Lidar (Laserradar) ist ein Radarsystem, das einen Laserstrahl aussendet, um die Position und Geschwindigkeit eines Ziels zu erfassen. Sein Arbeitsprinzip besteht darin, ein Erkennungssignal (Laserstrahl) an das Ziel zu senden und dann das empfangene Signal (Zielecho), das vom Ziel reflektiert wird, mit dem gesendeten Signal zu vergleichen, und nach der richtigen Verarbeitung können Sie relevante Informationen über das Ziel erhalten. wie Zielentfernung, Azimut, Höhe, Geschwindigkeit, Lage, 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 Impulse in Lichtimpulse um und sendet diese aus. Der optische Empfänger wandelt dann die vom Ziel reflektierten Lichtimpulse in elektrische Impulse um und sendet sie an die Anzeige. LiDAR ist ein System, das drei Technologien integriert: Laser, globales Positionsbestimmungssystem und Trägheitsnavigationssystem, das zum Abrufen von Daten und zum Generieren eines genauen DEM verwendet wird. 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 immer ausgereiftere Gelände-LiDAR-System zum Erhalten digitaler Bodenhöhenmodelle 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. Neben dem Laser selbst hängt die Genauigkeit des LIDAR-Systems 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, hochpräzise Daten von mobilen Plattformen (z. B. in Flugzeugen) über LIDAR 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 ihn zurück und wird schließlich vom Empfänger empfangen. Der Empfänger misst genau die Laufzeit des Lichtimpulses von der Emission bis zur Reflexion. Da sich Lichtimpulse mit Lichtgeschwindigkeit ausbreiten, empfängt der Empfänger den reflektierten Impuls immer vor dem nächsten Impuls. Da die Lichtgeschwindigkeit bekannt ist, kann die Reisezeit in ein Entfernungsmaß umgerechnet werden. Durch Kombinieren der Höhe des Lasers, des Laserabtastwinkels, der vom GPS erhaltenen Position des Lasers und der vom INS erhaltenen Richtung der Laseremission können die Koordinaten X, Y, Z jedes Bodenpunkts genau berechnet werden. Die Frequenz der Laserstrahlemission kann von wenigen Impulsen pro Sekunde bis zu Zehntausenden von Impulsen pro Sekunde reichen. Bei einem System mit einer Frequenz von beispielsweise 10.000 Impulsen pro Sekunde zeichnet der Empfänger 600.000 Punkte in einer Minute auf. 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 eines Lasers als Signalquelle trifft der vom Laser emittierte gepulste Laser auf Bäume, Straßen, Brücken und Gebäude auf dem Boden, wodurch eine Streuung verursacht wird, und ein Teil der Lichtwellen wird zum Empfang des Lidar reflektiert. Auf dem Gerät wird nach dem Prinzip der Laserentfernung 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 grundlegende Arbeitsprinzip der LIDAR ist das gleiche wie die des Funk Radars, das heißt, ein Signal von dem Radar-Übertragungssystem gesendet wird, das von dem Ziel und gesammelt durch das Empfangssystem reflektiert wird, und die Entfernung des Ziels bestimmt wird, durch die Laufzeit des reflektierten Lichts zu messen. Wie für die radiale Geschwindigkeit des Ziels, kann er durch die Doppler-Frequenzverschiebung des reflektierten Lichts bestimmt werden, oder es kann durch Messung von zwei oder mehr Abständen und Berechnen der Änderungsrate der Geschwindigkeit zu erhalten, gemessen werden. Dies ist und ist auch das Grundprinzip der direkten Nachweis Radare. 