Lidar(Laser Radar)는 레이저 빔을 방출하여 표적의 위치와 속도를 감지하는 레이더 시스템입니다. 작동 원리는 탐지 신호(레이저 빔)를 목표물에 보낸 다음 목표물에서 반사된 수신 신호(타겟 에코)를 전송 신호와 비교하고 적절한 처리 후 목표물에 대한 관련 정보를 얻을 수 있으며, 항공기, 미사일 및 기타 표적을 탐지, 추적 및 식별하기 위해 표적 거리, 방위각, 고도, 속도, 자세, 모양 및 기타 매개 변수와 같은. 레이저 송신기, 광 수신기, 턴테이블 및 정보 처리 시스템으로 구성됩니다. 레이저는 전기 펄스를 광 펄스로 변환하여 방출합니다. 그런 다음 광 수신기는 대상에서 반사된 광 펄스를 전기 펄스로 복원하고 디스플레이로 보냅니다. LiDAR는 데이터를 획득하고 정확한 DEM을 생성하는 데 사용되는 레이저, 위성 위치 확인 시스템 및 관성 항법 시스템의 세 가지 기술을 통합하는 시스템입니다. 이 세 가지 기술의 조합으로 물체에 닿는 레이저 빔의 위치를 고정밀도로 찾을 수 있습니다. 지상 디지털 고도 모델을 얻기 위한 점점 더 성숙해지는 지형 LiDAR 시스템과 수중 DEM을 얻기 위한 성숙한 수문 LIDAR 시스템으로 더 나뉩니다. 이 두 시스템의 공통된 특징은 감지 및 측정에 레이저를 사용한다는 것입니다. 이것은 또한 LiDAR라는 단어의 원래 영어 번역입니다. 즉, LiDAR로 축약된 LIGHT Detection And Ranging입니다. 레이저 자체는 매우 정밀한 거리 측정 기능을 가지고 있으며 거리 측정 정확도는 수 센티미터에 이를 수 있습니다. 레이저 자체 외에도 LIDAR 시스템의 정확도는 레이저 동기화, GPS 및 IMU(관성 측정 장치)와 같은 내부 요인에 따라 달라집니다. . 상업용 GPS 및 IMU의 발달로 LIDAR를 통해 모바일 플랫폼(비행기 등)에서 고정밀 데이터를 얻는 것이 가능해지고 널리 사용됩니다. LIDAR 시스템에는 단일 빔 협대역 레이저와 수신 시스템이 포함됩니다. 레이저는 광 펄스를 생성 및 방출하고 물체에 부딪혀 반사되어 최종적으로 수신기에 수신됩니다. 수신기는 방출에서 반사까지 광 펄스의 전파 시간을 정확하게 측정합니다. 광 펄스는 빛의 속도로 이동하기 때문에 수신기는 항상 다음 펄스 전에 반사된 펄스를 수신합니다. 빛의 속도를 알면 이동 시간을 거리 측정으로 변환할 수 있습니다. 레이저의 높이, 레이저 스캐닝 각도, GPS에서 얻은 레이저의 위치 및 INS에서 얻은 레이저 방출 방향을 결합하면 각 지표 지점의 좌표 X, Y, Z를 정확하게 계산할 수 있습니다. 레이저 빔 방출의 주파수는 초당 몇 펄스에서 초당 수만 펄스까지 다양합니다. 예를 들어 주파수가 초당 10,000펄스인 시스템에서 수신기는 1분에 600,000포인트를 기록합니다. 일반적으로 LIDAR 시스템의 그라운드 스폿 간격은 2~4m입니다. [삼] 라이다의 작동 원리는 레이더의 작동 원리와 매우 유사합니다. 레이저를 신호원으로 사용하여 레이저에서 방출된 펄스 레이저가 지상의 나무, 도로, 다리 및 건물에 부딪혀 산란을 일으키고 광파의 일부가 라이다 수신부에 반사됩니다. 장치에서 레이저 거리 측정의 원리에 따라 레이저 레이더에서 목표 지점까지의 거리가 획득됩니다. 펄스 레이저는 목표물을 지속적으로 스캔하여 목표물 상의 모든 목표점의 데이터를 얻습니다. 이 데이터로 영상처리를 하면 정확한 3차원 영상을 얻을 수 있습니다. 라이다의 가장 기본적인 작동 원리는 전파 레이더와 동일합니다. 즉, 레이더 송신 시스템에서 신호를 보내 목표물에 반사되어 수신 시스템에서 수집하여 목표물까지의 거리를 결정하는 것입니다. 반사된 빛의 실행 시간을 측정함으로써. 대상의 반경방향 속도는 반사광의 도플러 주파수 편이로 결정하거나 둘 이상의 거리를 측정하고 변화율을 계산하여 속도를 구하여 측정할 수 있습니다. 