Le Lidar (Radar Laser) est un système radar qui émet un faisceau laser pour détecter la position et la vitesse d'une cible. Son principe de fonctionnement est d'envoyer un signal de détection (faisceau laser) à la cible, puis de comparer le signal reçu (écho cible) réfléchi par la cible avec le signal transmis, et après un traitement approprié, vous pouvez obtenir des informations pertinentes sur la cible, tels que la distance cible, l'azimut, l'altitude, la vitesse, l'attitude, même la forme et d'autres paramètres, afin de détecter, suivre et identifier les aéronefs, les missiles et d'autres cibles. Il se compose d'un émetteur laser, d'un récepteur optique, d'un plateau tournant et d'un système de traitement de l'information. Le laser convertit les impulsions électriques en impulsions lumineuses et les émet. Le récepteur optique restitue alors les impulsions lumineuses réfléchies par la cible en impulsions électriques et les envoie à l'afficheur. LiDAR est un système qui intègre trois technologies : laser, système de positionnement global et système de navigation inertielle, utilisé pour obtenir des données et générer un DEM précis. La combinaison de ces trois technologies permet de localiser le point du faisceau laser frappant l'objet avec une grande précision. Il est en outre divisé en un système LiDAR de terrain de plus en plus mature pour obtenir des modèles numériques d'élévation au sol et en un système LIDAR hydrologique mature pour obtenir un DEM sous-marin. La caractéristique commune de ces deux systèmes est l'utilisation de lasers pour la détection et la mesure. Il s'agit également de la traduction anglaise originale du mot LiDAR, à savoir : Light Detection And Ranging, en abrégé LiDAR. Le laser lui-même a une capacité de télémétrie très précise, et sa précision de télémétrie peut atteindre plusieurs centimètres. Outre le laser lui-même, la précision du système LIDAR dépend également de facteurs internes tels que la synchronisation du laser, du GPS et de l'unité de mesure inertielle (IMU). . Avec le développement du GPS commercial et de l'IMU, il est devenu possible et largement utilisé d'obtenir des données de haute précision à partir de plates-formes mobiles (comme sur les avions) via LIDAR. Le système LIDAR comprend un laser à bande étroite à faisceau unique et un système de réception. Le laser génère et émet une impulsion lumineuse, frappe l'objet et le réfléchit, et est finalement reçu par le récepteur. Le récepteur mesure avec précision le temps de propagation de l'impulsion lumineuse de l'émission à la réflexion. Comme les impulsions lumineuses se déplacent à la vitesse de la lumière, le récepteur reçoit toujours l'impulsion réfléchie avant l'impulsion suivante. Étant donné que la vitesse de la lumière est connue, le temps de trajet peut être converti en une mesure de distance. En combinant la hauteur du laser, l'angle de balayage laser, la position du laser obtenue à partir du GPS et la direction d'émission laser obtenue à partir de l'INS, les coordonnées X, Y, Z de chaque point au sol peuvent être calculées avec précision. La fréquence d'émission du faisceau laser peut aller de quelques impulsions par seconde à des dizaines de milliers d'impulsions par seconde. Par exemple, un système avec une fréquence de 10 000 impulsions par seconde, le récepteur enregistrera 600 000 points en une minute. De manière générale, l'espacement des points au sol du système LIDAR varie de 2 à 4 m. [3] Le principe de fonctionnement du lidar est très similaire à celui du radar. En utilisant le laser comme source de signal, le laser pulsé émis par le laser frappe les arbres, les routes, les ponts et les bâtiments au sol, provoquant une diffusion, et une partie des ondes lumineuses sera réfléchie vers la réception du lidar. Sur l'appareil, selon le principe de la télémétrie laser, la distance entre le radar laser et le point cible est obtenue. Le laser à impulsions balaye en continu l'objet cible pour obtenir les données de tous les points cibles sur l'objet cible. Après le traitement d'imagerie avec ces données, des images tridimensionnelles précises peuvent être obtenues. Le principe de fonctionnement le plus élémentaire du lidar est le même que celui du radar radio, c'est-à-dire qu'un signal est envoyé par le système de transmission radar, qui est réfléchi par la cible et collecté par le système de réception, et la distance de la cible est déterminée en mesurant le temps de propagation de la lumière réfléchie. Quant à la vitesse radiale de la cible, elle peut être déterminée par le décalage de fréquence Doppler de la lumière réfléchie, ou elle peut être mesurée en mesurant deux distances ou plus et en calculant le taux de variation pour