Geografinės informacijos pramonės tobulinimo ir kartografavimo efektyvumo bei tikslumo linkme 1,5 μm pluošto lazeriai tampa pagrindine rinkos augimo varomąja jėga dviejose pagrindinėse srityse – bepiločių orlaivių geodezijos ir nešiojamųjų geodezijos įrenginių – dėl jų didelio pritaikymo prie scenos reikalavimų. Dėl spartaus tokių programų kaip mažo aukščio geodezijos ir avarinių žemėlapių sudarymo naudojant dronus augimo, taip pat nešiojamųjų skenavimo įrenginių tobulinimo siekiant didelio tikslumo ir nešiojamumo, pasaulinės 1,5 μm pluošto lazerių, skirtų geodezijai, rinkos dydis iki 2024 m. viršijo 1,2 mlrd. juanių, o bepiločių orlaivių ir nešiojamųjų įrenginių paklausa sudarė daugiau nei 60 % visos sumos ir išlaikė vidutinį 8,2 % metinį augimo tempą. Šį paklausos bumą lėmė puikus rezonansas tarp unikalaus 1,5 μm diapazono našumo ir griežtų tikslumo, saugos ir aplinkosaugos reikalavimų geodezijos scenarijuose.
1. Produkto apžvalga
„Lumispot“ „1,5 μm pluošto lazerių serija“ naudoja MOPA stiprinimo technologiją, pasižyminčią didele maksimalia galia ir elektrooptinio konversijos efektyvumu, mažu ASE ir netiesinio efekto triukšmo santykiu bei plačiu darbinės temperatūros diapazonu, todėl ją galima naudoti kaip LiDAR lazerio emisijos šaltinį. Geodezijos sistemose, tokiose kaip LiDAR ir LiDAR, 1,5 μm pluošto lazeris naudojamas kaip pagrindinis šviesos šaltinis, o jo veikimo rodikliai tiesiogiai lemia aptikimo „tikslumą“ ir „plotį“. Šių dviejų matmenų našumas yra tiesiogiai susijęs su nepilotuojamų orlaivių efektyvumu ir patikimumu atliekant reljefo tyrimus, taikinių atpažinimą, elektros linijų patruliavimą ir kituose scenarijuose. Fizinių perdavimo dėsnių ir signalo apdorojimo logikos požiūriu, trys pagrindiniai rodikliai – maksimali galia, impulso plotis ir bangos ilgio stabilumas – yra pagrindiniai kintamieji, turintys įtakos aptikimo tikslumui ir diapazonui. Jų veikimo mechanizmą galima suskirstyti per visą „signalo perdavimo, atmosferos perdavimo, taikinio atspindžio, signalo priėmimo“ grandinę.
2. Taikymo sritys
Bepiločių orlaivių geodezijos ir kartografijos srityje 1,5 μm pluošto lazerių paklausa smarkiai išaugo dėl jų tikslaus probleminių taškų išskyrimo atliekant operacijas ore. Bepiločių orlaivių platforma turi griežtus apribojimus dėl naudingojo krovinio tūrio, svorio ir energijos suvartojimo, o kompaktiška 1,5 μm pluošto lazerio konstrukcija ir lengvos savybės leidžia sumažinti lazerinio radaro sistemos svorį iki trečdalio, palyginti su tradicine įranga, todėl ji puikiai tinka įvairių tipų bepiločiams orlaiviams, tokiems kaip daugiarotoriai ir fiksuoto sparno orlaiviai. Dar svarbiau, kad ši juosta yra atmosferos perdavimo „auksiniame lange“. Palyginti su įprastai naudojamu 905 nm lazeriu, jo perdavimo slopinimas sudėtingomis meteorologinėmis sąlygomis, tokiomis kaip migla ir dulkės, sumažėja daugiau nei 40 %. Esant iki kW maksimaliai galiai, jis gali pasiekti daugiau nei 250 metrų aptikimo atstumą taikiniams, kurių atspindys yra 10 %, taip išspręsdamas „neaiškaus matomumo ir atstumo matavimo“ problemą bepiločiams orlaiviams atliekant tyrimus kalnuotose vietovėse, dykumose ir kituose regionuose. Tuo pačiu metu puikios žmogaus akių saugumo funkcijos, leidžiančios pasiekti daugiau nei 10 kartų didesnę maksimalią galią nei 905 nm lazerio, leidžia dronams veikti nedideliame aukštyje be papildomų apsauginių įtaisų, o tai gerokai padidina saugumą ir lankstumą tokiose pilotuojamose zonose kaip miestų geodezija ir žemės ūkio kartografavimas.
