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الجـمهـــــورية الجزائـــريـــــة الديمـقـــراطــيــة الـــشــعـــبـــيـــــة R

الجـمهـــــورية الجزائـــريـــــة الديمـقـــراطــيــة الـــشــعـــبـــيـــــة REPUBLIQUE ALGERIENNE DEMOCRATIQUE ET POPULAIRE وزارة التـــــعــــــليـــــــــم العـــــالي و البـــــحث العـــــلـــمــــي Ministère de l’Enseignement Supérieur et de la Recherche Scientifique جـامعة أبي بــكـر بــلـقـايــد – تـــــــلمســـــــان – Université Aboubakr Belkaïd – Tlemcen – Faculté de TECHNOLOGIE Spécialité : Sciences et Technologies / Télécommunications -licence Exposé sur : LiDAR présenté par : prof : Attia Ahmed-Nadir Mme.Benosman Hayat Belhachem Yacine Ramzi 2020/2021 Sommaire Sommaire 1 Introduction...............................................................................................2 Développement Définition – Qu’est-ce qu’un LiDAR ?.................................................4 > Types de technologies de télédétection...................5 > Composants du lidar.......................................................5 Comment fonctionne le système LiDAR...........................................5 > Types de lidar.....................................................................6 Phénomène physique-son fonctionemment..................................7 Aperçu des caractéristiques du LiDAR............................................9 > Technologie de balayage................................................9 > Les différents systèmes de vision du LiDAR..........9 > Longueur d’onde...............................................................10 > Intérieur/Extérieur...........................................................12 > Distance...............................................................................12 > Erreur...................................................................................12 > Alimentation électrique..................................................13 > Performances....................................................................13 Domaine d’applications..........................................................................15 > Véhicules autonomes......................................................15 > Agriculture..........................................................................16 > Surveillance de la rivière...............................................17 > Archéologie et construction de bâtiments...............18 Avantages et inconvénients du LiDAR..............................................20 Portée future..............................................................................................21 Conclusion..................................................................................................22 Références.................................................................................................23 l Dans de nombreux domaines (industrie, recherche scientifique, services, loisirs...), on a besoin de contrôler des paramètres physiques (température, force, position, vitesse, luminosité...). Le capteur est l'élément indispensable à la détection de ces grandeurs physiques. Un capteur est un organe de prélèvement d'informations qui élabore à partir d'une grandeur physique, une autre grandeur physique de nature différente (souvent électrique). Cette grandeur représentative de la grandeur prélevée est utilisable à des fins de mesure ou de commande. On peut classer les capteurs en 3 groupes en fonction de la nature de l'information délivrée en sortie : • Les capteurs analogiques Dans la pratique industrielle, on donne à ce type de matériel le nom de capteurs ,Type de signal de sortie : 0 – 10V ou 4 – 20mA introduction introduction 2 • Les capteurs numériques Souvent nommés codeurs ou compteurs. Type de signal de sortie : 0011 ou 0001 • Les capteurs logiques ou Tout Ou Rien (TOR) Ils portent le nom de détecteurs.Type de signal de sortie 0V ou 5V 3 Les capteurs ont connu une évolution fulgurante au cours du temps, il est intéressant de voir cette évolution tout au long de ces vingt dernières années ,Dans cet article, nous parlerons de l'un des capteurs photoélectriques ,c’est LiDAR exemple de capteur lidar ( distance). Un LiDAR est un composant électronique qui fait partie de la famille des capteurs photoélectriques . Plus précisément, il fait partie de la catégorie des capteurs de temps de vol TOF(time- of-flight). Un capteur C'est l'une des dernières technologies de télédétection recueille des données sur un paramètre physique tel que la température, l’humidité, la lumière, le poids, la distance, etc. L’acronyme LiDAR signifie Light Detection And Ranging. Ou light+radar=lidar Il s’agit d’une méthode de calcul qui permet de déterminer la distance entre le capteur et l’obstacle visé. Un LiDAR utilise un faisceau laser pour la détection, l’analyse et le suivi, et le balayage .est aérien ou terrestre, et cette technologie a plusieurs utilisations dans de nombreux domaines et c'est ce dont nous parlerons dans cet article. Définition – Qu’est-ce qu’un LiDAR ? Définition – Qu’est-ce qu’un LiDAR ? 4 1. Types de technologies de télédétection Radar : il utilise des ondes radio pour la détection Sonar : utilise des ondes sonores LiDAR : utilise des lasers 2. Composants du lidar Émetteur :Pour envoyer des signaux vers les cibles souhaitées. Destinataire :Pour recevoir les signaux de rebond Antennes Pour renforcer et focaliser les signaux Accessoires électroniques et ordinateurs pour l'analyse des données. Cela dépend du calcul de la distance entre l'appareil et l'objet observé (ou tout objet à la surface du sol) par la connaissance du conduit controlatéral et de la langue Le dispositif lidar envoie un rayon de lumière à la cible et ce rayon change en fonction de la cible (objet) tombant dessus, une partie de cette lumière, une partie de cette lumière, une Comment fonctionne le système LiDAR ? Comment fonctionne le système LiDAR ? 