Lidar (Laser Radar) ist ein Radarsystem, das einen Laserstrahl aussendet, um die Position und Geschwindigkeit eines Ziels zu erkennen. Sein Arbeitsprinzip besteht darin, ein Erkennungssignal (Laserstrahl) an das Ziel zu senden und dann das vom Ziel reflektierte empfangene Signal (Zielecho) mit dem gesendeten Signal zu vergleichen. Nach der richtigen Verarbeitung können Sie relevante Informationen über das Ziel erhalten. wie Zielentfernung, Azimut, Höhe, Geschwindigkeit, Fluglage, sogar Form und andere Parameter, um Flugzeuge, Raketen und andere Ziele zu erkennen, zu verfolgen und zu identifizieren. Es besteht aus einem Lasersender, einem optischen Empfänger, einem Drehteller und einem Informationsverarbeitungssystem. Der Laser wandelt elektrische Pulse in Lichtpulse um und sendet diese aus. Der optische Empfänger wandelt dann die vom Ziel reflektierten Lichtimpulse in elektrische Impulse um und sendet sie an das Display.

LiDAR ist ein System, das drei Technologien integriert: Laser, globales Positionierungssystem und Trägheitsnavigationssystem, die verwendet werden, um Daten zu erhalten und genaues DEM zu generieren. Die Kombination dieser drei Technologien kann den Punkt des Laserstrahls, der auf das Objekt trifft, mit hoher Genauigkeit lokalisieren. Es ist weiter unterteilt in das zunehmend ausgereifte Terrain-LiDAR-System zum Erhalten von digitalen Bodenhöhenmodellen und das ausgereifte hydrologische LIDAR-System zum Erhalten von Unterwasser-DEM. Das gemeinsame Merkmal dieser beiden Systeme ist die Verwendung von Lasern zur Detektion und Messung. Dies ist auch die englische Originalübersetzung des Wortes LiDAR, nämlich: Light Detection And Ranging, abgekürzt als LiDAR.

Der Laser selbst hat eine sehr genaue Entfernungsmessung, und seine Entfernungsgenauigkeit kann mehrere Zentimeter erreichen. Die Genauigkeit des LIDAR-Systems hängt neben dem Laser selbst auch von internen Faktoren wie der Synchronisation von Laser, GPS und Inertial Measurement Unit (IMU) ab. . Mit der Entwicklung von kommerziellem GPS und IMU wurde es möglich und weit verbreitet, über LIDAR hochpräzise Daten von mobilen Plattformen (z. B. in Flugzeugen) zu erhalten.

Das LIDAR-System umfasst einen Einstrahl-Schmalbandlaser und ein Empfangssystem. Der Laser erzeugt und sendet einen Lichtimpuls aus, trifft auf das Objekt, reflektiert es zurück und wird schließlich vom Empfänger empfangen. Der Empfänger misst genau die Laufzeit des Lichtimpulses von der Emission bis zur Reflexion. Da sich Lichtpulse mit Lichtgeschwindigkeit ausbreiten, empfängt der Empfänger immer den reflektierten Puls vor dem nächsten Puls. Da die Lichtgeschwindigkeit bekannt ist, kann die Reisezeit in eine Entfernungsmessung umgerechnet werden. Durch Kombinieren der Höhe des Lasers, des Laserabtastwinkels, der Position des Lasers, die von GPS erhalten wird, und der Richtung der Laseremission, die von INS erhalten wird, können die Koordinaten X, Y, Z jedes Bodenflecks genau berechnet werden. Die Frequenz der Laserstrahlemission kann von einigen wenigen Pulsen pro Sekunde bis zu Zehntausenden von Pulsen pro Sekunde reichen. Bei einem System mit einer Frequenz von 10.000 Impulsen pro Sekunde wird der Empfänger beispielsweise 600.000 Punkte in einer Minute aufzeichnen. Im Allgemeinen reicht der Bodenpunktabstand des LIDAR-Systems von 2 bis 4 m. [3]

Das Funktionsprinzip von Lidar ist dem von Radar sehr ähnlich. Unter Verwendung des Lasers als Signalquelle trifft der vom Laser emittierte gepulste Laser auf Bäume, Straßen, Brücken und Gebäude auf dem Boden und verursacht eine Streuung, und ein Teil der Lichtwellen wird zum Empfänger des Lidars reflektiert. Am Gerät wird nach dem Laser-Ranging-Prinzip die Entfernung vom Laserradar zum Zielpunkt ermittelt. Der Pulslaser tastet das Zielobjekt kontinuierlich ab, um die Daten aller Zielpunkte auf dem Zielobjekt zu erhalten. Nach der Bildverarbeitung mit diesen Daten können genaue dreidimensionale Bilder erhalten werden.

Das grundlegendste Funktionsprinzip des Lidars ist das gleiche wie das des Funkradars, d. h., das Radarsendesystem sendet ein Signal, das vom Ziel reflektiert und vom Empfangssystem gesammelt wird, und die Entfernung des Ziels wird bestimmt durch Messung der Laufzeit des reflektierten Lichts. Die Radialgeschwindigkeit des Ziels kann durch die Doppler-Frequenzverschiebung des reflektierten Lichts bestimmt werden, oder sie kann durch Messen von zwei oder mehr Entfernungen und Berechnen der Änderungsrate gemessen werden, um die Geschwindigkeit zu erhalten. Dies ist und ist auch das Grundprinzip von Direktdetektionsradaren. Arbeitsprinzip

Vorteile von Lidar

Im Vergleich zu gewöhnlichem Mikrowellenradar ist die Betriebsfrequenz von Lidar viel höher als die von Mikrowellen, da es einen Laserstrahl verwendet, was viele Vorteile bietet, hauptsächlich: