Mit der zunehmenden Verbreitung der Lasertechnologie in Bereichen wie Entfernungsmessung, Kommunikation, Navigation und Fernerkundung sind auch die Modulations- und Codierungsverfahren für Lasersignale vielfältiger und ausgefeilter geworden. Zur Verbesserung der Störfestigkeit, der Messgenauigkeit und der Datenübertragungseffizienz haben Ingenieure verschiedene Codierungstechniken entwickelt, darunter die Präzisionswiederholfrequenz-Codierung (PRF-Codierung), die variable Pulsintervall-Codierung (VPI-Codierung) und die Pulscodemodulation (PCM).
Dieser Artikel bietet eine detaillierte Analyse dieser typischen Lasercodierungsarten, um Ihnen deren Funktionsprinzipien, technische Merkmale und Anwendungsszenarien näherzubringen.
1. Präzisions-Wiederholungsfrequenzcode (PRF-Code)
①Technisches Prinzip
Der PRF-Code ist ein Codierungsverfahren, das Pulssignale mit einer festen Wiederholfrequenz (z. B. 10 kHz, 20 kHz) überträgt. In Laserentfernungsmesssystemen wird jeder zurückgesendete Puls anhand seiner präzisen Emissionsfrequenz unterschieden, die vom System genau gesteuert wird.
②Hauptmerkmale
Einfache Struktur und geringe Implementierungskosten
Geeignet für Kurzstreckenmessungen und hochreflektierende Ziele
Einfache Synchronisierung mit herkömmlichen elektronischen Uhrensystemen
Weniger effektiv in komplexen Umgebungen oder Szenarien mit mehreren Zielen aufgrund des Risikos von„mehrwertiges Echo„Interferenz
③Anwendungsszenarien
Laser-Entfernungsmesser, Geräte zur Einzelziel-Distanzmessung, industrielle Inspektionssysteme
2. Code mit variablem Pulsintervall (Zufalls- oder variabler Pulsintervallcode)
①Technisches Prinzip
Dieses Codierungsverfahren steuert die Zeitintervalle zwischen den Laserpulsen so, dass sie zufällig oder pseudozufällig (z. B. mithilfe eines Pseudozufallszahlengenerators) und nicht fest sind. Diese Zufälligkeit trägt dazu bei, Rücksignale zu unterscheiden und Mehrwegeausbreitung zu minimieren.
②Hauptmerkmale
Hohe Störfestigkeit, ideal zur Zielerkennung in komplexen Umgebungen
Unterdrückt effektiv Geisterechos
Höhere Dekodierungskomplexität, die leistungsfähigere Prozessoren erfordert.
Geeignet für hochpräzise Entfernungsmessung und Mehrzielerkennung
③Anwendungsszenarien
LiDAR-Systeme, Drohnenabwehr-/Sicherheitsüberwachungssysteme, militärische Laserentfernungsmess- und Zielidentifizierungssysteme
3. Pulscodemodulation (PCM-Code)
①Technisches Prinzip
PCM ist ein digitales Modulationsverfahren, bei dem analoge Signale abgetastet, quantisiert und in Binärform codiert werden. In Laserkommunikationssystemen können PCM-Daten mittels Laserpulsen übertragen werden, um eine Informationsübertragung zu ermöglichen.
②Hauptmerkmale
Stabile Übertragung und hohe Störfestigkeit
Es ist in der Lage, verschiedene Arten von Informationen zu übertragen, darunter Audio, Befehle und Statusdaten.
Erfordert eine Taktsynchronisation, um eine korrekte Dekodierung am Empfänger zu gewährleisten.
Erfordert leistungsstarke Modulatoren und Demodulatoren
③Anwendungsszenarien
Laserkommunikationsterminals (z. B. optische Freiraumkommunikationssysteme), Laserfernsteuerung für Raketen/Raumfahrzeuge, Datenrückmeldung in Lasertelemetriesystemen
4. Schlussfolgerung
Als der„Gehirn„Bei Lasersystemen bestimmt die Lasercodierungstechnologie, wie Informationen übertragen werden und wie effizient das System arbeitet. Von einfachen PRF-Codes bis hin zu fortschrittlicher PCM-Modulation sind die Auswahl und das Design von Codierungsverfahren entscheidend für die Optimierung der Lasersystemleistung.
Die Wahl eines geeigneten Codierungsverfahrens erfordert eine umfassende Berücksichtigung des Anwendungsszenarios, der Störpegel, der Anzahl der Ziele und des Stromverbrauchs des Systems. Soll beispielsweise ein LiDAR-System für die urbane 3D-Modellierung entwickelt werden, empfiehlt sich ein Code mit variablem Pulsintervall und hoher Störfestigkeit. Für einfache Entfernungsmessgeräte kann hingegen ein Code mit präziser Wiederholfrequenz ausreichen.
Veröffentlichungsdatum: 12. August 2025