Я делаю техническую презентацию о RADAR и LiDAR. Я понимаю, что LiDAR в несколько раз точнее и способен создавать действительно подробные трехмерные карты своего окружения, в то время как RADAR, как правило, отстают в точности.
Несколько источников указывают, что сигналы LiDAR с более короткой длиной волны способствуют его более высокой точности, но на самом деле они не объясняют, почему.
Эта веб-страница объясняет, что высокочастотные сигналы дают более точные данные в радарах, но также не объясняет, почему: http://www.radartutorial.eu/07.waves/Waves%20and%20Frequency%20Ranges.en.html
Есть несколько сообщений, в которых упоминается принцип неопределенности Гейзенберга, но я не думаю, что объяснение на атомном уровне действительно актуально и не требуется для объяснения этого явления.
Может ли кто-нибудь привести уравнение или сформулировать научную концепцию, почему датчики/аппараты, использующие более высокочастотные сигналы, дают более точные данные?
Высокочастотное зондирование дает лучшее разрешение. Разрешение, естественно, ограничено длиной волны. При этом распространение вашего сигнала также очень важно. Высокочастотный сигнал может иметь меньший диапазон или меньшую глубину проникновения, например, через облака или растительность. Вы должны выбрать частоту, которая дает вам оптимальный контраст для сигнала, который вы ищете.
Это не имеет ничего общего с Гейзенбергом или его принципом неопределенности. Для измерения дальности как радар, так и лидар измеряют время прибытия для обоих, предположим, что скорость распространения известна и одинакова во всех направлениях и при любой погоде и т. д. Таким образом, измерение времени является измерением времени нарастания импульса в шуме; точность измерения определяется как статистическая дисперсия = стандартное отклонение = дрожание и определяется как: где время подъема, — число, которое зависит от деталей обработки импульса и сигнала, а SNR — эффективное отношение сигнал/шум. Вы можете думать о в знаменателе как представляющий результат усреднения импульса шумовым фильтром.
Время подъема где ширина полосы и это число, которое зависит от деталей пульса. Другими словами
Аналогичный результат для точности измерения угла
В статье, которую Анна В упомянула:
robotsforroboticists.com/lidar-vs-radar
есть сегмент, в котором говорится:
«Обратной стороной [РАДАРА] является то, что если объект намного меньше, чем используемая РЧ-волна, объект может не отражать достаточно энергии, чтобы быть обнаруженным. По этой причине многие РАДАРы, используемые для обнаружения препятствий, будут «высокими». частота», так что длина волны короче (поэтому мы часто используем миллиметровые волны в робототехнике) и можем обнаруживать более мелкие объекты».
Это дает некоторое интуитивное понимание того, почему устройства, излучающие высокочастотные сигналы, обеспечивают данные с высоким разрешением. Мелкие объекты и мелкие/мелкие детали крупных объектов (т.е. выступы стены, черты лица пешехода и неровности/трещины/изгибы, составляющие текстуру любой поверхности) не отражают обратно достаточно низкочастотной энергии электромагнитных волн. к РАДАРУ. Таким образом, такие мелкие детали не обнаруживаются РАДАРОМ.
Если бы генерируемые сигналы имели более высокую частоту, то электромагнитная волна колебалась бы быстрее, и больший процент волны ударялся бы и отражался от мелких объектов и мелких деталей крупных объектов (т. е. выступов/выпуклостей/кривых). Таким образом, датчик, излучающий волны на более высокой частоте, может обнаруживать такие детали.
Приведенное выше объяснение может быть не самым техническим, но я надеюсь, что оно даст другим более интуитивное понимание того, как я это обосновал.
Спасибо всем за то, что поделились своими идеями!
Универсальный мыслитель
Анна В