Всичко, което знаете за системите и приложенията на LIDAR

Опитайте Нашия Инструмент За Премахване На Проблемите





LIDAR или 3D лазерното сканиране е разработено в началото на 60-те години за откриване на подводници от самолет, а ранните модели са били използвани успешно в началото на 70-те години. В днешно време е трудно да си представим екологичните изследвания без използването на техники за дистанционно засичане като откриване и обхват на светлината (LIDAR) и Откриване и обхват на радиовълни (RADAR) . Високата пространствена и прогресивна разделителна способност на измерванията, възможността за наблюдение на атмосферата при условия на околната среда и потенциалът за покриване на височината от земята до над 100 км надморска височина съставляват привлекателността на инструментите LIDAR.

Разнообразието от процеси на взаимодействие на излъчената радиация с атмосферните елементи може да се използва в LIDAR, за да позволи определянето на основните променливи на състоянието на околната среда, т.е. температура, налягане, влажност и вятър, както и географското проучване, река надморска височина на леглото, проучване на мините, гъстота на горите и хълмовете, проучване отдолу на морето (Батиметрия).




Как работи LIDAR?

Принципът на работа на системата за откриване и обхват на светлината е наистина много прост. Сензор LIDAR, монтиран на самолет или хеликоптер. Той генерира лазерен импулсен блок, който изпраща на повърхността / целта за измерване на времето и е необходимо, за да се върне към своя източник. Действителното изчисление за измерване на това колко далеч е преминал фотон с връщане до и от обект се изчислява по

Разстояние = (скорост на светлината x време на полет) / 2



След това се изчисляват точни разстояния до точките на земята и могат да се определят коти, заедно със земните сгради, пътища и растителност. Тези коти се комбинират с цифрова въздушна фотография, за да се получи цифров модел на кота на земята.

Система за откриване на светлина и обхват

Система за откриване и обхват на светлината

Лазерният инструмент изстрелва бързи импулси на лазерна светлина на повърхността, някои с до 150 000 импулса в секунда. Сензор на инструмента измерва времето, необходимо на всеки импулс да се отрази обратно. Светлината се движи с постоянна и известна скорост, така че инструментът LIDAR може да изчисли разстоянието между себе си и целта с висока точност. Повтаряйки това с бърза прогресия, инструментът изгражда сложна „карта“ на повърхността, която измерва.


С Въздушно откриване и обхват на светлината , трябва да се събират други данни, за да се гарантира точност. Тъй като сензорът се движи по височина, местоположението и ориентацията на инструмента трябва да бъдат включени, за да се определи позицията на лазерния импулс по време на изпращането и времето на връщане. Тази допълнителна информация е от решаващо значение за целостта на данните. С Наземно откриване и обхват на светлината може да се добави едно GPS местоположение на всяко място, където е настроен инструментът.

Типове системи LIDAR

Въз основа на платформата

  • Наземен LIDAR
  • Въздушен LIDAR
  • Космически LIDAR
Системи LiDAR, базирани на платформа

Системи LiDAR, базирани на платформа

Предполага се за физическия процес

  • Далекомер LIDAR
  • НАБОР ЛИДАР
  • LIDAR Доплер

Предполагам за процеса на разпръскване

  • Боже мой
  • Рейли
  • Раман
  • Флуоресценция

Основни компоненти на системите LIDAR

Повечето системи за откриване и обхват на светлина използват четири основни компонента

Компоненти на системи за откриване на светлина и обхват

Компоненти на системи за откриване на светлина и обхват

Лазери

Лазерите са категоризирани по дължината на вълната. Въздушните системи за откриване и обхват на светлина използват 1064nm диодни изпомпвани Nd: YAG лазери, докато батиметричните системи използват 532nm двойно диодни изпомпвани Nd: YAG лазери, които проникват във водата с по-малко затихване от въздушната система (1064nm). По-добра разделителна способност може да се постигне с по-кратки импулси, при условие че детекторът на приемника и електрониката имат достатъчна честотна лента, за да управляват увеличения поток от данни.

Скенери и оптика

Скоростта, с която могат да се развиват изображения, се влияе от скоростта, с която могат да се сканират в системата. Предлагат се разнообразни методи за сканиране за различни разделителни способности като азимут и кота, двуосен скенер, двойно осцилиращи равнинни огледала и многоъгълни огледала. Типът оптика определя обхвата и разделителната способност, които могат да бъдат открити от системата.

