پیشہ ورانہ علم

لیزر ریڈار

2021-09-23
لیزر (لیزر ریڈار) ایک ریڈار سسٹم ہے جو کسی ہدف کی پوزیشن اور رفتار کا پتہ لگانے کے لیے لیزر بیم خارج کرتا ہے۔ اس کا کام کرنے والا اصول ہدف پر ایک پتہ لگانے والے سگنل (لیزر بیم) بھیجنا ہے، اور پھر ہدف سے ظاہر ہونے والے موصول ہونے والے سگنل (ٹارگٹ ایکو) کا ٹرانسمیٹڈ سگنل سے موازنہ کرنا ہے، اور مناسب پروسیسنگ کے بعد، آپ ہدف کے بارے میں متعلقہ معلومات حاصل کر سکتے ہیں، جیسے کہ ہدف کا فاصلہ، عزیمتھ، اونچائی، رفتار، رویہ، حتیٰ کہ شکل اور دیگر پیرامیٹرز، تاکہ ہوائی جہاز، میزائل اور دیگر اہداف کا پتہ لگانا، ٹریک کرنا اور ان کی شناخت کرنا۔ یہ ایک لیزر ٹرانسمیٹر، ایک آپٹیکل ریسیور، ایک ٹرن ٹیبل، اور ایک انفارمیشن پروسیسنگ سسٹم پر مشتمل ہے۔ لیزر برقی دالوں کو ہلکی دالوں میں تبدیل کرتا ہے اور ان کا اخراج کرتا ہے۔ آپٹیکل ریسیور پھر ہدف سے جھلکنے والی روشنی کی دالوں کو برقی دالوں میں بحال کرتا ہے اور انہیں ڈسپلے پر بھیجتا ہے۔
LiDAR ایک ایسا نظام ہے جو تین ٹیکنالوجیز کو یکجا کرتا ہے: لیزر، گلوبل پوزیشننگ سسٹم اور inertial نیویگیشن سسٹم، جو ڈیٹا حاصل کرنے اور درست DEM بنانے کے لیے استعمال ہوتا ہے۔ ان تین ٹکنالوجیوں کا امتزاج اعلیٰ درستگی کے ساتھ لیزر بیم کے آبجیکٹ کو مارنے کی جگہ کا پتہ لگا سکتا ہے۔ اسے زمینی ڈیجیٹل ایلیویشن ماڈلز حاصل کرنے کے لیے بڑھتے ہوئے پختہ خطوں کے LiDAR سسٹم اور پانی کے اندر DEM حاصل کرنے کے لیے بالغ ہائیڈرولوجیکل LIDAR سسٹم میں مزید تقسیم کیا گیا ہے۔ ان دونوں نظاموں کی مشترکہ خصوصیت پتہ لگانے اور پیمائش کے لیے لیزر کا استعمال ہے۔ یہ لفظ LiDAR کا اصل انگریزی ترجمہ بھی ہے، یعنی: LIight Detection And Ranging، جس کا مخفف LiDAR ہے۔
لیزر بذات خود ایک بہت ہی درست رینج کرنے کی صلاحیت رکھتا ہے، اور اس کی حد بندی کی درستگی کئی سینٹی میٹر تک پہنچ سکتی ہے۔ خود لیزر کے علاوہ، LIDAR سسٹم کی درستگی کا انحصار اندرونی عوامل پر بھی ہوتا ہے جیسے کہ لیزر کی مطابقت پذیری، GPS اور جڑواں پیمائش یونٹ (IMU)۔ . تجارتی GPS اور IMU کی ترقی کے ساتھ، LIDAR کے ذریعے موبائل پلیٹ فارمز (جیسے ہوائی جہازوں پر) سے اعلیٰ درستگی کا ڈیٹا حاصل کرنا ممکن اور وسیع پیمانے پر استعمال ہو گیا ہے۔
LIDAR سسٹم میں سنگل بیم تنگ بینڈ لیزر اور وصول کرنے کا نظام شامل ہے۔ لیزر ایک ہلکی نبض پیدا کرتا ہے اور خارج کرتا ہے، شے سے ٹکراتا ہے اور اسے واپس منعکس کرتا ہے، اور آخر کار وصول کنندہ کو موصول ہوتا ہے۔ وصول کنندہ روشنی کی نبض کے اخراج سے عکاسی تک پھیلنے کے وقت کی درست پیمائش کرتا ہے۔ چونکہ روشنی کی نبضیں روشنی کی رفتار سے سفر کرتی ہیں، اس لیے وصول کنندہ ہمیشہ اگلی نبض سے پہلے منعکس شدہ نبض حاصل کرتا ہے۔ یہ دیکھتے ہوئے کہ روشنی کی رفتار معلوم ہے، سفر کے وقت کو فاصلے کی پیمائش میں تبدیل کیا جا سکتا ہے۔ لیزر کی اونچائی، لیزر سکیننگ زاویہ، GPS سے حاصل کردہ لیزر کی پوزیشن اور INS سے حاصل کردہ لیزر کے اخراج کی سمت کو ملا کر، ہر زمینی جگہ کے نقاط X، Y، Z کا درست اندازہ لگایا جا سکتا ہے۔ لیزر بیم کے اخراج کی فریکوئنسی چند دالوں فی سیکنڈ سے لے کر دسیوں ہزار دالیں فی سیکنڈ تک ہوسکتی ہے۔ مثال کے طور پر، ایک ایسا نظام جس کی فریکوئنسی 10,000 پلس فی سیکنڈ ہے، وصول کنندہ ایک منٹ میں 600,000 پوائنٹس ریکارڈ کرے گا۔ عام طور پر، LIDAR سسٹم کی زمینی جگہ کا وقفہ 2-4m تک ہوتا ہے۔ [3]
