การออกแบบระบบ LIDAR ที่แตกต่างกันคืออะไร?

การตรวจจับแสงและระบบ (LIDAR) มักใช้ในการศึกษาชั้นบรรยากาศการออกแบบระบบ LiDAR ที่แตกต่างกันบางอย่าง ได้แก่ Mie และ Rayleigh LiDar, Raman และการดูดกลืนแสง LIDAR, Doppler และ LiDAR ฟลูออเรสเซนต์และระบบที่ใช้เป็นตัวค้นหาช่วงหรือเครื่องวัดความสูงการออกแบบแตกต่างกันไปตามหัวข้อที่อยู่ภายใต้การศึกษาความแม่นยำของการวัดที่จำเป็นและสถานการณ์ของการปรับใช้แต่ละประเภทของระบบเป็นผลิตภัณฑ์ของการประเมินความสามารถของฮาร์ดแวร์และซอฟต์แวร์ที่มีอยู่และวิธีการใช้เพื่อให้บรรลุวัตถุประสงค์การวัด

ระบบ LIDAR มักจะวัดแบ็คสเตอร์เลเซอร์ซึ่งสะท้อนแสงเลเซอร์มันอาจได้รับการออกแบบมาโดยเฉพาะในการวัด backscatter เลเซอร์โดยตรง, backscatter ที่เปลี่ยนความยาวคลื่นความยาวคลื่น, ความแตกต่างของอัตราการดูดซับระหว่างสองความยาวคลื่นหรือการเปลี่ยนแปลงความถี่ในแสง backscatteredระบบพื้นฐานประกอบด้วยเครื่องส่งสัญญาณตัวรับสัญญาณและส่วนประกอบการวิเคราะห์ข้อมูลการออกแบบระบบ LIDAR มีทั้งแบบ bistatic หรือ monostaticในระบบ monostatic เครื่องส่งสัญญาณและตัวรับสัญญาณจะอยู่ด้วยกันในขณะที่อยู่ในการออกแบบ bistatic ทั้งสองแยกกัน

การพิจารณาการออกแบบอื่นคือการใช้การจัดเรียงเซ็นเซอร์สองแกนหรือโคแอกเชียลในการจัดเรียงสองแกนแกนของตัวส่งและตัวรับสัญญาณมีการวางแนวที่แตกต่างกันแสงที่สะท้อนกลับสามารถตรวจพบได้โดยตัวรับสัญญาณเฉพาะเมื่อวัตถุอยู่เกินระยะทางที่กำหนดแกนของเครื่องส่งสัญญาณและตัวรับสัญญาณนั้นเหมือนกันในการจัดเรียงโคแอกเซียล

lidar ระบบที่ใช้เลเซอร์พัลซิ่งมักจะมีการกำหนดค่า monostatic แต่อาจมีการจัดเรียงเซ็นเซอร์ biaxial หรือ coaxialระบบที่ใช้เลเซอร์คลื่นต่อเนื่องมักจะมีการกำหนดค่า bistaticหากช่วงของตัวแบบค่อนข้างใกล้จะมีการจัดเรียงโคแอกเซียลของเครื่องส่งสัญญาณและตัวรับสัญญาณโดยทั่วไปหากความสามารถใกล้เป้าหมายไม่ได้เป็นปัญหาอาจมีการนำการจัดเรียงสองแกนออกมาเพื่อช่วยหลีกเลี่ยงภาวะแทรกซ้อนจากการกระแทกด้วยเลเซอร์ในบริเวณใกล้เคียง

การออกแบบระบบ LIDAR ที่แตกต่างกันยังใช้ความยาวคลื่นเลเซอร์ที่แตกต่างกันข้อควรพิจารณาการออกแบบอื่น ๆ รวมถึงข้อกำหนดสำหรับการใช้งานเป็น Loste หรือ Look-Down LiDAR และระบบจะทำงานอย่างต่อเนื่องหรือใช้ในเวลากลางคืนเท่านั้นการออกแบบบางอย่างใช้ประโยชน์จากเลเซอร์ที่ปรับได้ตัวเลือกเหล่านี้ได้รับการคัดเลือกอย่างรอบคอบเพื่อติดตามเป้าหมายการวัดที่เฉพาะเจาะจง

องค์ประกอบการวิเคราะห์ข้อมูลของระบบ LiDAR ใช้ประโยชน์จากเทคนิคการวิเคราะห์ต่างๆMie, Rayliegh, Raman และ Fluorescence Lidars ได้รับการออกแบบมาเพื่อวิเคราะห์รูปแบบการกระจายกลับแบบเลเซอร์ชนิดต่าง ๆรูปแบบการกระจายขึ้นอยู่กับความยาวคลื่นการวิเคราะห์ MIE อธิบายรูปแบบการกระจายได้ดีที่สุดเมื่ออนุภาคที่สะท้อนกลับมีขนาดเท่ากับความยาวคลื่นการวิเคราะห์ Rayleigh มีความแม่นยำมากกว่าสำหรับอนุภาคที่เล็กกว่าความยาวคลื่นมาก

Rayliegh และ Mie Designs ตรวจสอบการกระแทกแบบยืดหยุ่นซึ่งแสงสะท้อนมีความยาวคลื่นเช่นเดียวกับแสงที่ส่งผ่านRaman LiDAR วิเคราะห์ backscatter แบบไม่ยืดหยุ่นสิ่งนี้เป็นผลมาจากแสงที่ถูกเลื่อนในความยาวคลื่นเล็กน้อยเมื่อสะท้อนด้วยอนุภาคปริมาณการเปลี่ยนแปลงสามารถระบุความเข้มข้นของการแต่งหน้าและบรรยากาศของอนุภาคที่สะท้อนFluorecence LiDar ใช้การวิเคราะห์ที่คล้ายกันเพื่อตรวจสอบแบ็คสเตอร์จากของเหลวและของแข็ง

Doppler LiDAR วัดการเปลี่ยนแปลงในความถี่ของแสง backscattered เพื่อตรวจสอบการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิและความเร็วลมหรือทิศทางการดูดซับที่แตกต่างกันส่งสัญญาณความยาวคลื่นสองแสงและวัดความแตกต่างในการดูดซับบรรยากาศระหว่างความยาวคลื่นทั้งสองความแตกต่างสัมพัทธ์ในการดูดซับสามารถระบุความเข้มข้นของละอองลอยได้

การออกแบบระบบ LiDAR แต่ละระบบที่แตกต่างกันใช้การกำหนดค่าที่ไม่ซ้ำกันของฮาร์ดแวร์และซอฟต์แวร์D ชุดของสถานการณ์ระบบอเนกประสงค์ทั่วไปเช่นเครื่องตรวจจับความเร็วตำรวจส่งผลให้ผลลัพธ์ที่แม่นยำน้อยลงในบางระบบวิธีการวิเคราะห์ที่จะใช้ในส่วนประกอบการวิเคราะห์ข้อมูลกำหนดการออกแบบฮาร์ดแวร์ของระบบในอื่น ๆ ฮาร์ดแวร์ที่มีอยู่จะกำหนดสิ่งที่สามารถใช้การออกแบบระบบได้