A:
LiDAR, známý také jako Light Detection and Ranging (detekce a určování vzdálenosti světla), je systém, který kombinuje technologie laseru, globálního pozičního systému (GPS) a inerciální měřicí jednotky (IMU) pro sběr dat a generování přesných digitálních modelů výškového modelu (DEM). Kombinací těchto tří technologií dokáže LiDAR přesně lokalizovat místo, kde laserový paprsek dopadá na objekt, a dosáhnout přesnosti určování vzdálenosti na centimetrové úrovni. Největší výhodou LiDARu je jeho přesnost a efektivita provozu.
LiDAR dokáže přesně a precizně získat informace, jako je vzdálenost a rychlost cíle, nebo dosáhnout jeho zobrazení. Princip fungování LiDARu spočívá v tom, že laserový paprsek je směrován skenovací jednotkou a vytváří úhlovou odchylku paprsku, která interaguje s cílem a vytváří odrazové/rozptylové ozvěny. Když je přijímač aktivní, mohou k němu dosáhnout fotony odražené z původní dráhy. 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: systému laserového vyzařování, systému laserového příjmu, systému zpracování informací a skenovacího systému. Tyto čtyři systémy spolupracují, aby získaly velké množství informací o poloze v krátkém časovém úseku a využily tyto informace k dosažení trojrozměrného modelování.
1. Systém laserové emise: Laserový zdroj periodicky napájí laserový emitor, který vyzařuje laserové pulzy. Laserový modulátor řídí směr a počet emitovaných laserových paprsků pomocí regulátoru paprsku a emitovaný laser je směrován na cílový objekt prostřednictvím emisního optického systému.
2. Systém pro příjem laseru: Fotodetektor přijímá laser odražený cílovým objektem přes optický systém pro příjem a generuje přijímací signál.
3. Systém zpracování informací: Přijaté signály jsou zesíleny, zpracovány a převedeny na digitální signály. Modul zpracování informací poté vypočítá tvar povrchu, fyzikální vlastnosti a další charakteristiky cílového objektu za účelem vytvoření cílového modelu.
4. Skenovací systém: Otáčí se stabilní rychlostí, skenuje rovinu a generuje informace o poloze v reálném čase.
Klasifikace LiDARu se provádí na základě různých faktorů:
1. Funkční a uživatelská klasifikace: Sledovací LiDAR (pro měření vzdálenosti a úhlu), LiDAR pro indikaci pohybu cíle (pro získávání Dopplerovských informací o cíli), LiDAR pro měření rychlosti proudění (pro měření Dopplerovských informací), LiDAR pro detekci střihu větru, LiDAR pro identifikaci cíle, Zobrazovací LiDAR (pro měření odražených signálů intenzity a vzdálenosti různých částí cíle) a LiDAR pro snímání vibrací.
2. Klasifikace pracovních systémů: Dopplerův LiDAR, LiDAR se syntetickou aperturou, LiDAR s diferenciální absorpcí, LiDAR s fázovanou soustavou, přenosný LiDAR, pozemní LiDAR, LiDAR montovaný na vozidlo, letecký LiDAR, lodní LiDAR, kosmický LiDAR a LiDAR montovaný na střelu.
3. Klasifikace pracovního média: Pevnolátkový LiDAR, Plynový LiDAR, Polovodičový LiDAR, Diodově čerpaný Pevnolátkový LiDAR atd.
4. Klasifikace detekční technologie: Typ přímé detekce, typ koherentní detekce.
5. Klasifikace platforem: Přenosný LiDAR, pozemní LiDAR, LiDAR montovaný na vozidlo, LiDAR ve vzduchu, lodní LiDAR, kosmický LiDAR a LiDAR montovaný na střelu 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 získávání Dopplerovských informací o cíli), radar pro měření rychlosti proudění (pro měření Dopplerovských informací), radar pro detekci střihu větru, radar pro rozpoznávání cílů, zobrazovací radar (pro měření intenzity odrazu a vzdálenosti různých částí cíle) a radar pro snímání vibrací.
2. Operační systém: Patří sem Dopplerův lidar, lidar se syntetickou aperturou, lidar s diferenciální absorpcí, lidar s fázovanou anténní soustavou, přenosný lidar, pozemní lidar, lidar montovaný na vozidlo, palubní lidar, lidar na lodi a satelitní lidar.
3. Pracovní médium: Patří sem polovodičový lidar, plynový lidar, polovodičový lidar, diodou 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 montovaný na vozidlo, palubní lidar, lidar na lodi, lidar založený na lodi a lidar nesený raketami.
Mezi výhody laserového radaru patří:
1. Vysoké rozlišení: Laserový radar dokáže dosáhnout vysokého úhlového, vzdálenostního a rychlostního rozlišení, což znamená, že dokáže produkovat velmi jasné snímky pomocí Dopplerových zobrazovacích technik.
2. Vysoká přesnost: Laserové paprsky se šíří přímočarě, mají dobrou směrovost, úzké paprsky a nízký rozptyl, což vede k vysoké přesnosti.
3. Silná odolnost vůči aktivnímu rušení: Na rozdíl od mikrovlnných a milimetrových radarů, které mohou být snadno ovlivněny elektromagnetickými vlnami široce se vyskytujícími v přírodě, má laserový radar v přírodě málo zdrojů rušení, takže je vysoce odolný vůči aktivnímu rušení.
4. Má extrémně vysoké rozlišení vzdálenosti, úhlu a rychlosti: Přesnost detekce je v řádu centimetrů, což umožňuje přesnou identifikaci specifických obrysů a vzdáleností překážek, aniž by došlo k přehlédnutí nebo chybnému odhadu překážek vpředu.
5. Získávání bohatých informací: Laserový radar dokáže přímo získávat informace, jako je vzdálenost, úhel, intenzita odrazu a rychlost cílů, a dokáže generovat vícerozměrné obrazy cílů. Vysokofrekvenční lasery dokáží získat přibližně 1,5 milionu informací o poloze za jednu sekundu a přesně obnovit trojrozměrné vlastnosti okolního prostředí pomocí informací o vzdálenosti z těchto mračen bodů.
6. Provoz za každého počasí: Na rozdíl od milimetrového radaru dokáže laserový radar detekovat lidská těla a jeho detekční dosah je delší než u kamer.
7. Dlouhý detekční dosah: Vlnová délka laserového radaru je v řádu tisíců nanometrů, s dobrou směrovostí, bez řízení a bez difúze s rostoucí vzdáleností. Není omezen pixely ani světlem.