Delninių geodezijų ir kartografijos srityje didėjanti 1,5 μm pluošto lazerių paklausa yra glaudžiai susijusi su pagrindiniais įrenginio perkeliamumo ir didelio tikslumo reikalavimais. Šiuolaikinė nešiojamoji geodezinė įranga turi suderinti prisitaikymą prie sudėtingų scenų ir paprastą naudojimą. Mažas triukšmo lygis ir aukšta 1,5 μm pluošto lazerių spindulio kokybė leidžia nešiojamiesiems skeneriams pasiekti mikrometro lygio matavimo tikslumą, atitinkantį didelio tikslumo reikalavimus, tokius kaip kultūrinių relikvijų skaitmeninimas ir pramoninių komponentų aptikimas. Palyginti su tradiciniais 1,064 μm lazeriais, jo atsparumas trukdžiams yra žymiai geresnis lauko stiprioje šviesoje. Kartu su bekontakčio matavimo savybėmis jis gali greitai gauti trimačius taškų debesies duomenis tokiose situacijose kaip senovinių pastatų restauravimas ir gelbėjimo vietos, nereikalaujant išankstinio taikinio apdorojimo. Dar svarbiau yra tai, kad dėl kompaktiško korpuso dizaino jį galima integruoti į nešiojamuosius įrenginius, sveriančius mažiau nei 500 gramų, o jo darbinė temperatūra gali būti plati nuo -30 ℃ iki +60 ℃, todėl jis puikiai prisitaiko prie kelių scenarijų operacijų, tokių kaip lauko tyrimai ir dirbtuvių patikrinimai, poreikių.
Žvelgiant iš pagrindinio savo vaidmens perspektyvos, 1,5 μm pluošto lazeriai tapo pagrindiniu įrenginiu, keičiančiu geodezijos galimybes. Bepiločių orlaivių geodezijoje jis tarnauja kaip lazerinio radaro „širdis“, pasiekdamas centimetro lygio matavimo tikslumą per nanosekundinius impulsus, teikdamas didelio tankio taškų debesies duomenis reljefo 3D modeliavimui ir elektros linijų pašalinių objektų aptikimui, o bepiločių orlaivių geodezijos efektyvumą pagerina daugiau nei tris kartus, palyginti su tradiciniais metodais; Nacionalinių žemės tyrimų kontekste jo tolimojo nuotolio aptikimo galimybė leidžia efektyviai atlikti 10 kvadratinių kilometrų ploto matavimus per skrydį, o duomenų paklaidos kontroliuojamos iki 5 centimetrų. Rankinių geodezijų srityje jis suteikia įrenginiams galimybę pasiekti „nuskaitymo ir gavimo“ veikimo patirtį: kultūros paveldo apsaugos srityje jis gali tiksliai užfiksuoti kultūros relikvijų paviršiaus tekstūros detales ir pateikti milimetrinio lygio 3D modelius skaitmeniniam archyvavimui; Atvirkštinės inžinerijos srityje galima greitai gauti sudėtingų komponentų geometrinius duomenis, paspartinant gaminių projektavimo iteracijas; Avarinių tyrimų ir kartografavimo srityje, naudojant realaus laiko duomenų apdorojimo galimybes, per valandą po žemės drebėjimų, potvynių ir kitų nelaimių galima sukurti trimatį paveiktos teritorijos modelį, kuris suteikia itin svarbią paramą priimant sprendimus dėl gelbėjimo. Nuo didelio masto aerofotografijų iki tikslaus žemės skenavimo – 1,5 μm pluošto lazeris įveda geodezijos pramonę į naują „didelio tikslumo ir didelio efektyvumo“ erą.
3. Pagrindiniai privalumai
Aptikimo diapazono esmė – tai tolimiausias atstumas, kuriuo lazerio skleidžiami fotonai gali įveikti atmosferos slopinimą ir taikinio atspindžio praradimą, o priimantysis galas vis tiek gali būti užfiksuoti kaip efektyvūs signalai. Šiame procese tiesiogiai dominuoja šie ryškaus šaltinio lazerio 1,5 μm skaidulinio lazerio rodikliai:
① Didžiausia galia (kW): standartinė 3 kW esant 3 ns ir 100 kHz; patobulinta 8 kW esant 3 ns ir 100 kHz galia yra aptikimo diapazono „pagrindinė varomoji jėga“, atspindinti momentinę lazerio išskiriamą energiją per vieną impulsą ir yra pagrindinis veiksnys, lemiantis tolimojo nuotolio signalų stiprumą. Aptikus dronus, fotonai turi nukeliauti šimtus ar net tūkstančius metrų per atmosferą, o tai gali sukelti silpnėjimą dėl Rayleigh sklaidos ir aerozolio absorbcijos (nors 1,5 μm juosta priklauso „atmosferos langui“, vis tiek yra būdingas silpnėjimas). Tuo pačiu metu taikinio paviršiaus atspindėjimas (pvz., augmenijos, metalų ir uolienų skirtumai) taip pat gali lemti signalo praradimą. Padidinus maksimalią galią, net ir po didelio nuotolio slopinimo ir atspindžio praradimo, priimantįjį galą pasiekiančių fotonų skaičius vis tiek gali atitikti „signalo ir triukšmo santykio slenkstį“, taip išplėsdamas aptikimo diapazoną – pavyzdžiui, padidinus 1,5 μm pluošto lazerio maksimalią galią nuo 1 kW iki 5 kW, esant toms pačioms atmosferos sąlygoms, 10 % atspindžio taikinių aptikimo diapazonas gali būti išplėstas nuo 200 metrų iki 350 metrų, tiesiogiai išsprendžiant problemą, kai „negalima išmatuoti toli“ didelio masto tyrimų scenarijuose, tokiuose kaip kalnuotos vietovės ir dykumos dronams.
