Перевод Ирины Карабановой
Принцип действия лидара прост. Объект (поверхность) освещается коротким световым импульсом, и измеряется время, через которое сигнал вернется к источнику.
Когда вы светите фонариком на объект (поверхность), то вы видите свет, отраженный от объекта и вернувшийся на вашу сетчатку. Свет распространяется очень быстро - около 300000 километров в секунду, или 0,3 метра за наносекунду, поэтому включение света кажется мгновенным. Однако это не так. Свет возвращается с некоторой задержкой, которая зависит от расстояния до объекта.
Расстояние, которое прошел фотон на пути до объекта и обратно, можно рассчитать по формуле:
расстояние = (скорость света х время пролета) / 2
Оборудование, необходимое для измерения этого малого промежутка времени, должно работать чрезвычайно быстро. Это стало возможным только с достижениями в современной электронике и вычислительной техники.
Лидар запускает быстрые короткие импульсы лазерного излучения на объект (поверхность) с частотой до 150000 импульсов в секунду. Датчик на приборе измеряет промежуток времени, необходимый для возврата импульса.
Свет движется с постоянной и известной скоростью, поэтому лидар может вычислить расстояние между ним и цели с высокой точностью.
Существует два типа лидарных методов измерения: прямой метод измерения (также известный как некогерентный), и когерентное детектирование.
Когерентные системы лучше всего подходят для доплеровских или фазочувствительных измерений и, как правило, используют оптическое гетеродинное детектирование. Это позволяет им работать при гораздо меньшей мощности, но за при этом конструкция фотоприемной схемы намного сложнее.
Существуют две основные категории импульсных лидаров: микроимпульсные и высокоэнергетические системы.
Микроимпульсные лидары работают на более мощной компьютерной технике с большими вычислительными возможностями.
Эти лазеры меньшей мощности и классифицируются как "безопасные для глаз", что позволяет использовать их практически без особых мер предосторожности.
Лидары с большой энергией импульса в основном применяются для исследования атмосферы, где они часто используются для измерения различных параметров атмосферы, таких как высота, наслоение и плотность облаков, свойства частиц облака, температуру, давление, ветер, влажность и концентрацию газов в атмосфере.
В большинстве лидарных систем используются четыре основных компонента:
