Дистанционно наблюдение на лидар: принцип, приложение, безплатни ресурси и софтуер

Въздушни лидарни сензориМоже или да заснеме конкретни точки от лазерен импулс, известен като дискретни измервания на връщане, или да запише пълния сигнал, когато се връща, наречен Full-WaveForm, на фиксирани интервали като 1 ns (който обхваща около 15 cm). Lidar с пълна вълна се използва най-вече в горското стопанство, докато дискретният връщащ Lidar има по-широки приложения в различни области. Тази статия основно обсъжда дискретен връщащ Lidar и неговите употреби. В тази глава ще разгледаме няколко ключови теми за Lidar, включително основните му компоненти, как работи, неговата точност, системи и налични ресурси.

Основни компоненти на лидар

Наземните LIDAR системи обикновено използват лазери с дължини на вълната между 500–600 nm, докато системите за лидар във въздуха използват лазери с по-дълги дължини на вълната, вариращи от 1000–1600 nm. Стандартната настройка на Airborne LiDAR включва лазерен скенер, единица за измерване на разстоянието (диапазон) и системи за контрол, мониторинг и запис. Той също така включва диференциална глобална система за позициониране (DGP) и инерционна единица за измерване (IMU), често интегрирана в една система, известна като система за позиция и ориентация. Тази система осигурява прецизно местоположение (дължина, географска ширина и надморска височина) и данни за ориентация (Roll, Pitch и заглавие).

 Моделите, по които лазерът сканира района, могат да варират, включително зигзаг, паралелни или елиптични пътеки. Комбинацията от DGP и IMU данни, заедно с данни за калибриране и параметри на монтаж, позволява на системата да обработва точно събраните лазерни точки. След това тези точки са назначени координати (X, Y, Z) в географска координатна система, използвайки световната геодезическа система от 1984 г. (WGS84).

Как ЛидарДистанционно наблюдениеРаботи? Обяснете по прост начин

Лидарната система излъчва бързи лазерни импулси към целеви обект или повърхност.

Лазерните импулси отразяват целта и се връщат към лидарния сензор.

Сензорът точно измерва времето, необходимо за всеки импулс да пътува до целта и обратно.

Използвайки скоростта на светлината и времето за пътуване, се изчислява разстоянието до целта.

В комбинация с данните за позицията и ориентацията от GPS и IMU сензорите се определят точните 3D координати на лазерните отражения.

Това води до плътен облак от 3D точка, представляващ сканираната повърхност или обект.

Физически принцип на лидара

Лидарните системи използват два вида лазери: импулсна и непрекъсната вълна. Пулсираните лидарни системи работят, като изпращат кратък лек импулс и след това измерват времето, необходимо за този импулс да пътува до целта и обратно към приемника. Това измерване на времето за пътуване помага за определяне на разстоянието до целта. Пример е показан на диаграма, при която се показват амплитудите както на предавания светлинен сигнал (AT), така и на получения светлинен сигнал (AR). Основното уравнение, използвано в тази система, включва скоростта на светлината (C) и разстоянието до целта (R), което позволява на системата да изчислява разстоянието въз основа на това колко време отнема да се върне светлината.