LiDAR далечинско набљудување: Принцип, примена, бесплатни ресурси и софтвер

Воздушни LiDAR сензориможе или да фати специфични точки од ласерски пулс, познати како мерења со дискретен поврат, или да го сними целиот сигнал како што се враќа, наречен целосен бранов облик, во фиксни интервали како 1 ns (што покрива околу 15 cm). LiDAR со целосен бранов облик најчесто се користи во шумарството, додека LiDAR со дискретен поврат има поширока примена во различни области. Оваа статија првенствено дискутира за LiDAR со дискретен поврат и неговата употреба. Во ова поглавје, ќе опфатиме неколку клучни теми за LiDAR, вклучувајќи ги неговите основни компоненти, како функционира, неговата точност, системи и достапни ресурси.

Основни компоненти на LiDAR

Земјените LiDAR системи обично користат ласери со бранови должини помеѓу 500–600 nm, додека воздушните LiDAR системи користат ласери со подолги бранови должини, кои се движат од 1000–1600 nm. Стандардната воздушна LiDAR поставеност вклучува ласерски скенер, единица за мерење на растојание (единица за опсег) и системи за контрола, следење и снимање. Исто така, вклучува и Диференцијален глобален систем за позиционирање (DGPS) и Инерцијална единица за мерење (IMU), често интегрирани во еден систем познат како систем за позиција и ориентација. Овој систем обезбедува прецизни податоци за локација (должина, географска ширина и надморска височина) и ориентација (навалување, наклон и насока).

 Шемите во кои ласерот ја скенира областа можат да варираат, вклучувајќи цик-цак, паралелни или елиптични патеки. Комбинацијата на податоци од DGPS и IMU, заедно со податоци за калибрација и параметри за монтирање, му овозможува на системот прецизно да ги обработува собраните ласерски точки. Потоа на овие точки им се доделуваат координати (x, y, z) во географски координатен систем користејќи го датумот на Светскиот геодетски систем од 1984 година (WGS84).

Како LiDARДалечинско набљудувањеДелаОбјаснете на едноставен начин

LiDAR системот емитува брзи ласерски импулси кон целен објект или површина.

Ласерските импулси се рефлектираат од целта и се враќаат до LiDAR сензорот.

Сензорот прецизно го мери времето потребно за секој импулс да стигне до целта и назад.

Користејќи ја брзината на светлината и времето на патување, се пресметува растојанието до целта.

Во комбинација со податоците за позицијата и ориентацијата од GPS и IMU сензорите, се одредуваат прецизните 3D координати на ласерските рефлексии.

Ова резултира со густ 3Д облак од точки што ја претставува скенираната површина или објект.

Физички принцип на LiDAR

LiDAR системите користат два вида ласери: пулсирачки и континуиран бран. Пулсирачките LiDAR системи работат со испраќање краток светлосен пулс, а потоа мерење на времето потребно овој пулс да патува до целта и назад до приемникот. Ова мерење на времето на враќање помага да се одреди растојанието до целта. Пример е прикажан на дијаграм каде што се прикажани амплитудите и на пренесениот светлосен сигнал (AT) и на примениот светлосен сигнал (AR). Основната равенка што се користи во овој систем ја вклучува брзината на светлината (c) и растојанието до целта (R), овозможувајќи му на системот да го пресмета растојанието врз основа на тоа колку време е потребно светлината да се врати.