Prostorno-vremenska sinhronizacija koherentnih Dopler skenirajućih lidara za ...

Prostorno-vremenska sinhronizacija koherentnih Dopler skenirajućih lidara za trodimineziona merenja polja vetra

Abstrakt:

Ova prezentacija sadrži rezultate istraživačkog rada koji je bio fokusiran na razvoj sistema tri prostorno-vremenski sinhronizovana pulsna koherentna Dopler skenirajuća lidara, koja su koordinisana putem udaljenog master kompjutera. Ovaj sistem ima jedinstvenu mogućnost merenja kompletne trodimenzione informacije o vektoru polja vetra putem emisije laserskih snopova iz tri prostorno udaljena lidara, usmeravanja snopova u cilju njihovog preseka u tački od interesa i pokretanjem tačke preseka snopova u oblasti od interesa u atmosferi.

Svaki individualni lidar je razvijen sa originalnim operacionim principima koji omogućavaju striktnu sinhronizaciju emisije laserskih pulseva, usmerenja laserskih pulseva i akvizicije povratne svetlosti. Operacioni principi takodje omogućavaju preciznu vremesku kontrolu na ovim procesima. Vremeska kontrola na procesima i njihova sinhronizacija je postignuta kontrolom dva servo i jednog virtualnog steper motora putem kontrolne jedinice. Dva servo motora pokreću skener glavu koja usmerava laserske snopove, dok virtualni steper motor pokreće procese emisije laserskih snopova i akvizicije povratne svetlosti.

Sistem tri lidara je formiram korisćenjem pristupa u kojem master kompjuter simultano koordiniše udaljene lidare razmenom mrežnih paketa putem UDP/IP i TCP/IP mreže. Ovaj pristup omogoćuva nesmetanu i brzu koordinaciju lidara čak i u slučaju GSM mreže, pošto mrežni paketi ne prelaze veličinu od 1 kB. Sa ovim pristupom maksimalno kašnjenje od 10 ms je obzervirano pri sinhronizovanom usmerenju laserskih snopova i merenju sa sistemom od tri lidara.

Preciznost u pozicioniranju laserskog snopa svakog od lidara u sistemu je estimirana na ± 0.5˚ za pravac snopa i ± 5 m za detekciju distance sa koje povratna svetlost dolazi. Predložen je skup procedura koji omogućava unapredjenje preciznosti i do 20 puta.

Razvijeni sistem lidara je u upotrebi i korišćen je dosad u 6 eksperimenata.