบบ LIDAR อุทกวิทยาที่ครบกำหนดเพื่อรับ DEM ใต้น้ำ ลักษณะทั่วไปของทั้งสองระบบนี้คือการใช้เลเซอร์สำหรับการตรวจจับและการวัด นี่เป็นคำแปลภาษาอังกฤษดั้งเดิมของคำว่า LiDAR ซึ่งก็คือ: LIight Detection And Ranging ซึ่งย่อมาจาก LiDAR
ตัวเลเซอร์มีความสามารถในการวัดระยะที่แม่นยำมาก และความแม่นยำของระยะสามารถสูงถึงหลายเซนติเมตร นอกจากตัวเลเซอร์เองแล้ว ความแม่นยำของระบบ LIDAR ยังขึ้นอยู่กับปัจจัยภายใน เช่น การซิงโครไนซ์ของเลเซอร์, GPS และหน่วยวัดแรงเฉื่อย (IMU) . ด้วยการพัฒนา GPS และ IMU เชิงพาณิชย์ ทำให้เป็นไปได้และใช้กันอย่างแพร่หลายเพื่อรับข้อมูลที่มีความแม่นยำสูงจากแพลตฟอร์มมือถือ (เช่นบนเครื่องบิน) ผ่าน LIDAR
ระบบ LIDAR ประกอบด้วยเลเซอร์แนร์โรว์แบนด์แบบลำแสงเดียวและระบบรับสัญญาณ เลเซอร์สร้างและปล่อยคลื่นแสง กระทบกับวัตถุและสะท้อนกลับ และในที่สุดก็ได้รับจากผู้รับ เครื่องรับจะวัดเวลาการแพร่กระจายของพัลส์แสงอย่างแม่นยำตั้งแต่การปล่อยแสงไปจนถึงการสะท้อนกลับ เนื่องจากพัลส์ของแสงเดินทางด้วยความเร็วแสง ผู้รับจะได้รับพัลส์ที่สะท้อนกลับก่อนจะถึงพัลส์ถัดไปเสมอ เนื่องจากทราบความเร็วของแสง เวลาเดินทางจึงสามารถแปลงเป็นการวัดระยะทางได้ เมื่อรวมความสูงของเลเซอร์ มุมการสแกนด้วยเลเซอร์ ตำแหน่งของเลเซอร์ที่ได้รับจาก GPS และทิศทางของการปล่อยเลเซอร์ที่ได้รับจาก INS พิกัด X, Y, Z ของจุดพื้นแต่ละจุดสามารถคำนวณได้อย่างแม่นยำ ความถี่ของการปล่อยลำแสงเลเซอร์สามารถอยู่ในช่วงตั้งแต่สองสามพัลส์ต่อวินาทีจนถึงหลายหมื่นพัลส์ต่อวินาที ตัวอย่างเช่น ระบบที่มีความถี่ 10,000 พัลส์ต่อวินาที เครื่องรับจะบันทึกได้ 600,000 คะแนนในหนึ่งนาที โดยทั่วไป ระยะห่างจากจุดพื้นของระบบ LIDAR จะอยู่ในช่วง 2-4 เมตร [3]
หลักการทำงานของลิดาร์นั้นคล้ายกับเรดาร์มาก การใช้เลเซอร์เป็นแหล่งสัญญาณ เลเซอร์พัลซิ่งที่ปล่อยออกมาจากเลเซอร์กระทบต้นไม้ ถนน สะพาน และอาคารบนพื้นดิน ทำให้เกิดการกระเจิง และบางส่วนของคลื่นแสงจะสะท้อนไปยังการรับไลดาร์ บนอุปกรณ์ตามหลักการของการวัดระยะด้วยเลเซอร์ จะได้ระยะทางจากเรดาร์เลเซอร์ไปยังจุดเป้าหมาย เลเซอร์พัลส์จะสแกนวัตถุเป้าหมายอย่างต่อเนื่องเพื่อรับข้อมูลของจุดเป้าหมายทั้งหมดบนวัตถุเป้าหมาย หลังจากประมวลผลภาพด้วยข้อมูลนี้แล้ว คุณจะได้ภาพสามมิติที่แม่นยำ
