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LIDAR und LADAR — Wenn Radar Licht statt Funkwellen nutzt

Radar misst Zeit bis zum Echo. Tausch die Funkwelle gegen einen Laserpuls und du bekommst Millimeter-Auflösung. Aus dieser einfachen Idee wurden vier Jahrzehnte Forschung.

LIDAR und LADAR — Wenn Radar Licht statt Funkwellen nutzt
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Die ersten Schüsse

1961: Hughes maß den Mondabstand mit einem Rubinlaser. Die NASA verfeinerte das mit Apollo-Reflektoren.

Atmosphären-LIDAR

In den 70ern wurde LIDAR Standard für Aerosol-, Ozon- und Windprofile in der oberen Atmosphäre.

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Mobile Anwendungen

Velodyne brachte 2007 das erste 360°-Auto-LIDAR. Heute ist es Standard in autonomen Fahrzeugen und Vermessung.

Grenzen

Regen, Nebel und Schnee streuen Licht stark. Kameras und Radar bleiben komplementär — kein einzelner Sensor reicht.

Differentielles Absorptions-LIDAR (DIAL)

Die DIAL-Technik nutzt zwei Laserwellenlängen zur chemischen Atmosphärenanalyse. Während eine Wellenlänge von Gasmolekülen absorbiert wird, dient die andere als Referenz. Dies ermöglicht die präzise Messung von Ozon- oder Schadstoffkonzentrationen aus der Ferne, ohne direkten Kontakt zur Gaswolke.

Phasenvergleichsverfahren

Im Gegensatz zum Impuls-LIDAR nutzt das Phasenvergleichsverfahren modulierbare Dauerstrichlaser. Durch den Vergleich der Phasenlage zwischen gesendetem und empfangenem Signal werden Millimeter-Genauigkeiten erreicht. Diese Methode ist ideal für industrielle Messungen und das Scannen von Innenräumen auf kurze Distanzen.

Synthetisches Apertur-LIDAR (SAL)

Synthetisches Apertur-LIDAR (SAL) nutzt die Bewegung des Sensors, um eine künstlich vergrößerte Apertur zu simulieren. Dies ermöglicht extrem hochauflösende 3D-Bilder aus großen Entfernungen oder dem Orbit. Die technische Herausforderung liegt in der extremen Phasenstabilität, da bereits kleinste Vibrationen im Mikrometerbereich die Messung stören können.

Bathymetrisches LIDAR

Während Standard-LIDAR im Wasser absorbiert wird, nutzt die Bathymetrie grünes Licht (532 nm), um Wassersäulen zu durchdringen. Durch den Vergleich der Reflexionen von Wasseroberfläche und Meeresboden können Küstentopographien bis zu 50 Meter Tiefe kartiert werden. Dies ist essentiell für die Schifffahrt und den Erosionsschutz.

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