¿Cuáles son los diferentes diseños de sistemas LiDAR?
Un sistema de detección de luz y rango (LiDAR) a menudo se usa en estudios atmosféricos. Algunos de los diferentes diseños de sistemas LiDAR son LiDAR MIE y Rayleigh LiDAR, Raman y LiDAR de absorción diferencial, Doppler y fluorescencia, y sistemas utilizados como simples buscadores o altímetros de rango. Los diseños varían según el sujeto en estudio, la precisión de la medición requerida y las circunstancias de su despliegue. Cada tipo de sistema es un producto de evaluar las capacidades del hardware y el software disponibles y cómo se puede utilizar para cumplir con los objetivos de medición.
Un sistema LiDAR generalmente mide la retrodispersión láser, que se refleja la luz láser. Puede diseñarse específicamente para medir la retrodispersión del láser directo, la retrodispersión desplazada por la longitud de onda, la diferencia en las tasas de absorción entre dos longitudes de onda o cambio de frecuencia en la luz retrodispersada. Un sistema básico consiste en un transmisor, un receptor y un componente de análisis de datos. Los diseños del sistema LiDAR tienen Either una configuración bistática o monostática. En un sistema monostático, el transmisor y el receptor se encuentran juntos, mientras que en un diseño bistático los dos están separados.
Otra consideración de diseño es emplear una disposición de sensor biaxial o coaxial. En una disposición biaxial, el eje del transmisor y el receptor tienen una orientación diferente. El receptor puede detectar la luz retrodispersada solo cuando el sujeto está más allá de cierta distancia. El eje del transmisor y el receptor son los mismos en una disposición coaxial.
Los sistemas lidar que usan láseres pulsados generalmente tienen una configuración monostática, pero pueden tener una disposición de sensor biaxial o coaxial. Los sistemas que usan un láser de onda continua generalmente tienen una configuración bistática. Si el rango del sujeto está relativamente cerca, generalmente se prefiere una disposición coaxial de transmisor y receptor. Si es casi objetivoLa capacidad no es un problema, se podría adoptar un acuerdo biaxial para ayudar a evitar complicaciones de la jardinería láser cercana.
Los diseños de sistemas LIDAR diferentes también emplean diferentes longitudes de onda láser y varias combinaciones de ancho de banda para los transmisores y receptores. Otras consideraciones de diseño incluyen requisitos para su uso como LIDAR de búsqueda o mirada, y si el sistema estará en operación continua o se usará solo por la noche. Algunos diseños utilizan láseres sintonizables. Estas opciones se eligen cuidadosamente para buscar un objetivo de medición específico.
El componente de análisis de datos de un sistema LiDAR utiliza varias técnicas analíticas. Los lidares de Mie, Rayliegh, Raman y Fluorescencia están diseñados para analizar diferentes tipos de patrones de retrodispersión láser. Los patrones de dispersión dependen de la longitud de onda. El análisis de MIE describe mejor los patrones de dispersión cuando la partícula reflectante es aproximadamente del mismo tamaño que la longitud de onda. El análisis de Rayleigh es más preciso para las partículas mucho más pequeñas que el WAvelgentidad.
Los diseños de Rayliegh y Mie examinan la retrodispersión elástica, en la que la luz reflejada es de la misma longitud de onda que la luz transmitida. Raman Lidar analiza retrodispersión inelástica. Esto resulta de que la luz se cambia ligeramente en la longitud de onda cuando se refleja en una partícula. La cantidad de cambio puede identificar la composición y la concentración atmosférica de las partículas reflectantes. Fluorecence LiDAR utiliza un análisis similar para examinar retrodispersión de líquidos y sólidos.
doppler lidar mide los cambios en la frecuencia de la luz retrodispersada para determinar los cambios en la temperatura y la velocidad o la dirección del viento. La absorción diferencial transmite dos longitudes de onda de luz y mide la diferencia en la absorción atmosférica entre las dos longitudes de onda. Las diferencias relativas en la absorción pueden identificar las concentraciones de aerosol.
Cada uno de los diferentes diseños del sistema LiDAR utiliza una configuración única de hardware y software para hacer una medición precisa de una cuantificación específicaIty bajo un conjunto limitado de circunstancias. Los sistemas más de propósito general, como un detector de velocidad policial, devuelven resultados menos precisos. En algunos sistemas, el método analítico se empleará en el componente de análisis de datos determina el diseño del hardware del sistema. En otros, el hardware disponible dicta qué diseños de sistemas se pueden emplear.