Lidar (Laser Radar) é um sistema de radar que emite um feixe de laser para detectar a posição e a velocidade de um alvo. Seu princípio de funcionamento é enviar um sinal de detecção (raio laser) para o alvo, e então comparar o sinal recebido (eco alvo) refletido do alvo com o sinal transmitido, e após o processamento adequado, você pode obter informações relevantes sobre o alvo, como distância do alvo, azimute, altitude, velocidade, atitude, até mesmo forma e outros parâmetros, de modo a detectar, rastrear e identificar aeronaves, mísseis e outros alvos. Consiste em um transmissor de laser, um receptor óptico, um toca-discos e um sistema de processamento de informações. O laser converte pulsos elétricos em pulsos de luz e os emite. O receptor óptico então restaura os pulsos de luz refletidos do alvo em pulsos elétricos e os envia para a tela. O LiDAR é um sistema que integra três tecnologias: laser, sistema de posicionamento global e sistema de navegação inercial, usado para obter dados e gerar DEM precisos. A combinação dessas três tecnologias pode localizar o ponto do feixe de laser atingindo o objeto com alta precisão. Ele é dividido ainda no sistema LiDAR de terreno cada vez mais maduro para obter modelos digitais de elevação do solo e no sistema LIDAR hidrológico maduro para obter DEM subaquático. A característica comum desses dois sistemas é o uso de lasers para detecção e medição. Esta é também a tradução original em inglês da palavra LiDAR, a saber: Light Detection And Ranging, abreviada como LiDAR. O próprio laser tem uma capacidade de alcance muito precisa, e sua precisão de alcance pode atingir vários centímetros. Além do próprio laser, a precisão do sistema LIDAR também depende de fatores internos como a sincronização do laser, GPS e unidade de medição inercial (IMU). . Com o desenvolvimento de GPS e IMU comerciais, tornou-se possível e amplamente utilizado obter dados de alta precisão de plataformas móveis (como em aviões) através do LIDAR. O sistema LIDAR inclui um laser de banda estreita de feixe único e um sistema de recepção. O laser gera e emite um pulso de luz, atinge o objeto e o reflete de volta, e finalmente é recebido pelo receptor. O receptor mede com precisão o tempo de propagação do pulso de luz desde a emissão até a reflexão. Como os pulsos de luz viajam na velocidade da luz, o receptor sempre recebe o pulso refletido antes do próximo pulso. Dado que a velocidade da luz é conhecida, o tempo de viagem pode ser convertido em uma medida de distância. Combinando a altura do laser, o ângulo de varredura do laser, a posição do laser obtida do GPS e a direção da emissão do laser obtida do INS, as coordenadas X, Y, Z de cada ponto no solo podem ser calculadas com precisão. A frequência de emissão do feixe de laser pode variar de alguns pulsos por segundo a dezenas de milhares de pulsos por segundo. Por exemplo, um sistema com uma frequência de 10.000 pulsos por segundo, o receptor gravará 600.000 pontos em um minuto. De um modo geral, o espaçamento entre os pontos do solo do sistema LIDAR varia de 2 a 4m. [3] O princípio de funcionamento do lidar é muito semelhante ao do radar. Utilizando o laser como fonte de sinal, o laser pulsado emitido pelo laser atinge árvores, estradas, pontes e prédios no solo, causando espalhamento, e parte das ondas de luz será refletida para o recebimento do LIDAR. No dispositivo, de acordo com o princípio de alcance do laser, é obtida a distância do radar a laser ao ponto alvo. O laser de pulso varre continuamente o objeto alvo para obter os dados de todos os pontos alvo no objeto alvo. Após o processamento da imagem com esses dados, imagens tridimensionais precisas podem ser obtidas. O princípio de funcionamento mais básico do lidar é o mesmo do rádio radar, ou seja, um sinal é enviado pelo sistema de transmissão do radar, que é refletido pelo alvo e coletado pelo sistema receptor, e a distância do alvo é determinada medindo o tempo de execução da luz refletida. Quanto à velocidade radial do alvo, ela pode ser determinada pelo deslocamento da frequência Doppler da luz refletida, ou pode ser medida medindo duas ou mais distâncias e calculando a taxa de variação para obter a velocidade. Este é e é