5 partie de cette lumière, une partie de l'autre, et la dernière de elle, se reflète de manière dispersée vers l'appareil. Le changement des caractéristiques de la lumière réfléchie par la cible. Reportez-vous au rapport pour déterminer la distance entre l'objectif et la cible. 1. Types de lidar : Il existe trois types d'appareils Lidar Détermination de la distance Lidar : C'est le type le plus simple de dispositif lidar et il est utilisé pour déterminer la distance entre le dispositif lidar et un objet solide sur lequel le laser brille à partir de l'appareil (tout objet solide tel que de longs murs, du béton, du bois ou tout autre objet). Lumière de contraste Lidar : Il est utilisé pour mesurer le degré de saturation chimique (comme l'ozone, la vapeur d'eau et les impuretés dans l'air). Le lidar utilise deux ondes lumineuses de longueurs d'onde différentes. Elles sont choisies en fonction du matériau pour lequel le degré de saturation doit être mesuré. L'une des deux ondes lumineuses est absorbée par ce matériau et l'autre n'est 6 pas absorbée, mais en partie de lui rebondit. L'appareil analyse la différence de densité optique entre les deux ondes de retour et calcule le degré de saturation du matériau à tester. Lidar Doppler :Il est utilisé pour mesurer la vitesse des objets en mouvement, qu'ils soient solides ou gazeux, comme le vent et les tempêtes. Lorsque la lumière brille sur un objet se déplaçant dans la direction du lidar , en s'approchant ou en s'éloignant, sa vitesse peut être déterminée. Lorsqu'il se rapproche du lidar , le lidar recevra une onde lumineuse avec une longueur d'onde inférieure à l'original. vague, et lorsque le corps s'éloigne du lidar , le lidar recevra une onde lumineuse de plus de longueur d'onde que l'onde d'origine (changement de longueur d'onde) avec effet Doppler. La technologie LiDAR est une technologie de télédétection qui mesure la distance entre le capteur et une cible. La lumière est émise par le LiDAR et se dirige vers sa cible. Elle est réfléchie sur sa surface et revient à sa source. Comme la vitesse de la lumière est une valeur constante, le LiDAR est capable de calculer la distance le séparant de la cible. Phénomène physique-son fonctionemment ? Phénomène physique-son fonctionemment ? 7 Distance = (vitesse de la lumière x durée de vol) / 2 En connaissant la position et l’orientation du capteur , la coordonnée XYZ de la surface réfléchissante peut être calculée, représentée par un point. En répétant ce processus à plusieurs reprises, l’instrument établit une « carte » complexe composée de tous les points que le LiDAR a recueillis. Le diagramme suivant explique comment une onde se réfracte sur une surface. Une partie de l’onde est réfléchie suivant le même angle d’incidence (réflexion spéculaire), une autre partie est réfractée à travers la surface et la dernière partie est réfléchie de manière diffuse suivant différents angles d’incidence. Réfraction d’un rayon lumineux 8 1-Technologie de balayage : Cette technologie de télédétection peut être utilisée pour mesurer la distance entre l’instrument de mesure et un obstacle, dans ce cas, on parle de télémètre laser. Si le capteur effectue un balayage pour obtenir les distances entre le capteur et les obstacles environnants, on parle alors de LiDAR. Le LiDAR tourne et mesure la distance des obstacles sur une plage angulaire allant jusqu’à 360°, soit un cercle complet. Sa vitesse de rotation dépend de la fréquence de balayage qui est comprise entre 1 Hz et 100 Hz. 2-Les différents systèmes de vision du LiDAR :Il existe trois types de LiDAR : 1D, 2D ou 3D. Ils fonctionnent de la même manière, la différence réside dans le nombre de dimensions exploitées. - Pour un télémètre laser 1D, nous avons besoin d’un unique faisceau laser fixe qui mesure la distance entre deux points, la donnée obtenue est sur un axe et donc une dimension. Schéma d’un télémètre laser 1D Aperçu des caractéristiques du LiDAR Aperçu des caractéristiques du LiDAR 9 - Pour un LiDAR 2D, un seul faisceau laser est nécessaire. En effet, il pulse suivant un mouvement de rotation sur le plan horizontal et calcule la distance des obstacles, nous obtenons des données sur les axes X et Y . Schéma d’un LiDAR 2D - Pour un LiDAR 3D, l’idée est la même, mais il y a plusieurs faisceaux laser répartis sur l’axe vertical, toujours avec ce balayage circulaire horizontal. Nous obtenons des données selon trois axes X, Y et Z. Chaque faisceau laser aura un angle de différence delta avec les autres faisceaux sur le plan vertical. Schéma d’un LiDAR 3D 3-Longueur d’onde :La longueur d’onde du laser est un paramètre important du LiDAR. En effet, la lumière solaire reçue à la surface de la T erre est répartie sur un large spectre de longueurs d’onde : 10 . spectre des radiadtions solaires Sur ce graphique, certains creux sortent du lot : • 750 nm • 940 nm • 1125 nm • 1400 nm Des faisceaux laser plus puissants que le niveau 1 peuvent être nocifs pour l’œil humain et endommager la rétine. Les LiDARs utilisent les longueurs uploads/Science et Technologie/ expose-lidar.pdf