لیدر کا کام کرنے والا اصول ریڈار سے بہت ملتا جلتا ہے۔ لیزر کو سگنل کے ذریعہ کے طور پر استعمال کرتے ہوئے، لیزر کے ذریعے خارج ہونے والا پلس لیزر زمین پر درختوں، سڑکوں، پلوں اور عمارتوں سے ٹکراتا ہے، جس سے بکھرنے کا سبب بنتا ہے، اور روشنی کی لہروں کا کچھ حصہ لیڈر کو حاصل کرنے پر منعکس ہوتا ہے۔ ڈیوائس پر، لیزر رینج کے اصول کے مطابق، لیزر ریڈار سے ٹارگٹ پوائنٹ تک کا فاصلہ حاصل کیا جاتا ہے۔ پلس لیزر ٹارگٹ آبجیکٹ کو مسلسل اسکین کرتا ہے تاکہ ٹارگٹ آبجیکٹ پر تمام ٹارگٹ پوائنٹس کا ڈیٹا حاصل کیا جا سکے۔ اس ڈیٹا کے ساتھ امیجنگ پروسیسنگ کے بعد، درست تین جہتی تصاویر حاصل کی جا سکتی ہیں۔
لیڈار کا سب سے بنیادی کام کرنے کا اصول وہی ہے جو ریڈیو ریڈار کا ہے، یعنی ریڈار ٹرانسمیٹنگ سسٹم کے ذریعے سگنل بھیجا جاتا ہے، جو ہدف سے منعکس ہوتا ہے اور وصول کرنے والے نظام کے ذریعے جمع کیا جاتا ہے، اور ہدف کا فاصلہ طے کیا جاتا ہے۔ منعکس روشنی کے چلنے کے وقت کی پیمائش کرکے۔ جہاں تک ہدف کی شعاعی رفتار کا تعلق ہے، اس کا تعین منعکس روشنی کی ڈوپلر فریکوئنسی شفٹ سے کیا جا سکتا ہے، یا اسے دو یا دو سے زیادہ فاصلوں کی پیمائش کر کے اور رفتار حاصل کرنے کے لیے تبدیلی کی شرح کا حساب لگا کر ناپا جا سکتا ہے۔ یہ براہ راست پتہ لگانے والے ریڈار کا بنیادی اصول ہے اور ہے۔ کام کرنے کے اصول
لدر کے فوائد
عام مائکروویو ریڈار کے مقابلے میں، کیونکہ یہ لیزر بیم کا استعمال کرتا ہے، لیڈر کی آپریٹنگ فریکوئنسی مائیکرو ویو کی نسبت بہت زیادہ ہے، اس لیے یہ بہت سے فوائد لاتا ہے، بنیادی طور پر:
(1) اعلی قرارداد
Lidar انتہائی اعلی زاویہ، فاصلہ اور رفتار کی قرارداد حاصل کر سکتے ہیں. عام طور پر کونیی ریزولیوشن 0.1 مارڈ سے کم نہیں ہوتی ہے، جس کا مطلب ہے کہ یہ 3 کلومیٹر کے فاصلے پر 0.3 میٹر کے فاصلے پر دو اہداف کو الگ کر سکتا ہے (یہ کسی بھی صورت میں مائکروویو ریڈار کے لیے ناممکن ہے)، اور ایک ہی وقت میں متعدد اہداف کو ٹریک کر سکتا ہے۔ رینج ریزولوشن 0.lm تک ہو سکتا ہے۔ رفتار ریزولوشن 10m/s کے اندر پہنچ سکتی ہے۔ فاصلے اور رفتار کے اعلی ریزولوشن کا مطلب یہ ہے کہ فاصلے کی ڈوپلر امیجنگ ٹیکنالوجی کو ہدف کی واضح تصویر حاصل کرنے کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے۔ ہائی ریزولوشن لیدر کا سب سے اہم فائدہ ہے، اور اس کی زیادہ تر ایپلی کیشنز اسی پر مبنی ہیں۔
(2) اچھی چھپانے اور مضبوط اینٹی ایکٹو مداخلت کی صلاحیت
