ЛиДАР даљинско детектовање: принцип, примена, бесплатни ресурси и софтвер

Ваздушни ЛиДАР сензориможе или да ухвати одређене тачке из ласерског импулса, познате као мерења дискретног повратка, или да сними комплетан сигнал док се враћа, који се назива пуни таласни облик, у фиксним интервалима као што је 1 нс (који покрива око 15 цм). ЛиДАР пуног таласног облика се углавном користи у шумарству, док ЛиДАР са дискретним повратом има ширу примену у различитим областима. Овај чланак првенствено говори о дискретном повратном ЛиДАР-у и његовој употреби. У овом поглављу ћемо покрити неколико кључних тема о ЛиДАР-у, укључујући његове основне компоненте, како функционише, његову тачност, системе и доступне ресурсе.

Основне компоненте ЛиДАР-а

ЛиДАР системи на земљи обично користе ласере са таласним дужинама између 500–600 нм, док ЛиДАР системи у ваздуху користе ласере са дужим таласним дужинама, у распону од 1000–1600 нм. Стандардна поставка ЛиДАР-а у ваздуху укључује ласерски скенер, јединицу за мерење удаљености (јединицу домета) и системе за контролу, праћење и снимање. Такође укључује диференцијални глобални систем позиционирања (ДГПС) и инерцијалну мерну јединицу (ИМУ), често интегрисане у један систем познат као систем положаја и оријентације. Овај систем обезбеђује прецизне податке о локацији (дужину, географску ширину и надморску висину) и оријентацију (нагиб, нагиб и правац).

 Обрасци у којима ласер скенира подручје могу да варирају, укључујући цик-цак, паралелне или елиптичне путање. Комбинација ДГПС и ИМУ података, заједно са подацима о калибрацији и параметрима монтаже, омогућава систему да прецизно обради прикупљене ласерске тачке. Овим тачкама се затим додељују координате (к, и, з) у географском координатном систему коришћењем датума Светског геодетског система из 1984. (ВГС84).

Како ЛиДАРРемоте СенсингРади? Објасните на једноставан начин

ЛиДАР систем емитује брзе ласерске импулсе ка циљном објекту или површини.

Ласерски импулси се одбијају од мете и враћају се на ЛиДАР сензор.

Сензор прецизно мери време потребно да сваки импулс путује до циља и назад.

Користећи брзину светлости и време путовања, израчунава се удаљеност до циља.

У комбинацији са подацима о позицији и оријентацији са ГПС и ИМУ сензора, одређују се прецизне 3Д координате рефлексија ласера.

Ово резултира густим 3Д облаком тачака који представља скенирану површину или објекат.

Физички принцип ЛиДАР-а

ЛиДАР системи користе две врсте ласера: импулсни и континуирани талас. Импулсни ЛиДАР системи функционишу тако што шаљу кратак светлосни импулс и затим мере време потребно да овај импулс путује до циља и назад до пријемника. Ово мерење повратног времена помаже у одређивању удаљености до циља. Пример је приказан на дијаграму где су приказане амплитуде и емитованог светлосног сигнала (АТ) и примљеног светлосног сигнала (АР). Основна једначина која се користи у овом систему укључује брзину светлости (ц) и растојање до мете (Р), омогућавајући систему да израчуна растојање на основу тога колико је времена потребно да се светлост врати.