Импульсный лазерный дальномер это устройство, состоящее из импульсного лазера и детектора излучения (фотоприемника).

Измеряя время, которое затрачивает луч на путь до отражателя и обратно, а также зная значение скорости света, можно рассчитать расстояние между лазером и отражающим объектом.

При импульсном методе дальнометрирования используется следующее соотношение:

где — расстояние до объекта, — скорость света в вакууме, — показатель преломления среды, в которой распространяется излучение, — время прохождения импульса до цели и обратно.

Типовая форма зондирующего импульса при импульсном методе

Каждый импульс – это однократное измерение расстояния, но поскольку каждую секунду могут быть посланы тысячи таких импульсов, то с помощью усреднения результатов достаточно быстро достигается высокая точность измерений.

Осреднение импульсов

В ходе измерения делается около 20000 лазерных импульсов в секунду. Затем они усредняются для получения более точного значения расстояния. Обычные импульсные дальномеры имеют несколько худшую точность, чем фазовые дальномеры (до 10 мм).

Фазовый лазерный дальномер - это дальномер, принцип действия которого основан на методе сравнения фаз отправленного и отражённого сигналов.

Принцип действия состоит в определении количества целых длин волн между локатором и объектом и разности фаз излученной и принятой волны модулирующего колебания.

Ширина полосы модуляции до 10 ГГц при использовании современных лазерных диодов (semiconductor laser diodes). Отметим, что в этом случае зондирующее излучение должно быть непрерывным, что в общем случае значительно повышает требования по выходной мощности излучающего лазера по сравнению с импульсным методом.

Для того, чтобы определить расстояние между источником и объектом, необходимо:

1. Определить целое количество длин волн модуляции K, приходящихся на это расстояние.

2. Определить разность фаз между принятой и опорной волной и тем самым оценить дополнительное расстояние, соответствующее «последней» неполной волне.

Если значения K и удалось определить, то искомое расстояние определяется по формуле:

где - длина волны модуляции.

Лазерная система швартовки крупнотоннажных судов состоит из следующих элементов:

· лазерных сенсоров

· метеостанции, включающей датчики скорости и направления ветра и датчик высоты волны

· цифрового информационного табло

· центра управления (ЦУ), включающего компьютер ЦУ с программным обеспечением, принтер, источник бесперебойного питания

· канала связи, включающего мультиплексоры и оптоволоконную кабельную линию

Сбор данных

Сбор данных от датчиков системы и формирование группового сигнала осуществляется через мультиплексор. Волоконно­оптический кабель обеспечивает соединение мультиплексора на причале и в центре управления. Отображение положения крупнотоннажных судов происходит на рабочем дисплее центра управления. Программное Обеспечение (ПО) состоит из электронной карты и базы данных.

Данные по судам автоматически сохраняются на жестком диске компьютера ЦУ с возможностью просмотра процесса швартовки и вывода на печать. ПО должно иметь модуль тестирования всей системы, включая компьютер ЦУ, датчики, табло. ПО производит расчет положения судов, скорости и направления ветра, волнения моря, температуры воздуха.

Состав базы данных

БД содержит следующие данные:

• название судна
• судовладелец
• время начала/конца постановки к причалу
• предупреждения в процессе постановки к причалу
• данные по стоянке судна (мониторинг состояния судна)