② Impulso plotis (ns): reguliuojamas nuo 1 iki 10 ns. Standartinio gaminio pilnos temperatūros (-40–85 ℃) impulso pločio temperatūros poslinkis yra ≤ 0,5 ns; be to, jis gali pasiekti pilnos temperatūros (-40–85 ℃) impulso pločio temperatūros poslinkį ≤ 0,2 ns. Šis indikatorius yra atstumo tikslumo „laiko skalė“, rodanti lazerio impulsų trukmę. Dronų aptikimo atstumo skaičiavimo principas yra „atstumas = (šviesos greitis x impulso kelionės pirmyn ir atgal laikas)/2“, todėl impulso plotis tiesiogiai lemia „laiko matavimo tikslumą“. Sumažinus impulso plotį, padidėja impulso „laiko ryškumas“, o laiko paklaida tarp „impulso emisijos laiko“ ir „atspindėto impulso priėmimo laiko“ priimančiame gale žymiai sumažėja.
③ Bangos ilgio stabilumas: esant 1 pm/℃, linijos plotis esant pilnai 0,128 nm temperatūrai yra „tikslumo inkaras“ aplinkos trikdžių metu, o lazerio išėjimo bangos ilgis svyruoja priklausomai nuo temperatūros ir įtampos pokyčių. 1,5 μm bangos ilgio diapazone aptikimo sistema paprastai naudoja „bangos ilgio įvairovės priėmimo“ arba „interferometrijos“ technologiją, kad pagerintų tikslumą, o bangos ilgio svyravimai gali tiesiogiai sukelti matavimo etalono nuokrypį – pavyzdžiui, kai dronas veikia dideliame aukštyje, aplinkos temperatūra gali pakilti nuo -10 ℃ iki 30 ℃. Jei 1,5 μm pluošto lazerio bangos ilgio temperatūros koeficientas yra 5 pm/℃, bangos ilgis svyruos 200 pm, o atitinkama atstumo matavimo paklaida padidės 0,3 milimetro (išvestinė iš bangos ilgio ir šviesos greičio koreliacijos formulės). Ypač nepilotuojamų orlaivių elektros linijų patruliavimo metu reikia išmatuoti tikslius parametrus, tokius kaip laido įlinkis ir atstumas tarp linijų. Nestabilus bangos ilgis gali sukelti duomenų nuokrypį ir paveikti linijų saugos vertinimą; 1,5 μm lazeris, naudojantis bangos ilgio fiksavimo technologiją, gali kontroliuoti bangos ilgio stabilumą 1 pm/℃ ribose, užtikrindamas centimetro lygio aptikimo tikslumą net ir esant temperatūros pokyčiams.
④ Indikatorių sinergija: „Subalansuotojas“ tarp tikslumo ir diapazono realiuose dronų aptikimo scenarijuose, kai indikatoriai neveikia nepriklausomai, o veikiau bendradarbiauja arba yra ribojantys. Pavyzdžiui, padidinus maksimalią galią, galima padidinti aptikimo diapazoną, tačiau būtina kontroliuoti impulso plotį, kad būtų išvengta tikslumo sumažėjimo (impulsų glaudinimo technologija turi būti pasiekta „didelės galios ir siauro impulso“ pusiausvyra); Optimizavus spindulio kokybę, vienu metu galima pagerinti diapazoną ir tikslumą (spindulio koncentracija sumažina energijos švaistymą ir matavimo trukdžius, kuriuos sukelia persidengiančios šviesos dėmės dideliais atstumais). 1,5 μm pluošto lazerio privalumas yra jo gebėjimas pasiekti sinergetinį „didelės maksimalios galios (1–10 kW), siauro impulso pločio (1–10 ns), didelės spindulio kokybės (M²<1,5) ir didelio bangos ilgio stabilumo (<1 pm/℃)“ optimizavimą dėl mažų pluošto nuostolių charakteristikų ir impulsų moduliacijos technologijos. Tai leidžia pasiekti dvigubą proveržį bepiločių orlaivių aptikimo srityje: „didelis atstumas (300–500 metrų) + didelis tikslumas (centimetro lygyje)“, o tai taip pat yra pagrindinis jo konkurencingumas pakeičiant tradicinius 905 nm ir 1064 nm lazerius bepiločių orlaivių tyrimuose, gelbėjimo operacijose ir kituose scenarijuose.
Pritaikoma
✅ Fiksuoto impulso pločio ir impulso pločio temperatūros poslinkio reikalavimai
✅ Išvesties tipas ir išvesties šaka
✅ Atskaitos šviesos šakų skaidymo santykis
✅ Vidutinis energijos stabilumas
✅ Lokalizacijos poreikis
Įrašo laikas: 2025 m. spalio 28 d.