Odborné znalosti

Retrospektivní a trendová analýza vývoje laserového lidaru

2021-03-23
Od doby, kdy byl v 60. letech vynalezen laser, se lidar rozvinul ve velkém měřítku. Laser se stal skutečným ovladačem, díky němuž je lidar levný a spolehlivý, díky čemuž je konkurenceschopnější než jiné senzorové technologie. Laserové radary začnou pracovat ve viditelné oblasti (rubínový laser), poté v blízké infračervené oblasti (Nd: YAG laser) a nakonec v infračervené oblasti (CO2 laser). V současnosti mnoho lidarů pracuje v blízké infračervené oblasti (1,5 um), která je pro lidské oči neškodná. Na principu lidaru je stále více věnována pozornost mnoha novým technologiím, jako je OCT a digitální holografie.
Aplikace lidaru v průzkumu a mapování zahrnuje především zaměřování, polohování a kreslení země a cizích objektů; koherentní lidar má důležité aplikace v environmentálních aplikacích, jako je snímání větru a vývoj lidaru se syntetickou aperturou; hradlové zobrazování se používá hlavně ve vojenských, lékařských a bezpečnostních aspektech; a lidar byl použit při vaskulárním výzkumu a korekci zraku oka. Ghost lidar byl aplikován v teorii a simulaci ve formě nové technologie. Jako důležitou technologii používá lidar autopilot a UAV. Používá jej také policie k měření rychlosti, stejně jako hry, jako je hra Microsoft's Kinect sense.
Během historie vývoje lidaru v Evropě, Spojených státech, bývalém Sovětském svazu, Japonsku a Číně prošel lidar mnoha fázemi vývoje. Od nejstaršího laserového určování vzdálenosti byl lidar široce používán ve vojenském zaměření a navádění zbraní, zejména v laserovém určování polohy (bistatický radar). Další výzkum vedl k vývoji laserového zobrazovacího systému založeného na dvourozměrném monitorování hradlování a technologii trojrozměrného zobrazování v procesu zařízení. Vývoj zobrazovacího systému zahrnuje především: širší rozsah a rozlišení napříč rozsahem, jednofotonové citlivé pole, multifrekvenční nebo širokospektrální laserová emise s více funkcemi, lepší penetrační schopnost, procházení rostlinami, procházení hustými médii pro rozpoznávání cílů a další aplikace .
V civilních a vojensko-civilních aplikacích dozrála technologie environmentálního lidaru v oblasti výzkumu dálkového průzkumu atmosféry a oceánu, zatímco v mnoha zemích vstoupil do provozního stavu trojrozměrný mapovací lidar. Se zvyšující se účinností laseru a kompaktnějším a levnějším poskytuje potenciální aplikace pro automobily a UAV. Aplikace autopilota je pravděpodobně nejrozšířenější komerční aplikací lidaru, která výrazně snižuje velikost, hmotnost a cenu lidaru.
Technologie lidaru má mnoho aplikací v medicíně, jedním z nich je optická tomografie s nízkou koherencí. Tato technologie pochází z široké aplikace laserového reflektoru v oftalmologii ke studiu trojrozměrné rekonstrukce struktury oka. Realizuje trojrozměrnou endoskopii krevních cév a rozšiřuje se na Dopplerův trojrozměrný velocimetr. Dalším důležitým příkladem je refrakční zobrazování dioptrií lidského oka. Výzkum.
Ve výzkumu lidarového systému se objevilo mnoho nových technologií a metod, včetně porézních a syntetických apertur, obousměrného provozu, vícevlnového nebo širokopásmového emisního laseru, počítání fotonů a pokročilé kvantové technologie, kombinované pasivní a aktivní systémy, kombinované mikrovlnné a lidarové systémy, atd. Zároveň se očekává využití koherentního lidaru pro rozšíření metody získávání celopolních dat. Pokud jde o komponenty, k dosažení cíle se používají efektivní multifunkční laserové zdroje, kompaktní pevnolátkové laserové skenery, nemechanické řízení a tvarování paprsku, citlivá a větší pole ohniskové roviny, efektivní hardware a algoritmy pro zpracování lidarových informací a vysoká datová rychlost. přímá a koherentní detekce.
Porovnáním úspěchů technologie lidar za posledních 50 let v různých zemích výsledky ukazují, že technologie lidar a související aplikace mají stále široké uplatnění.