Виды дальномеров
Дальномер – это устройство, которое используется для определения расстояния от наблюдателя до объекта.
Основными областями использования современных дальномеров являются: строительство, геодезия, системы бомбометания, навигация, фотография и т.п. Все дальномеры делятся на:
- Активные дальномеры. К данным устройствам относятся: радиодальномеры, а также световые, лазерные и звуковые дальномеры.
- Пассивные дальномеры. К данным устройствам относятся дальномеры, в которых используются оптический параллакс, и дальномеры, в которых используется сопоставление объекта с каким-либо образцом.
Лазерный дальномер: принцип работы и основные характеристики
Лазерный дальномер – это устройство, в котором для измерения расстояния используется лазерный луч.
Лазерные дальномеры широко применяются в топографической съемке, в астрономических исследованиях, в навигации и военном деле. Лазерные дальномеры делятся на импульсные и фазовые.
Основными элементами импульсного лазерного дальномера являются детектор излучения и импульсный лазер. Принцип его работы следующий. Измеряется время, затраченное лучом на путь к объекту и обратно, а так как его скорость известная заранее (скорость света), то можно рассчитать расстояние до отражателя. Данный вид лазерных дальномеров обладает большой дальностью работы и высокой скрытностью, потому что включается только на время импульса. При импульсном способе дальнометрирования используется следующее соотношение.
$L = (c*t)/(2*n)$
где: L - расстояние до отражателя (объекта); с - скорость света в вакууме; t - время, которое затраченное импульсом на прохождение расстояние до объекта и обратно; n - показатель прохождения преломления среды, где распространяется излучение.
Из данного выражения можно сделать вывод, что точность измерения дальности зависит от точности измерения времени прохождения импульса до объекта и обратно.
Фазовые лазерные дальномеры имеют ошибку на долю длины волны, которая соответствует частоте модуляции, поэтому они более точные, чем импульсные и дешевле (так как отсутствует сверхточный таймер), однако, дальность их измерения значительно меньше. Принцип действия таких дальномеров заключается в следующем. Отраженная волна проходит в разных фазах (в зависимости от расстояния до объекта). То есть, лазер излучает сигнал в определенной фазе, а отраженный сигнал может вернуться в момент излучения сигнала в другой фазе, так как за время прохождения света до измеряемого объекта и обратно изменяется фаза изменяется фаза сигнала на самом дальномере. Так как неизвестно, какое количество целых волн уложилось при одном измерении, то устройство меняется частоту модуляции и замер повторяется. Затем процессор дальномера решает систему линейных уравнений, вычисляя расстояние до цели. Точность такого измерения может достигать 0,5 миллиметров.
К основным характеристикам современных лазерных дальномеров относятся:
- Масса. Современные лазерные дальномеры могут весить всего 150 грамм.
- Диапазон измерений. Данная характеристика показывает максимальное расстояние, которое может измерить дальномер с той точностью, которая заявлена производителем.
- Точность. Погрешность большинства лазерных дальномеров не превышает 3 миллиметров.
- Питание. Питание большинства дальномеров осуществляется от элементов АА и ААА. Некоторые модели питаются от нестандартных элементов и аккумуляторов.
Лидар
Лазерный дальномер является простейшим примером лидара. Лидар представляет собой технологию измерения расстояния при помощи излучения света и замера времени его возвращения на ресивер. Самыми распространенными видами лидаров являются: доплеровские, сканирующие и атмосферные. Доплеровские лидары предназначены для определения скорости и направления перемещения воздушных слоев в разных слоях атмосферы. В системах машинного зрения сканирующие лидары формируют двумерную или трехмерную картину окружающего пространства. Атмосферные лидары могут не только измерять расстояние до непрозрачных отражающих целей, но также проводить анализ свойств прозрачной среды, которая поглощает и рассеивает свет.
Основными составляющими лидаров являются: излучатель, система формирования сканирующего паттерна и приемный тракт. В подавляющем большинстве лидаров излучателем является лазер, который формирует импульсы света высокой мгновенной мощности. Периодичность импульсов подбирается таким образом, чтобы пауза между двумя последовательными импульсами была не меньше, чем время отклика от обнаруживаемого объекта.
Практически во всех лидарах используется цилиндрическая развертка, так как она наиболее просто формируется и проста в дальнейшей обработке. Данная развертка обладает недостатками, основной из которых заключается в вероятности пропуска узких горизонтальных объектов. Эта проблема решается при помощи использования дополнительного лидара с цилиндрической разверткой, но перпендикулярно ориентированной.