Фотодетектор и приемник електроника

Фотодетекторът е устройство, което чете и записва обратно разсеяния сигнал в системата. Има два основни типа фотодетекторни технологии, твърдотелни детектори, като силициеви лавинни фотодиоди и фотоумножители.

Системи за навигация и позициониране / GPS

Когато сензор за откриване и обхват на светлината е монтиран на самолетен сателит или автомобили, е необходимо да се определи абсолютното положение и ориентацията на сензора, за да се поддържат използваеми данни. Системи за глобално позициониране (GPS) предоставят точна географска информация относно позицията на сензора и инерционният измервателен блок (IMU) записва точната ориентация на сензора на това място. Тези две устройства осигуряват метода за преобразуване на данните от сензора в статични точки за използване в различни системи.

Системи за навигация и позициониране / GPS

Системи за навигация и позициониране / GPS

Обработка на данни LIDAR

Механизмът за откриване и обхват на светлината просто събира данни за височината и заедно с данните на инерционния измервателен уред се поставя в самолета и GPS устройството. С помощта на тези системи сензорът за откриване и обхват на светлина събира точки от данни, местоположението на данните се записва заедно с GPS сензора. Необходими са данни, за да се обработи времето за връщане за всеки импулс, разпръснат обратно към сензора и да се изчислят променливите разстояния от сензора или промените в повърхностите на земната покривка. След проучването данните се изтеглят и обработват с помощта на специално проектиран компютърен софтуер (LIDAR point Cloud Data Processing Software). Крайният изход е точен, географски регистрирана дължина (X), географска ширина (Y) и кота (Z) за всяка точка от данни. Данните за картографиране LIDAR се състоят от измервания на височината на повърхността и се получават чрез въздушни топографски изследвания. Форматът на файла, използван за улавяне и съхраняване на данни LIDAR, е прост текстов файл. Чрез използване на точки на кота данните могат да се използват за създаване на подробни топографски карти. С тези точки от данни те дори позволяват генерирането на цифров модел на кота на земната повърхност.

Приложения на LIDAR системи

Океанография

LIDAR се използва за изчисляване на флуоресценцията на фитопланктона и биомасата в океанската повърхност. Използва се и за измерване на дълбочината на океана (батиметрия).

LiDAR в океанографията

LiDAR в океанографията

DEM (цифров модел на кота)

Той има координати x, y, z. Стойностите на котата могат да се използват навсякъде, в пътища, сгради, мостове и други. Улеснило е улавянето на височината, дължината и ширината на повърхността.

Атмосферна физика

LIDAR се използва за измерване на плътността на облаците и концентрацията на кислород, Co2, азот, сяра и други газови частици в средната и горната атмосфера.

Военен

LIDAR винаги е бил използван от военните, за да разбере граничната земя. Създава карта с висока разделителна способност за военни цели.

Метеорология

LIDAR е използван за изследване на облака и неговото поведение. LIDAR използва дължината на вълната си, за да удари малки частици в облака, за да разбере плътността на облака.

Речно проучване

Greenlight (532 nm) Lasar от LIDAR се използва за измерване на подводна информация, необходима за разбиране на дълбочината, ширината на реката, силата на потока и други. За речното инженерство данните за неговото напречно сечение се извличат от данните за откриване и обхват на светлината (DEM), за да се създаде модел на река, който ще създаде карта на реката.

Проучване на реките с помощта на LIDAR

Проучване на реките с помощта на LIDAR

Микро-топография

Откриването и обхвата на светлината е много точна и ясна технология, която използва лазерен импулс, за да удари обекта. Редовната фотограметрия или друга технология на изследване не може да даде стойността на котата на горския навес. Но LIDAR може да проникне през обекта и да открие повърхностната стойност.

Имате ли основната информация за LIDAR и неговите приложения? Признаваме, че дадената по-горе информация изяснява основите на концепцията за механизма за откриване на светлина и обхват със свързани изображения и различни приложения в реално време. Освен това, всякакви съмнения относно тази концепция или за изпълнение на някакви електронни проекти, моля, дайте своите предложения и коментари по тази статия, можете да напишете в раздела за коментари по-долу. Ето въпрос към вас, Какви са различните видове светлинно откриване и обхват?