Просторно-временска синхронизација кохерентних Доплер скенирајућих лидара за ...

Просторно-временска синхронизација кохерентних Доплер скенирајућих лидара за тродиминезиона мерења поља ветра

Абстракт:

Ова презентација садржи резултате истраживачког рада који је био фокусиран на развој система три просторно-временски синхронизована пулсна кохерентна Доплер скенирајућа лидара, која су координисана путем удаљеног мастер компјутера. Овај систем има јединствену могућност мерења комплетне тродимензионе информације о вектору поља ветра путем емисије ласерских снопова из три просторно удаљена лидара, усмеравања снопова у циљу њиховог пресека у тачки од интереса и покретањем тачке пресека снопова у области од интереса у атмосфери.

Сваки индивидуални лидар је развијен са оригиналним операционим принципима који омогућавају стриктну синхронизацију емисије ласерских пулсева, усмерења ласерских пулсева и аквизиције повратне светлости. Операциони принципи такодје омогућавају прецизну времеску контролу на овим процесима. Времеска контрола на процесима и њихова синхронизација је постигнута контролом два серво и једног виртуалног степер мотора путем контролне јединице. Два серво мотора покрећу скенер главу која усмерава ласерске снопове, док виртуални степер мотор покреће процесе емисије ласерских снопова и аквизиције повратне светлости.

Систем три лидара је формирам корисћењем приступа у којем мастер компјутер симултано координише удаљене лидаре разменом мрежних пакета путем UDP/IP и TCP/IP мреже. Овај приступ омогоћува несметану и брзу координацију лидара чак и у случају GSM мреже, пошто мрежни пакети не прелазе величину од 1 kB. Са овим приступом максимално кашњење од 10 ms је обзервирано при синхронизованом усмерењу ласерских снопова и мерењу са системом од три лидара.

Прецизност у позиционирању ласерског снопа сваког од лидара у систему је естимирана на ± 0.5˚ за правац снопа и ± 5 m за детекцију дистанце са које повратна светлост долази. Предложен је скуп процедура који омогућава унапредјење прецизности и до 20 пута.

Развијени систем лидара је у употреби и коришћен је досад у 6 експеримената.