obtenir la vitesse. C'est et c'est aussi le principe de base des radars à détection directe. principe de fonctionnement Avantages du lidar Par rapport au radar à micro-ondes ordinaire, car il utilise un faisceau laser, la fréquence de fonctionnement du lidar est beaucoup plus élevée que celle du micro-ondes, il apporte donc de nombreux avantages, principalement : (1) Haute résolution Le lidar peut obtenir une résolution d'angle, de distance et de vitesse extrêmement élevée. Habituellement, la résolution angulaire n'est pas inférieure à 0,1 mard, ce qui signifie qu'il peut distinguer deux cibles distantes de 0,3 m à une distance de 3 km (ce qui est impossible pour un radar à micro-ondes dans tous les cas), et peut suivre plusieurs cibles en même temps ; la résolution de plage peut aller jusqu'à 0.lm ; la résolution de vitesse peut atteindre moins de 10 m/s. La haute résolution de la distance et de la vitesse signifie que la technologie d'imagerie Doppler à distance peut être utilisée pour obtenir une image claire de la cible. La haute résolution est l'avantage le plus important du lidar, et la plupart de ses applications sont basées sur cela. (2) bonne dissimulation et forte capacité d'interférence anti-active Le laser se propage en ligne droite, a une bonne directivité et le faisceau est très étroit. Il ne peut être reçu que sur son chemin de propagation. Par conséquent, il est très difficile pour l'ennemi d'intercepter. Le système de lancement du radar laser (télescope émetteur) a une petite ouverture et la zone de réception est étroite, il est donc lancé intentionnellement. La probabilité que le signal de brouillage laser entre dans le récepteur est extrêmement faible ; de plus, contrairement au radar à micro-ondes, qui est sensible aux ondes électromagnétiques qui existent largement dans la nature, il n'y a pas beaucoup de sources de signaux qui peuvent interférer avec le radar laser dans la nature, donc le radar laser est anti-actif La capacité d'interférence est très forte, adapté pour travailler dans l'environnement de plus en plus complexe et intense de la guerre de l'information. (3) Bonnes performances de détection à basse altitude En raison de l'influence de divers échos d'objets au sol dans le radar à micro-ondes, il existe une certaine zone de zone aveugle (zone indétectable) à basse altitude. Pour le lidar, seule la cible éclairée se reflétera, et il n'y a pas d'impact de l'écho de l'objet au sol, il peut donc fonctionner à "altitude zéro", et les performances de détection à basse altitude sont beaucoup plus fortes que celles du radar à micro-ondes. (4) Petite taille et poids léger Généralement, le volume d'un radar à micro-ondes ordinaire est énorme, la masse de l'ensemble du système est enregistrée en tonnes et le diamètre de l'antenne optique peut atteindre plusieurs mètres, voire plusieurs dizaines de mètres. Le lidar est beaucoup plus léger et plus habile. Le diamètre du télescope de lancement n'est généralement que d'un centimètre et la masse de l'ensemble du système n'est que de quelques dizaines de kilogrammes. Il est facile à installer et à démonter. De plus, la structure du lidar est relativement simple, la maintenance est pratique, le fonctionnement est facile et le prix est bas. Inconvénients du lidar Tout d'abord, le travail est fortement influencé par le temps et l'atmosphère. Généralement, l'atténuation du laser est faible par temps clair et la distance de propagation est relativement longue. Par mauvais temps, comme de fortes pluies, une fumée dense et du brouillard, l'atténuation augmente fortement et la distance de propagation est grandement affectée. Par exemple, le laser co2 avec une longueur d'onde de travail de 10,6 μm a les meilleures performances de transmission atmosphérique parmi tous les lasers, et l'atténuation par mauvais temps est 6 fois supérieure à celle des jours ensoleillés. La portée du lidar co2 utilisé au sol ou à basse altitude est de 10-20 km par temps ensoleillé, alors qu'elle est réduite à moins de 1 km par mauvais temps. De plus, la circulation atmosphérique entraînera également une distorsion et une gigue du faisceau laser, ce qui affecte directement la précision de mesure du lidar. Deuxièmement, en raison du faisceau extrêmement étroit du lidar, il est très difficile de rechercher des cibles dans l'espace, ce qui affecte directement la probabilité d'interception et l'efficacité de détection des cibles non coopératives. Il ne peut rechercher et capturer des cibles que dans une petite plage. Par conséquent, le lidar est moins indépendant et direct. Utilisé sur le champ de bataille pour la détection et la recherche de cibles.
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