이것은 직접탐지 레이더의 기본 원리이자 기본 원리이기도 합니다. 작동 원리 라이더의 장점 일반 마이크로파 레이더와 비교할 때 레이저 빔을 사용하기 때문에 라이다의 작동 주파수는 마이크로파보다 훨씬 높기 때문에 주로 다음과 같은 많은 이점을 제공합니다. (1) 고해상도 Lidar는 매우 높은 각도, 거리 및 속도 분해능을 얻을 수 있습니다. 일반적으로 각 분해능은 0.1mard 이상이며, 이는 3km 거리에서 0.3m 떨어진 두 표적을 구별할 수 있음을 의미하며(이것은 어떤 경우에도 마이크로파 레이더는 불가능함) 여러 표적을 동시에 추적할 수 있습니다. 범위 해상도는 최대 0.lm일 수 있습니다. 속도 분해능은 10m/s 이내에 도달할 수 있습니다. 거리 및 속도의 고해상도는 거리 도플러 이미징 기술을 사용하여 대상의 선명한 이미지를 얻을 수 있음을 의미합니다. 고해상도는 라이더의 가장 큰 장점이며, 대부분의 애플리케이션이 이를 기반으로 합니다. (2) 좋은 은폐력과 강력한 항 활성 간섭 능력 레이저는 직선으로 진행하고 지향성이 좋으며 빔이 매우 좁습니다. 전파 경로에서만 수신할 수 있습니다. 따라서 적이 요격하기가 매우 어렵습니다. 레이저 레이더의 발사 시스템(송신 망원경)은 구경이 작고 수신 가능한 영역이 좁아 의도적으로 발사된다. 레이저 방해 신호가 수신기에 들어갈 확률은 매우 낮습니다. 또한, 자연계에 널리 존재하는 전자파에 취약한 마이크로파 레이더와 달리 자연계에는 레이저 레이더를 간섭할 수 있는 신호원이 많지 않기 때문에 레이저 레이더는 항능적 간섭 능력이 매우 강하고, 점점 복잡하고 집중적인 정보 전쟁 환경에서 작업하는 데 적합합니다. (3) 우수한 저고도 감지 성능 마이크로웨이브 레이더는 다양한 지상 물체 에코의 영향으로 저고도에 일정한 사각지대(탐지불가 영역)가 존재한다. 라이다의 경우 조명 대상만 반사되고 지상 물체 에코의 영향이 없으므로 "제로 고도"에서 작동할 수 있으며 저고도 감지 성능은 마이크로파 레이더보다 훨씬 강력합니다. (4) 작은 크기와 가벼운 무게 일반적으로 일반 마이크로파 레이더의 부피는 거대하고 전체 시스템의 질량은 톤으로 기록되며 광학 안테나의 직경은 수 미터 또는 수십 미터에 이를 수 있습니다. 라이더는 훨씬 가볍고 민첩합니다. 발사 망원경의 직경은 일반적으로 센티미터 수준이며 전체 시스템의 질량은 수십 킬로그램입니다. 설치 및 분해가 쉽습니다. 또한 라이다의 구조가 비교적 간단하고 유지 보수가 편리하며 조작이 쉽고 가격이 저렴합니다. 라이더의 단점 우선 작업은 날씨와 분위기의 영향을 많이 받습니다. 일반적으로 맑은 날씨에서는 레이저의 감쇠가 작고 전파 거리가 상대적으로 깁니다. 폭우, 짙은 연기, 안개와 같은 악천후에서는 감쇠가 급격히 증가하고 전파 거리에 큰 영향을 미칩니다. 예를 들어, 작동 파장이 10.6μm인 CO2 레이저는 모든 레이저 중에서 대기 투과 성능이 더 우수하고 악천후에서의 감쇠는 맑은 날의 6배입니다. 지상이나 저고도에서 사용되는 이산화탄소 라이더의 범위는 맑은 날에는 10~20km, 악천후에는 1km 미만으로 줄어든다. 또한 대기 순환은 레이저 빔이 왜곡되고 흔들리게 하여 라이더의 측정 정확도에 직접적인 영향을 미칩니다. 둘째, 라이다의 빔이 매우 좁기 때문에 우주에서 표적을 찾기가 매우 어렵고, 이는 비협조 표적의 요격 확률과 탐지 효율에 직접적인 영향을 미칩니다. 작은 범위의 목표물만 검색하고 캡처할 수 있습니다. 따라서 라이더는 덜 독립적이고 직접적입니다. 표적 탐지 및 검색을 위해 전장에서 사용됩니다.
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