Chapitre 1: principes physiques du lidar

Question 1

partie 1

Answer 1

principes du lidar

Question 2

lidar définition

Answer 2

Light Detection And Ranging
ou light veut dire laser

Question 3

les composantes du laser

Answer 3

1. le matériel avec atomes avec des atomes qui peuvent être excité par source d’énergie, les matériaux sont, crystal, gaz…NEODYNIUM pour lidar.

2.source pompage laser: source d’énergie comme courant électrique.

3.cavité optique, 2 réflecteurs qui servent à AMPLIFIER la radiation

Question 4

le but de miroir/réfflecteur

Answer 4

amplifier les collision d’émission stimulé pour engendrer quoi?

des photons identiques: en phase, direction et longueur d’onde et polarisation,

Question 5

Lidar par satellite

Answer 5

1. Impulsion est plus longue (10-250 nm) avec beaucoup d’énergie.

le laser a un q-switch, un obturateur pour augmenter intensité

Question 6

Similitude et différence entre Lidar vs radar

Answer 6

1. Similitude: les deux utilisent le temps de parcours de l’onde pour trouver distances des objets

2.différence: taille des impulsions, laser, impulsion (cone) fine et permet de distinguer objets vs gros cone (grande divergence, impulsion grande) du radar

Question 7

lumière naturel vs lumière laser

Answer 7

1.Naturelle:
-lumière émise dans directions aléatoire
- longueur d’onde variable
-amplitude variable
-pas en phase

2.Laser:
- Une seule même direction
- Longueur d’onde constante
- amplitude constante
- en phase
= collimaté

Question 8

le laser augmente avec distance, car pas parfaitement collimaté

Answer 8

fact

Question 9

lidar typique de aéroporté

Answer 9

1. pulsé (nombre d’impulsion par nanosecondes)
2. longueur d’onde de 1064 infra rouge ou 532 vert
3. divergence de l’ordre de 1,15 à 1 mrad

0.15mrad forme un diamètre de 15 cm sur une porté de 1000 m

Question 10

calcul d’empreinte du à une divergence de 0,15mrad

Answer 10

1000m x Tan (0,15) = 151.13521805

on divise par 1000 puisque millirad (mrad)

ou tout simplement tan0,15

lorsqu’on fait le triangle avec TOA ne pas oublier de diviser la divergence en 2 pour n’avoir que le rayon

** C’EST 15 CM PLUS LA TAILLE DE L’IMPULSION QUAND ELLE SORT**

il s’agit d’une augmentation du diamètre à l’impulsion avec déjà une empreinte.

Question 11

contrainte, atmosphère

Answer 11

condition de brouillard du laser de 1064 à une bonne absorption.

les nuages du brouillard absorbent beaucoup le 1064nm du lidar

Question 12

largeur d’onde gaussienne

Answer 12

24m54

Question 13

la taille d’une emprunte

Answer 13

largeur d’une onde Gaussienne

Question 14

définition de la taille d’une impulsion laser

Answer 14

diamètre ou l’intensité est éfale à 1/e^2 x l’intensité maximale

Question 15

largeur de 1/e^2 est équivalent à quoi?

Answer 15

1.7*FWHM
ou FWHM = e^-0.693

Question 16

largeur de 1/e

Answer 16

equivalent à 1.2*FWHM

Question 17

FWHM

Answer 17

Full width at half maximum

Question 18

portée

Answer 18

temps de parcours multiplié par vitesse de la lumière DIVISÉ PAR 2

Question 19

le principe du lidar

Answer 19

1. laser émet impulsion
2. miroir balayage défléchit laser
3. Impulsion touche surface ce qui provoque RETOUR
4. Énergie retournée capté par TÉLESCOPE
5. détecteur enregistre MOMENT ou le retour est reçu

Question 20

Le télescope

Answer 20

est un miroir parapolique (pour concentre rayon incident vers foyer).

qui redirige vers un miroir vers le détecteur

Question 21

ANCIENNE FAÇON DE FAIRE LMITANTE

Answer 21

pour éviter d’avoir des mix signals, c’est à dire que des signaux entrant et sortant (Incident et réfléchis) se perturbent on calculait qu’un avion à 1km d’altitude, l’impulsion prend 6,7 microsecondes avant de retourner, alors on avait un fréquence de 1/6,7 microseconde ce qui égale 150kHz. donc 150 000 impulsions par secondes

Question 22

Actuellement, nouvelle technique pour permettre 500Khz

Answer 22

Besoin d’un MNT pour connaitre l’altitude terrain et en accord on peut enregistrer

Question 23

pourqyoi veut-on des fréquence aussi haute?

Answer 23

plus la fréquence est haute, plus on peut monter l’avion

Question 24

Les avions préfèrent monter en altitude que d’avancer rapidement

Answer 24

En montant plus haut on a une couverture plus large

Question 25

Problème

Answer 25

compromis entre haute fréquence et haute énergie émise, car les hautes fréquences d’émissions demande une recharge du laser

Question 26

Résumé d’un vol à fréquence plus haute

Answer 26

résulte en une meilleure densité de points, on peut opérer un avion à plus grande altitude et plus vite tout en diminuant les couts des relevés.

mais risque de qualité des données pour des surfaces difficiles à caractérisés comme le couvert végétal.

Question 27

divergence

Answer 27

en miliradian

Question 28

faible divergence

Answer 28

capacité de pénétration à travers végétation et réduction des erreurs possibles sur les pentes

Question 29

Calcul du diamètre de l’impulsion

Answer 29

Diamètre impulsion= divergence (mrad) * distance (m) + diamètre de sortie (mm)

Question 30

laser Classe 4

Answer 30

tous les lidar aéroportés

Question 31

classe 3 = faro

Answer 31

tourne le dos ou 3 à 4 m

Question 32

les méthodes de mesure d’énergie laser

Answer 32

1. Time of flight: mesure de temps pour retour multiplié par vitesse de la lumière, divisé par deux.
2. Phase shift: calcul de déphasage
3. triangulation: système à longue et courte portées.

Question 33

l’impulsion se caractérise par une vague, à quel moment doit-on traiter l’enregistrement de la pulsion?

Answer 33

la première grande vague est le pulse incident et la plus petite l’impulsion refléchi.

1. au Constant Fraction Discriminator (CFD), méthode de traitement visant à trouver le maximum d’une impulsion ou la pente est de zéro sur les deux vagues, ce qui résulte en une ligne verticale sur la courbe montante

Question 34

avantage du CFD
avec le principe du time of flight

Answer 34

enregistrement d’un point à un temps T indépendant de l’amplitude du signal***
la dérivée seconde est égale à zéro

à ce point on part et on arrête la minuterie