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, sodass es viele Vorteile bietet, hauptsächlich: (1) Hohe Auflösung Lidar kann eine extrem hohe Winkel-, Entfernungs- und Geschwindigkeitsauflösung erzielen. Normalerweise beträgt die Winkelauflösung nicht weniger als 0,1 m, was bedeutet, dass zwei Ziele in einem Abstand von 0,3 m in einer Entfernung von 3 km unterschieden werden können (dies ist beim Mikrowellenradar ohnehin unmöglich) und mehrere Ziele gleichzeitig verfolgen können. die Bereichsauflösung kann bis zu 0.lm betragen; Geschwindigkeitsauflösung kann innerhalb von 10 m / s erreichen. Die hohe Auflösung von Entfernung und Geschwindigkeit bedeutet, dass die Entfernungs-Doppler-Bildgebungstechnologie verwendet werden kann, um ein klares Bild des Ziels zu erhalten. Die hohe Auflösung ist der wichtigste Vorteil von Lidar, und die meisten seiner Anwendungen basieren darauf. (2) Gute Tarnung und starke antiaktive Interferenzfähigkeit Der Laser breitet sich geradlinig aus, hat eine gute Richtwirkung und der Strahl ist sehr schmal. Es kann nur auf seinem Ausbreitungsweg empfangen werden. Daher ist es für den Feind sehr schwierig abzufangen. Das Startsystem des Laserradars (Sendeteleskop) hat eine kleine Öffnung und der Empfangsbereich ist eng, sodass es absichtlich gestartet wird. Die Wahrscheinlichkeit, dass das Laser-Störsignal in den Empfänger gelangt, ist äußerst gering; Darüber hinaus gibt es im Gegensatz zu Mikrowellenradar, das für elektromagnetische Wellen anfällig ist, die in der Natur weit verbreitet sind, nicht viele Signalquellen, die das Laserradar in der Natur stören können, sodass das Laserradar antiaktiv ist. Die Interferenzfähigkeit ist sehr stark. geeignet für die Arbeit in der zunehmend komplexen und intensiven Umgebung der Informationskriegsführung. (3) Gute Erkennungsleistung in geringer Höhe Aufgrund des Einflusses verschiedener Bodenobjekt-Echos im Mikrowellenradar gibt es einen gewissen Blindbereich (nicht erkennbarer Bereich) in geringer Höhe. Bei Lidar wird nur das beleuchtete Ziel reflektiert, und es gibt keinen Einfluss auf das Echo von Bodenobjekten, sodass es in "Nullhöhe" arbeiten kann und die Erkennungsleistung in geringer Höhe viel stärker ist als die des Mikrowellenradars. (4) Kleine Größe und geringes Gewicht Im Allgemeinen ist das Volumen eines gewöhnlichen Mikrowellenradars riesig, die Masse des gesamten Systems wird in Tonnen angegeben und der Durchmesser der optischen Antenne kann mehrere Meter oder sogar mehrere zehn Meter erreichen. Der Lidar ist viel leichter und geschickter. Der Durchmesser des Startteleskops beträgt im Allgemeinen nur Zentimeter, und die Masse des gesamten Systems beträgt nur zehn Kilogramm. Es lässt sich leicht auf- und abbauen. Darüber hinaus ist die Struktur des Lidars relativ einfach, die Wartung ist bequem, die Bedienung ist einfach und der Preis ist niedrig. Nachteile von Lidar Zunächst einmal wird die Arbeit stark von Wetter und Atmosphäre beeinflusst. Im Allgemeinen ist die Dämpfung des Lasers bei klarem Wetter gering und die Ausbreitungsdistanz relativ lang. Bei schlechtem Wetter wie starkem Regen, dichtem Rauch und Nebel steigt die Dämpfung stark an und die Ausbreitungsdistanz wird stark beeinträchtigt. Beispielsweise hat der CO2-Laser mit einer Arbeitswellenlänge von 10,6 μm die bessere atmosphärische Übertragungsleistung unter allen Lasern, und die Dämpfung bei schlechtem Wetter ist 6-mal so hoch wie an sonnigen Tagen. Die Reichweite von CO2-Lidar, die am Boden oder in geringer Höhe verwendet wird, beträgt an einem sonnigen Tag 10-20 km, während sie bei schlechtem Wetter auf weniger als 1 km reduziert wird. Darüber hinaus führt die atmosphärische Zirkulation auch zu Verzerrungen und Jitter des Laserstrahls, was sich direkt auf die Messgenauigkeit des Lidars auswirkt. Zweitens ist es aufgrund des extrem schmalen Lidar-Strahls sehr schwierig, im Weltraum nach Zielen zu suchen, was sich direkt auf die Wahrscheinlichkeit des Abfangens und die Erkennungseffizienz von nicht kooperativen Zielen auswirkt. Es kann nur Ziele in einem kleinen Bereich suchen und erfassen. Daher ist Lidar weniger unabhängig und direkt. Wird auf dem Schlachtfeld zur Zielerkennung und -suche verwendet.
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