também o princípio básico dos radares de detecção direta. princípio de trabalho Vantagens do Lidar Comparado com o radar de micro-ondas comum, por utilizar um feixe de laser, a frequência de operação do LIDAR é muito maior que a do micro-ondas, por isso traz muitas vantagens, principalmente: (1) Alta resolução O Lidar pode obter uma resolução extremamente alta de ângulo, distância e velocidade. Normalmente, a resolução angular não é inferior a 0,1 mard, o que significa que pode distinguir dois alvos a 0,3 m de distância a uma distância de 3 km (isso é impossível para radar de microondas em qualquer caso) e pode rastrear vários alvos ao mesmo tempo; a resolução de alcance pode ser de até 0.lm; resolução de velocidade pode chegar dentro de 10m/s. A alta resolução de distância e velocidade significa que a tecnologia de imagem de distância-Doppler pode ser usada para obter uma imagem clara do alvo. A alta resolução é a vantagem mais significativa do lidar, e a maioria de suas aplicações se baseia nisso. (2) boa ocultação e forte capacidade de interferência anti-ativa O laser se propaga em linha reta, tem boa diretividade e o feixe é muito estreito. Ele só pode ser recebido em seu caminho de propagação. Portanto, é muito difícil para o inimigo interceptar. O sistema de lançamento do radar a laser (telescópio transmissor) tem uma pequena abertura e a área de recepção é estreita, por isso é lançado intencionalmente. A probabilidade de que o sinal de interferência do laser entre no receptor é extremamente baixa; além disso, ao contrário do radar de microondas, que é suscetível a ondas eletromagnéticas que existem amplamente na natureza, não há muitas fontes de sinal que possam interferir no radar a laser na natureza, portanto, o radar a laser é antiativo A capacidade de interferência é muito forte, adequado para trabalhar no ambiente de guerra de informação cada vez mais complexo e intenso. (3) Bom desempenho de detecção de baixa altitude Devido à influência de vários ecos de objetos terrestres no radar de microondas, há uma certa área de área cega (área indetectável) em baixa altitude. Para o lidar, apenas o alvo iluminado refletirá e não há impacto do eco do objeto terrestre, para que possa funcionar em "altitude zero", e o desempenho de detecção de baixa altitude é muito mais forte do que o do radar de microondas. (4) tamanho pequeno e peso leve Geralmente, o volume do radar de micro-ondas comum é enorme, a massa de todo o sistema é registrada em toneladas e o diâmetro da antena óptica pode atingir vários metros ou até dezenas de metros. O lidar é muito mais leve e hábil. O diâmetro do telescópio de lançamento é geralmente apenas no nível do centímetro, e a massa de todo o sistema é de apenas dezenas de quilogramas. É fácil de configurar e desmontar. Além disso, a estrutura do lidar é relativamente simples, a manutenção é conveniente, a operação é fácil e o preço é baixo. Desvantagens do Lidar Em primeiro lugar, o trabalho é muito afetado pelo clima e pela atmosfera. Geralmente, a atenuação do laser é pequena em tempo claro e a distância de propagação é relativamente longa. Em mau tempo, como chuva forte, fumaça densa e neblina, a atenuação aumenta acentuadamente e a distância de propagação é bastante afetada. Por exemplo, o laser de co2 com comprimento de onda de trabalho de 10,6 µm tem o melhor desempenho de transmissão atmosférica entre todos os lasers, e a atenuação em mau tempo é 6 vezes maior do que em dias ensolarados. O alcance do lidar de co2 usado no solo ou em baixa altitude é de 10 a 20 km em um dia ensolarado, enquanto é reduzido para menos de 1 km em mau tempo. Além disso, a circulação atmosférica também fará com que o feixe de laser seja distorcido e agitado, o que afeta diretamente a precisão da medição do LIDAR. Em segundo lugar, devido ao feixe extremamente estreito do LIDAR, é muito difícil buscar alvos no espaço, o que afeta diretamente a probabilidade de interceptação e eficiência de detecção de alvos não cooperativos. Ele só pode pesquisar e capturar alvos em um pequeno alcance. Portanto, lidar é menos independente e direto. Usado no campo de batalha para detecção e busca de alvos.
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