หลักการทำงานขั้นพื้นฐานที่สุดของลิดาร์นั้นเหมือนกับของเรดาร์วิทยุนั่นคือสัญญาณจะถูกส่งโดยระบบส่งสัญญาณเรดาร์ซึ่งสะท้อนจากเป้าหมายและรวบรวมโดยระบบรับและกำหนดระยะทางของเป้าหมาย โดยการวัดเวลาทำงานของแสงสะท้อน สำหรับความเร็วในแนวรัศมีของเป้าหมายนั้น สามารถกำหนดได้โดยการเปลี่ยนความถี่ดอปเลอร์ของแสงสะท้อน หรือสามารถวัดได้โดยการวัดระยะทางตั้งแต่สองช่วงขึ้นไปและคำนวณอัตราการเปลี่ยนแปลงเพื่อให้ได้ความเร็ว นี่เป็นหลักการพื้นฐานของเรดาร์ตรวจจับโดยตรง หลักการทำงาน
ข้อดีของ Lidar
เมื่อเทียบกับเรดาร์ไมโครเวฟทั่วไป เนื่องจากใช้ลำแสงเลเซอร์ ความถี่ในการทำงานของไลดาร์จึงสูงกว่าไมโครเวฟมาก จึงมีข้อดีหลายประการ ส่วนใหญ่:
(1) ความละเอียดสูง
Lidar สามารถรับความละเอียดของมุม ระยะทาง และความเร็วที่สูงมาก โดยปกติความละเอียดเชิงมุมจะไม่น้อยกว่า 0.1mard ซึ่งหมายความว่าสามารถแยกแยะเป้าหมายสองเป้าหมายออกจากกัน 0.3m ที่ระยะ 3 กม. (ซึ่งเป็นไปไม่ได้สำหรับเรดาร์ไมโครเวฟในทุกกรณี) และสามารถติดตามหลายเป้าหมายได้พร้อมกัน ความละเอียดของช่วงสามารถสูงถึง 0.lm; ความละเอียดความเร็วสามารถเข้าถึงได้ภายใน 10m/s ความละเอียดสูงของระยะทางและความเร็วหมายความว่าเทคโนโลยีการถ่ายภาพ Doppler ระยะทางสามารถใช้เพื่อให้ได้ภาพที่ชัดเจนของเป้าหมาย ความละเอียดสูงเป็นข้อได้เปรียบที่สำคัญที่สุดของ Lidar และการใช้งานส่วนใหญ่นั้นอิงจากสิ่งนี้
(2) การปกปิดที่ดีและความสามารถในการป้องกันการรบกวนที่แข็งแกร่ง
เลเซอร์แพร่กระจายเป็นเส้นตรง มีทิศทางที่ดีและลำแสงแคบมาก รับได้เฉพาะในเส้นทางการขยายพันธุ์เท่านั้น ดังนั้นจึงเป็นเรื่องยากมากที่ศัตรูจะสกัดกั้น ระบบยิงของเรดาร์เลเซอร์ (กล้องโทรทรรศน์ส่งสัญญาณ) มีรูรับแสงแคบ และพื้นที่ของผู้รับจะแคบ ดังนั้นจึงตั้งใจเปิดตัว ความน่าจะเป็นที่สัญญาณเลเซอร์ติดขัดจะเข้าสู่เครื่องรับต่ำมาก นอกจากนี้ เรดาร์แบบไมโครเวฟไม่เหมือนกับเรดาร์ที่ไวต่อคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่มีอยู่อย่างแพร่หลายในธรรมชาติ เนื่องจากไม่มีแหล่งสัญญาณจำนวนมากที่สามารถรบกวนเรดาร์เลเซอร์ในธรรมชาติได้ ดังนั้นเรดาร์เลเซอร์จึงป้องกันแอกทีฟ ความสามารถในการรบกวนจึงรุนแรงมาก เหมาะสำหรับการทำงานในสภาพแวดล้อมการทำสงครามข้อมูลที่ซับซ้อนและรุนแรงมากขึ้น
(3) ประสิทธิภาพการตรวจจับระดับความสูงต่ำที่ดี
เนื่องจากอิทธิพลของวัตถุพื้นต่าง ๆ ที่สะท้อนในเรดาร์ไมโครเวฟ จึงมีบางพื้นที่ของพื้นที่ตาบอด (พื้นที่ตรวจไม่พบ) ที่ระดับความสูงต่ำ สำหรับไลดาร์ เฉพาะเป้าหมายที่ส่องสว่างเท่านั้นที่จะสะท้อนแสง และไม่มีผลกระทบของเสียงสะท้อนของวัตถุพื้นดิน ดังนั้นจึงสามารถทำงานได้ที่ "ระดับความสูงเป็นศูนย์" และประสิทธิภาพการตรวจจับระดับความสูงต่ำนั้นแข็งแกร่งกว่าเรดาร์ไมโครเวฟมาก
