Lasertekniikan yleistyessä yhä laajemmalle levinneillä aloilla, kuten etäisyysmittauksissa, viestinnässä, navigoinnissa ja kaukokartoituksessa, myös lasersignaalien modulointi- ja koodausmenetelmät ovat monipuolistuneet ja kehittyneet. Häiriönsietokyvyn, etäisyysmittausten tarkkuuden ja tiedonsiirron tehokkuuden parantamiseksi insinöörit ovat kehittäneet erilaisia koodaustekniikoita, kuten tarkkuustoistotaajuuden (PRF) koodin, muuttuvan pulssivälin koodin ja pulssikoodimodulaation (PCM).
Tässä artikkelissa analysoidaan perusteellisesti näitä tyypillisiä laserkoodaustyyppejä, jotta ymmärrät niiden toimintaperiaatteet, tekniset ominaisuudet ja sovellusskenaariot.
1. Tarkkuustoistotaajuuskoodi (PRF-koodi)
①Tekninen periaate
PRF-koodi on koodausmenetelmä, joka lähettää pulssisignaaleja kiinteällä toistotaajuudella (esim. 10 kHz, 20 kHz). Lasermittausjärjestelmissä jokainen palautettu pulssi erotetaan toisistaan tarkan emissiotaajuutensa perusteella, jota järjestelmä kontrolloi tarkasti.
②Tärkeimmät ominaisuudet
Yksinkertainen rakenne ja alhaiset käyttöönottokustannukset
Sopii lyhyen kantaman mittauksiin ja korkean heijastavuuden kohteisiin
Helppo synkronoida perinteisten elektronisten kellojärjestelmien kanssa
Vähemmän tehokas monimutkaisissa ympäristöissä tai useita kohteita sisältävissä skenaarioissa riskin vuoksi”moniarvoinen kaiku”häiriö
③Sovellusskenaariot
Laseretäisyysmittarit, yksittäisten kohteiden etäisyysmittauslaitteet, teollisuuden tarkastusjärjestelmät
2. Muuttuva pulssivälikoodi (satunnainen tai muuttuva pulssivälikoodi)
①Tekninen periaate
Tämä koodausmenetelmä ohjaa laserpulssien välisiä aikavälejä satunnaisiksi tai pseudo-satunnaisiksi (esim. käyttämällä pseudo-satunnaisen sekvenssin generaattoria) kiinteiden sijaan. Tämä satunnaisuus auttaa erottamaan paluusignaalit ja minimoimaan monitieinterferenssin.
②Tärkeimmät ominaisuudet
Vahva häiriöidenestokyky, ihanteellinen kohteiden havaitsemiseen monimutkaisissa ympäristöissä
Vaimentaa tehokkaasti haamuääniä
Suurempi dekoodauksen monimutkaisuus, joka vaatii tehokkaampia prosessoreita
Soveltuu erittäin tarkkaan etäisyysmittaukseen ja useiden kohteiden havaitsemiseen
③Sovellusskenaariot
LiDAR-järjestelmät, miehittämättömien ilma-alusten vastaiset/turvallisuusvalvontajärjestelmät, sotilaskäyttöön tarkoitetut laseretäisyysmittaus- ja maalintunnistusjärjestelmät
3. Pulssikoodimodulaatio (PCM-koodi)
①Tekninen periaate
PCM on digitaalinen modulointitekniikka, jossa analogiset signaalit näytteistetään, kvantisoidaan ja koodataan binäärimuotoon. Lasertietoliikennejärjestelmissä PCM-dataa voidaan siirtää laserpulssien avulla tiedonsiirron saavuttamiseksi.
②Tärkeimmät ominaisuudet
Vakaa lähetys ja vahva melunvaimennus
Pystyy lähettämään erityyppisiä tietoja, kuten ääntä, komentoja ja tilatietoja
Vaatii kellon synkronoinnin varmistaakseen vastaanottimen oikean dekoodauksen
Vaatii tehokkaita modulaattoreita ja demodulaattoreita
③Sovellusskenaariot
Laserviestintäpäätteet (esim. vapaan avaruuden optiset viestintäjärjestelmät), laserkauko-ohjaus ohjuksille/avaruusaluksille, tiedonsiirto lasertelemetriajärjestelmissä
4. Johtopäätös
Kuten”aivot”Laserjärjestelmissä laserkoodaustekniikka määrittää, miten informaatio lähetetään ja kuinka tehokkaasti järjestelmä toimii. Perus-PRF-koodeista edistyneeseen PCM-modulaatioon, koodausmenetelmien valinnasta ja suunnittelusta on tullut avainasemassa laserjärjestelmien suorituskyvyn optimoinnissa.
Sopivan koodausmenetelmän valinta edellyttää sovellusskenaarion, häiriötasojen, kohteiden lukumäärän ja järjestelmän virrankulutuksen kokonaisvaltaista harkintaa. Esimerkiksi jos tavoitteena on rakentaa LiDAR-järjestelmä kaupunkien 3D-mallintamiseen, on parempi käyttää muuttuvan pulssin aikavälin koodia, jolla on vahva häirinnänesto. Yksinkertaisille etäisyysmittauslaitteille tarkka toistotaajuuskoodi voi riittää.
Julkaisun aika: 12. elokuuta 2025