sistema lidar

SISTEMAS L IDAR PARA
C ONTROL D E TRAFICO
~

Alejandro Rodríguez, Adolfo Comerón

idar (Light DetectionAnd
Ranging) es un acrónimo
que revela las intenciones de este campo de la
técnica: aplicar teoría,
sistemas y aplicaciones
de Radar clásico en frecuencias ópticas para la solución de viejos y
nuevos problemas. Según la aplicación, los sistemas Lidar funcionan
mejor que los de Radarde microondas, o peor que éstos. El cambio en

posicionamiento. Como se verá, los
sistemas Lidarnos permiten trabajar
con potencias transmitidas más bajas
lo que los hacen in detectables por
sistemas ajenos.
El control del tráfico parece ser
uno de esos campos en los que los
sistemas Lidar se comportan mejor
que los Radares de microondas. Como
se puede ver en la figura 1, encondiciones de tráfico pesado un sistema

el «campo de visión». A uno le parece que precisamente en estas condiciones de tráfico pesado debería ser
cuando los sistemas de control funcionasen mejor, ya que es la situación más peligrosa.
En la figura 2 se aprecia un
sistema de control de tráfico que emplea un transmisor láser: en la misma
situación es capaz de distinguir perfectamente entre losdiferentes blan-

F igura 1.

frecuencias desde microondas al visible (o infrarrojo) significa un desplazamiento de seis (¡6!) órdenes de
magnitud. Esto nos permitirá medir
cosas más pequeñas, pero quizá requiera los más precisos sistemas de

A LEJANDRO RODRÍGUEZ es ingeniero
de Telecom. y está realizando la tesis doctoral en sistemas Lidar coherentes en el
Grup d'Antenes, Microones, Radar iÓptica
del Departament de TSC (UPC).
ADOLFO C OMERÓN es catedrático del
Departament de TSC (UPC) y dirige un
proyecto de investigación sobre sistemas
Lidar para estudio de la atmósfera y detección de blancos sólidos.

+

Figura 2.

Radar no es capaz de distinguir entre
varios blancos próximos que estén a
una cierta distancia de nuestro coche
de policía.
Así para un sistema que trabajea 10 GHz, con una antena de apertura
de 20 cm, el ancho de haz transmitido es de casi 20°. Esto supone que si
los blancos están a 10 m, el «campo
de visión electromagnética» tiene 3
metros de ancho. Esto es suficiente
para incluir varios vehículos. La velocidad que mediríamos en este caso
sería algún tipo de media ponderada
entre las de los vehículo incluidos en

B RANCA D 'EsTUDIANTS DEL 'IEEE DE BARCELONA

Esto se debe a que los anchos de
haz transmitido que podemos obtener empleando frecuencias ópticas
son mucho más estrechos. Las longitudes de onda están entre 0,5 y 11m.
Esto quiere decir que, para una apertura de 1 mm (un diámetro muy
típico para un haz láser) podemos
obtener un ancho de haz de menos de
una décima de grado. De hecho, usando lentes, podemos obtener apartir
de la anterior una apertura mayor y,
por tanto, un ancho de haz menor.
COSo

Otra ventaja viene del hecho
de que en los sistemas ópticos los

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desplazamientos Doppler están alrededor de 1 MHz/(km/h), frente a 120 H z/(km/h) p ara e l c aso de
microondas. Esto es especialmente
interesante cuando disponemos de
tiempos de medida inferiores a una
décima de segundo.
B AJA POTENCIA

En la figura 2 se puede apreciar también un aspecto importante
de los sistemas Lidar. Como podemos ver el blanco «intercepta» toda
la potencia transmitida. ¿Cómo influye esto? Echando un vistazo a la
ecuación radar

PR=(P;e/Rz.y(a/4rrlfXrrIJ2/4)rJATM'Y]sys
(8 T es el ancho de haz de transmisión,
P T es la potencia transmitida, R es la
distancia al blanco, D es el diámetro
de laapertura del receptor y 'Y]ATM Y
'Y]SYS son las eficiencias atmosféricas
y de sistema). En breve: la potencia
recibidaPR es inversamente proporcional a la cuarta potencia de la distancia al blanco. Pero en Lidar los
haces son muy estrechos y eso hace
que la sección recta (a) sea proporcional a la segunda potencia de la
distancia al blanco. Es lo que habitualmente se conoce como un blanco...