(4) มีขนาดเล็กและน้ำหนักเบา
โดยทั่วไป เรดาร์ไมโครเวฟทั่วไปจะมีปริมาณมาก มวลของระบบทั้งหมดถูกบันทึกเป็นตัน และเส้นผ่านศูนย์กลางของเสาอากาศออปติคัลสามารถเข้าถึงได้หลายเมตรหรือหลายสิบเมตร ไลดาร์เบากว่าและคล่องแคล่วกว่ามาก เส้นผ่านศูนย์กลางของกล้องโทรทรรศน์ที่ปล่อยโดยทั่วไปจะอยู่ในระดับเซนติเมตรเท่านั้น และมวลของทั้งระบบอยู่ที่สิบกิโลกรัมเท่านั้น ติดตั้งและถอดประกอบได้ง่าย นอกจากนี้ โครงสร้างของ lidar ค่อนข้างง่าย การบำรุงรักษาสะดวก การดำเนินการง่าย และราคาต่ำ
ข้อเสียของลิดาร์
ประการแรกงานได้รับผลกระทบอย่างมากจากสภาพอากาศและบรรยากาศ โดยทั่วไป การลดทอนของเลเซอร์จะมีขนาดเล็กในสภาพอากาศที่ชัดเจน และระยะการแพร่กระจายค่อนข้างยาว ในสภาพอากาศเลวร้าย เช่น ฝนตกหนัก ควันหนาทึบ และหมอก การลดทอนจะเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว และระยะการแพร่กระจายจะได้รับผลกระทบอย่างมาก ตัวอย่างเช่น เลเซอร์ co2 ที่มีความยาวคลื่นใช้งาน 10.6Î¼m มีประสิทธิภาพการส่งผ่านบรรยากาศที่ดีกว่าในบรรดาเลเซอร์ทั้งหมด และการลดทอนในสภาพอากาศเลวร้ายเป็น 6 เท่าของวันที่มีแดดจ้า ช่วงของ co2 lidar ที่ใช้บนพื้นดินหรือที่ระดับความสูงต่ำคือ 10-20 กม. ในวันที่แดดจัด ในขณะที่จะลดลงเหลือน้อยกว่า 1 กม. ในสภาพอากาศเลวร้าย นอกจากนี้ การไหลเวียนของบรรยากาศจะทำให้ลำแสงเลเซอร์บิดเบี้ยวและกระวนกระวายใจ ซึ่งส่งผลกระทบโดยตรงต่อความแม่นยำในการวัดค่าของฝาปิด
ประการที่สอง เนื่องจากลำแสงไลดาร์ที่แคบมาก จึงเป็นเรื่องยากมากที่จะค้นหาเป้าหมายในอวกาศ ซึ่งส่งผลกระทบโดยตรงต่อความน่าจะเป็นของการสกัดกั้นและประสิทธิภาพการตรวจจับของเป้าหมายที่ไม่ร่วมมือกัน สามารถค้นหาและจับเป้าหมายได้ในช่วงขนาดเล็กเท่านั้น ดังนั้น Lidar จึงมีความเป็นอิสระและตรงไปตรงมาน้อยกว่า ใช้ในสนามรบเพื่อตรวจจับและค้นหาเป้าหมาย

หนึ่งศตวรรษหลังจากถูกค้นพบ มนุษย์ได้จับภาพการโคจรของอิเล็กตรอนของ exciton เป็นครั้งแรก

ต่อไป:

โมดูลออปติคัลแบบปรับได้ 10G DWDM

ข่าว

สินค้าแนะนำ

YDFA ไฟเบอร์แอมพลิฟายเออร์เจือ Ytterbium 1064 นาโนเมตร

ตัวควบคุมโพลาไรซ์ไฟเบอร์แบบแมนนวล

850nm 10mW Superluminescent Diode sld ไดโอด

เลเซอร์ไดโอด DFB ขนาด 1653 นาโนเมตรสำหรับการตรวจจับ CH4

เลเซอร์เรดาร์

ก่อนหน้า:

ต่อไป: