Quelles sont les différentes conceptions du système LiDAR?

Un système de détection de lumière et de télévision (LiDAR) est souvent utilisé dans les études atmosphériques.Certaines des différentes conceptions de systèmes LiDAR sont MIE et Rayleigh Lidar, Raman et LiDAR d'absorption différentielle, Doppler et LiDAR de fluorescence, et des systèmes utilisés comme des simples chercheurs de gamme ou des altimètres.Les conceptions varient selon le sujet à l'étude, la précision de la mesure requise et les circonstances de leur déploiement.Chaque type de système est un produit de l'évaluation des capacités du matériel et des logiciels disponibles et comment il peut être utilisé pour atteindre les objectifs de mesure.

Un système LiDAR mesure généralement la rétrodiffusion laser, qui est réfléchi à la lumière laser.Il peut être conçu spécifiquement pour mesurer la rétrodiffusion laser directe, la rétrodiffusion à longueur d'onde, la différence de taux d'absorption entre deux longueurs d'onde ou le changement de fréquence dans la lumière rétrodiffusée.Un système de base se compose d'un émetteur, d'un récepteur et d'un composant d'analyse des données.Les conceptions du système LiDAR ont une configuration bistatique ou monostatique.Dans un système monostatique, l'émetteur et le récepteur sont situés ensemble, tandis que dans une conception bistatique, les deux sont séparés.

Une autre considération de conception consiste à utiliser un arrangement de capteur biaxial ou coaxial.Dans un arrangement biaxial, l'axe de l'émetteur et du récepteur a une orientation différente.La lumière rétrodiffusée ne peut être détectée par le récepteur que lorsque le sujet est au-delà d'une certaine distance.L'axe de l'émetteur et du récepteur est le même dans un arrangement coaxial.

Les systèmes lidar qui utilisent des lasers pulsés ont généralement une configuration monostatique, mais peuvent avoir une arrangement de capteur biaxial ou coaxial.Les systèmes utilisant un laser à onde continue ont généralement une configuration bistatique.Si la plage du sujet est relativement proche, un arrangement coaxial de l'émetteur et du récepteur est généralement préféré.Si la capacité de cible presque n'est pas un problème, un arrangement biaxial peut être adopté pour éviter les complications de la rétrodiffusion laser à proximité.

Différentes conceptions du système LiDAR utilisent également différentes longueurs d'onde laser et diverses combinaisons de bande passante pour les émetteurs et les récepteurs.D'autres considérations de conception incluent les exigences pour une utilisation en tant que lidar de recherche ou de look, et si le système sera en fonctionnement continu ou utilisé uniquement la nuit.Certains modèles utilisent des lasers réglables.Ces options sont soigneusement choisies pour poursuivre un objectif de mesure spécifique.

Le composant d'analyse des données d'un système LiDAR utilise diverses techniques analytiques.Les lidars MIE, Rayliegh, Raman et Fluorescence sont conçus pour analyser différents types de modèles de rétrodiffusion laser.Les modèles de diffusion dépendent de la longueur d'onde.L'analyse MIE décrit le mieux les modèles de diffusion lorsque la particule réfléchissante est à peu près de la même taille que la longueur d'onde.L'analyse de Rayleigh est plus précise pour les particules beaucoup plus petite que la longueur d'onde.

Rayliegh et MIE Designs examinent la rétrodiffusion élastique, dans laquelle la lumière réfléchie est de la même longueur d'onde que la lumière transmise.Raman lidar analyse la rétrodiffusion inélastique.Il en résulte légèrement la lumière en longueur d'onde lorsqu'elle est réfléchie par une particule.La quantité de décalage peut identifier le maquillage et la concentration atmosphérique des particules réfléchissantes.La fluorée lidar utilise une analyse similaire pour examiner la rétrodiffusion à partir de liquides et de solides.

Doppler LIDAR Mesures décalés dans la fréquence de la lumière rétrodiffusée pour déterminer les changements de température et de vitesse ou de direction du vent.L'absorption différentielle transmet deux longueurs d'onde de la lumière et mesure la différence d'absorption atmosphérique entre les deux longueurs d'onde.Les différences relatives dans l'absorption peuvent identifier les concentrations d'aérosol.D ensemble de circonstances.Des systèmes plus généraux, comme un détecteur de vitesse de police, rendent les résultats moins précis.Dans certains systèmes, la méthode analytique à utiliser dans le composant d'analyse de données détermine la conception du matériel du système.Dans d'autres, le matériel disponible dicte les conceptions du système qui peuvent être utilisées.