Khi công nghệ laser ngày càng được sử dụng rộng rãi trong các lĩnh vực như đo khoảng cách, liên lạc, định vị và viễn thám, các phương pháp điều chế và mã hóa tín hiệu laser cũng trở nên đa dạng và tinh vi hơn. Để nâng cao khả năng chống nhiễu, độ chính xác đo khoảng cách và hiệu quả truyền dữ liệu, các kỹ sư đã phát triển nhiều kỹ thuật mã hóa khác nhau, bao gồm Mã Tần số Lặp lại Chính xác (PRF), Mã Khoảng thời gian Xung Biến đổi và Điều chế Mã Xung (PCM).
Bài viết này cung cấp phân tích chuyên sâu về các loại mã hóa laser điển hình này để giúp bạn hiểu nguyên lý hoạt động, tính năng kỹ thuật và các kịch bản ứng dụng của chúng.
1. Mã tần số lặp lại chính xác (Mã PRF)
①Nguyên lý kỹ thuật
Mã PRF là một phương pháp mã hóa truyền tín hiệu xung ở tần số lặp lại cố định (ví dụ: 10 kHz, 20 kHz). Trong các hệ thống đo khoảng cách bằng laser, mỗi xung phản hồi được phân biệt dựa trên tần số phát xạ chính xác của nó, được hệ thống kiểm soát chặt chẽ.
②Các tính năng chính
Cấu trúc đơn giản và chi phí triển khai thấp.
Thích hợp cho các phép đo tầm ngắn và các mục tiêu có độ phản xạ cao.
Dễ dàng đồng bộ hóa với các hệ thống đồng hồ điện tử truyền thống.
Kém hiệu quả hơn trong môi trường phức tạp hoặc các tình huống đa mục tiêu do rủi ro của“tiếng vọng đa giá trị"sự can thiệp
③Các kịch bản ứng dụng
Máy đo khoảng cách laser, thiết bị đo khoảng cách mục tiêu đơn, hệ thống kiểm tra công nghiệp
2. Mã khoảng thời gian xung thay đổi (Mã khoảng thời gian xung ngẫu nhiên hoặc thay đổi)
①Nguyên lý kỹ thuật
Phương pháp mã hóa này kiểm soát khoảng thời gian giữa các xung laser sao cho chúng ngẫu nhiên hoặc giả ngẫu nhiên (ví dụ: sử dụng bộ tạo chuỗi giả ngẫu nhiên), thay vì cố định. Tính ngẫu nhiên này giúp phân biệt các tín hiệu phản hồi và giảm thiểu nhiễu đa đường.
②Các tính năng chính
Khả năng chống nhiễu mạnh mẽ, lý tưởng cho việc phát hiện mục tiêu trong môi trường phức tạp.
Loại bỏ hiệu quả hiện tượng tiếng vọng ảo.
Độ phức tạp giải mã cao hơn, đòi hỏi bộ xử lý mạnh hơn.
Thích hợp cho việc đo khoảng cách chính xác cao và phát hiện nhiều mục tiêu.
③Các kịch bản ứng dụng
Hệ thống LiDAR, hệ thống chống UAV/giám sát an ninh, hệ thống đo khoảng cách bằng laser quân sự và hệ thống nhận dạng mục tiêu.
3. Điều chế mã xung (Mã PCM)
①Nguyên lý kỹ thuật
PCM là một kỹ thuật điều chế số, trong đó các tín hiệu tương tự được lấy mẫu, lượng tử hóa và mã hóa thành dạng nhị phân. Trong các hệ thống truyền thông laser, dữ liệu PCM có thể được truyền tải thông qua các xung laser để thực hiện việc truyền thông tin.
②Các tính năng chính
Truyền tải ổn định và khả năng chống nhiễu mạnh mẽ
Có khả năng truyền tải nhiều loại thông tin khác nhau, bao gồm âm thanh, lệnh và dữ liệu trạng thái.
Cần đồng bộ hóa xung nhịp để đảm bảo giải mã chính xác tại bộ thu.
Yêu cầu bộ điều chế và giải điều chế hiệu năng cao.
③Các kịch bản ứng dụng
Các thiết bị đầu cuối liên lạc laser (ví dụ: hệ thống liên lạc quang học không gian tự do), điều khiển từ xa bằng laser cho tên lửa/tàu vũ trụ, truyền dữ liệu trong hệ thống đo từ xa bằng laser.
4. Kết luận
Khi“não"Đối với các hệ thống laser, công nghệ mã hóa laser quyết định cách thức truyền tải thông tin và hiệu quả hoạt động của hệ thống. Từ các mã PRF cơ bản đến điều chế PCM tiên tiến, việc lựa chọn và thiết kế các sơ đồ mã hóa đã trở thành yếu tố then chốt để tối ưu hóa hiệu suất hệ thống laser.
Việc lựa chọn phương pháp mã hóa phù hợp đòi hỏi phải xem xét toàn diện kịch bản ứng dụng, mức độ nhiễu, số lượng mục tiêu và mức tiêu thụ điện năng của hệ thống. Ví dụ, nếu mục tiêu là xây dựng hệ thống LiDAR để lập mô hình 3D đô thị, thì nên ưu tiên mã xung biến đổi với khả năng chống nhiễu mạnh. Đối với các thiết bị đo khoảng cách đơn giản, mã tần số lặp lại chính xác có thể là đủ.
Thời gian đăng bài: 12/08/2025