Geiger-Mode LIDAR

GmLidar ist ein scannendes Entfernungskamerasystem. Mit Hilfe der luftgestützten GML-LIDAR-Technik lassen sich große Flächen schnell und kostengünstig aus großer Höhe vermessen, indem ein divergenter Laserimpuls einen relativ großen Punkt auf dem Boden beleuchtet. Dadurch sind besonders schnelle Überflüge aus großer Höhe möglich. Es werden kleine Energieimpulse mit hoher Wiederholungsrate ausgesendet. Gemessen wird nicht der Prozentsatz der von einem einzelnen Impuls zurückgeworfenen Photonen, sondern der Prozentsatz der Impulse, die eine Reflexion registrieren. Beim Geiger-Mode-LIDAR wird das relativ große Sichtfeld am Boden durch die Detektormatrix räumlich aufgelöst, wobei alle Detektorzellen gleichzeitig beleuchtet werden.

Die Geiger-Mode-LIDAR-Technik zeichnet sich durch ein komplexes Sensorsystem und einen geringeren Laserenergiebedarf aus. Hier wird das reflektierte Signal durch eine Anordnung von Geiger-Mode-Avalanche-Photodioden (GmAPD) erfasst. Dabei werden alle Avalanche-Photodioden durch Anlegen einer Vorspannung so empfindlich betrieben, dass bereits ein einzelnes oder wenige vom beleuchteten Bereich reflektierte Photonen zu einem plötzlichen Anstieg der Ausgangsspannung des Detektors führen. Dieser sogenannte „Geiger-Modus“ gab dieser LIDAR-Technik ihren Namen. Jede einzelne APD des Arrays arbeitet praktisch als Binärdetektor, der bei Flugzeitmessungenmittels eines TDC einen Stoppimpuls liefert, wenn Photonen eintreffen.

Das GmAPD-Array ist auf einem Scanner montiert, der sich in einem bestimmten Winkel dreht. Dadurch entsteht ein kegelförmiges Sichtfeld für eine genaue Bodenaufnahme, in dem jeder Quadratmeter des Geländes in einem einzigen Durchgang tausende Male gescannt werden kann. Der Geiger-Modus-LIDAR liefert nur Entfernungsinformationen, keine radiometrischen Daten, und ist im Vergleich zum Vollwellenform-LIDAR weniger genau. Außerdem sind für die Erfassung aus der Luft möglichst gute Wetterbedingungen erforderlich. Die Technik bietet Vorteile in Situationen, in denen eine schnelle Erfassung des Geländes aus großer Höhe erforderlich ist.

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