А：
LiDAR, также известный как система обнаружения и определения дальности с помощью света (Light Detection and Ranging), представляет собой систему, сочетающую в себе технологии лазера, глобальной системы позиционирования (GPS) и инерциального измерительного блока (IMU) для сбора данных и создания точных цифровых моделей рельефа (ЦМР). Объединяя эти три технологии, LiDAR позволяет точно определять место падения лазерного луча на объект и достигать сантиметровой точности измерения дальности. Главные преимущества LiDAR — это его точность и эффективность.
Лидар позволяет точно и достоверно получать информацию, такую как расстояние и скорость до цели, а также получать изображение цели. Принцип работы лидара заключается в том, что лазерный луч направляется через сканирующий блок, формируя отклонение угла луча, которое взаимодействует с целью, создавая отраженные/рассеянные эхо-сигналы. Когда приемник активен, отраженные фотоны с исходного пути могут достигать приемника. Приемник формирует сигнал через фотодетектор и получает информацию, такую как расстояние и скорость до цели, или формирует трехмерное изображение путем обработки сигнала.
Лидар состоит из четырёх основных систем: системы лазерного излучения, системы приёма лазерного сигнала, системы обработки информации и системы сканирования. Эти четыре системы работают вместе, обеспечивая получение большого объёма позиционной информации за короткий промежуток времени и её использование для трёхмерного моделирования.
1. Система лазерного излучения: источник лазерного излучения периодически возбуждает лазерный излучатель для излучения лазерных импульсов. Лазерный модулятор управляет направлением и количеством испускаемых лазерных лучей с помощью контроллера луча, а излучаемый лазерный луч направляется на целевой объект через эмиссионную оптическую систему.
2. Система приема лазерного излучения: фотодетектор принимает лазерное излучение, отраженное целевым объектом, через приемную оптическую систему и генерирует сигнал приема.
3. Система обработки информации: полученные сигналы усиливаются, обрабатываются и преобразуются в цифровые. Модуль обработки информации затем рассчитывает форму поверхности, физические свойства и другие характеристики целевого объекта для создания его модели.
4. Система сканирования: вращается со стабильной скоростью, сканируя плоскость и генерируя информацию о местоположении в реальном времени.
Классификация LiDAR может быть проведена на основе различных факторов:
1. Функциональная и эксплуатационная классификация: LiDAR для отслеживания (для измерения дальности и угла), LiDAR для индикации движения цели (для получения доплеровской информации о цели), LiDAR для измерения скорости потока (для измерения доплеровской информации), LiDAR для обнаружения сдвига ветра, LiDAR для идентификации цели, LiDAR для визуализации (для измерения интенсивности отраженных сигналов и расстояния до различных частей цели) и LiDAR для обнаружения вибраций.
2. Классификация рабочей системы: доплеровский лидар, лидар с синтезированной апертурой, лидар с дифференциальным поглощением, лидар с фазированной решеткой, портативный лидар, наземный лидар, лидар, устанавливаемый на транспортном средстве, воздушный лидар, корабельный лидар, космический лидар и лидар, устанавливаемый на ракете.
3. Классификация рабочей среды: твердотельный лидар, газовый лидар, полупроводниковый лидар, твердотельный лидар с диодной накачкой и т. д.
4. Классификация технологий обнаружения: тип прямого обнаружения, тип когерентного обнаружения.
5. Классификация платформ: портативный LiDAR, наземный LiDAR, устанавливаемый на транспортном средстве LiDAR, воздушный LiDAR, корабельный LiDAR, космический LiDAR и LiDAR, устанавливаемый на ракетах, и другие.
Лидары можно классифицировать по нескольким факторам:
1. Функция и назначение: сюда входят радар сопровождения (для измерения расстояния и угла), радар индикации движения цели (для получения доплеровской информации о цели), радар измерения скорости потока (для измерения доплеровской информации), радар обнаружения сдвига ветра, радар распознавания целей, радар формирования изображений (для измерения интенсивности отражения и расстояния до различных частей цели) и радар обнаружения вибраций.
2. Операционная система: сюда входят доплеровский лидар, лидар с синтезированной апертурой, лидар дифференциального поглощения, лидар с фазированной решеткой, портативный лидар, наземный лидар, лидар, устанавливаемый на транспортном средстве, воздушный лидар, корабельный лидар и спутниковый лидар.
3. Рабочее тело: сюда входят твердотельный лидар, газовый лидар, полупроводниковый лидар, твердотельный лидар с диодной накачкой и т. д.
4. Технология обнаружения: сюда входят методы прямого обнаружения и когерентного обнаружения.
5. Платформа: сюда входят портативный лидар, наземный лидар, лидар, устанавливаемый на транспортном средстве, воздушный лидар, корабельный лидар, лидар, размещаемый на ракете.
Преимущества лазерного радара:
1. Высокое разрешение: Лазерный радар может достигать высокого разрешения по углу, расстоянию и скорости, что означает, что он может создавать очень четкие изображения с использованием методов доплеровской визуализации.
2. Высокая точность: Лазерные лучи распространяются по прямым линиям, имеют хорошую направленность, узкие лучи и низкую дисперсию, что обеспечивает высокую точность.
3. Высокая устойчивость к активным помехам: в отличие от микроволновых и миллиметровых радаров, которые могут легко подвергаться влиянию электромагнитных волн, широко распространенных в природе, лазерный радар имеет мало источников помех в природе, что делает его высокоустойчивым к активным помехам.
4. Он обладает чрезвычайно высоким разрешением по расстоянию, углу и скорости: точность обнаружения составляет несколько сантиметров, что позволяет точно идентифицировать конкретные контуры и расстояния до препятствий, не пропуская и не оценивая неправильно препятствия впереди.
5. Получение обширных данных: лазерный радар может напрямую получать такую информацию, как расстояние, угол, интенсивность отражения и скорость целей, а также создавать многомерные изображения целей. Высокочастотные лазеры могут получать информацию о положении примерно 1,5 миллиона точек за секунду, точно восстанавливая трёхмерные характеристики окружающей среды, используя информацию о расстоянии из этих облаков точек.
6. Всепогодная работа: в отличие от радара миллиметрового диапазона, лазерный радар может обнаруживать человеческие тела, а дальность его обнаружения больше, чем у камер.
7. Большая дальность обнаружения: длина волны лазерного радара составляет несколько тысяч нанометров, он обладает хорошей направленностью, не требует управления и не рассеивается с увеличением расстояния. Радар не ограничен пикселями и светом.