لیزر ایک سیدھی لائن میں پھیلتا ہے، اچھی ڈائریکٹیوٹی ہے، اور بیم بہت تنگ ہے۔ یہ صرف اس کی تبلیغ کے راستے پر حاصل کیا جا سکتا ہے. اس لیے دشمن کو روکنا بہت مشکل ہے۔ لیزر ریڈار کے لانچ سسٹم (ٹرانسمیٹنگ ٹیلی سکوپ) میں ایک چھوٹا یپرچر ہے، اور قابل وصول علاقہ تنگ ہے، اس لیے اسے جان بوجھ کر لانچ کیا گیا ہے۔ لیزر جیمنگ سگنل ریسیور میں داخل ہونے کا امکان انتہائی کم ہے۔ مزید برآں، مائیکرو ویو ریڈار کے برعکس، جو فطرت میں وسیع پیمانے پر موجود برقی مقناطیسی لہروں کے لیے حساس ہے، ایسے بہت سے سگنل ذرائع نہیں ہیں جو فطرت میں لیزر ریڈار میں مداخلت کر سکتے ہیں، اس لیے لیزر ریڈار اینٹی ایکٹو ہے، مداخلت کی صلاحیت بہت مضبوط ہے، تیزی سے پیچیدہ اور شدید معلوماتی جنگی ماحول میں کام کرنے کے لیے موزوں۔
(3) اچھی کم اونچائی کا پتہ لگانے کی کارکردگی
مائیکرو ویو ریڈار میں مختلف زمینی اشیاء کی بازگشت کے اثر کی وجہ سے، کم اونچائی پر بلائنڈ ایریا (ناقابل شناخت علاقہ) کا ایک مخصوص علاقہ ہے۔ لیڈار کے لیے، صرف روشن ہدف ہی عکاسی کرے گا، اور زمینی آبجیکٹ ایکو کا کوئی اثر نہیں ہے، اس لیے یہ "صفر اونچائی" پر کام کر سکتا ہے، اور کم اونچائی کا پتہ لگانے کی کارکردگی مائیکرو ویو ریڈار کی نسبت بہت زیادہ مضبوط ہے۔
(4) چھوٹے سائز اور ہلکے وزن
عام طور پر، عام مائکروویو ریڈار کا حجم بہت بڑا ہوتا ہے، پورے نظام کا حجم ٹن میں ریکارڈ کیا جاتا ہے، اور آپٹیکل اینٹینا کا قطر کئی میٹر یا دسیوں میٹر تک پہنچ سکتا ہے۔ لیڈر بہت ہلکا اور زیادہ ماہر ہے۔ لانچنگ دوربین کا قطر عام طور پر صرف سینٹی میٹر کی سطح پر ہوتا ہے، اور پورے نظام کا وزن صرف دسیوں کلو گرام ہوتا ہے۔ اسے ترتیب دینا اور جدا کرنا آسان ہے۔ مزید یہ کہ، لِڈر کی ساخت نسبتاً آسان ہے، دیکھ بھال آسان ہے، آپریشن آسان ہے، اور قیمت کم ہے۔
لیدر کے نقصانات
سب سے پہلے، کام موسم اور ماحول سے بہت زیادہ متاثر ہوتا ہے. عام طور پر، صاف موسم میں لیزر کا دھیان چھوٹا ہوتا ہے، اور پھیلاؤ کا فاصلہ نسبتاً لمبا ہوتا ہے۔ خراب موسم جیسے کہ تیز بارش، گھنے دھوئیں اور دھند میں، تناؤ تیزی سے بڑھ جاتا ہے اور پھیلاؤ کا فاصلہ بہت متاثر ہوتا ہے۔ مثال کے طور پر، 10.6¼m کی کام کرنے والی طول موج کے ساتھ co2 لیزر تمام لیزرز کے درمیان ماحول کی ترسیل کی بہتر کارکردگی کا حامل ہے، اور خراب موسم میں کشندگی دھوپ کے دنوں سے 6 گنا زیادہ ہے۔ زمین پر یا کم اونچائی پر استعمال ہونے والے Co2 lidar کی حد دھوپ والے دن 10-20km ہوتی ہے، جب کہ خراب موسم میں یہ 1 کلومیٹر سے بھی کم رہ جاتی ہے۔ مزید برآں، ماحول کی گردش بھی لیزر بیم کو مسخ اور گھمبیر ہونے کا سبب بنے گی، جو لیڈر کی پیمائش کی درستگی کو براہ راست متاثر کرتی ہے۔
دوم، لیڈر کے انتہائی تنگ بیم کی وجہ سے، خلا میں اہداف کو تلاش کرنا بہت مشکل ہے، جو کہ عدم تعاون پر مبنی اہداف کی روک تھام اور پتہ لگانے کی کارکردگی کو براہ راست متاثر کرتا ہے۔ یہ صرف ایک چھوٹی رینج میں اہداف کو تلاش اور پکڑ سکتا ہے۔ لہذا، lidar کم آزاد اور براہ راست ہے. ٹارگٹ کا پتہ لگانے اور تلاش کے لیے میدان جنگ میں استعمال ہوتا ہے۔
We use cookies to offer you a better browsing experience, analyze site traffic and personalize content. By using this site, you agree to our use of cookies. Privacy Policy
Reject Accept