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Exercice LIDAR embarqué

Pour tout ce qui traite des expériences de physique.
ludyni
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Exercice LIDAR embarqué

Message par ludyni »

Bonjour,

Je souhaiterais aider mon fils à faire cet exercice sur le LIDAR embarqué mais j'ai des lacunes et surtout les programmes ont bien changé. Nous avons réussi à résoudre une partie du devoir qui était sur le LIDAR bathymétrique.
Pouvez-vous m'aider à résoudre ce problème sur le LIDAR embarqué? Merci d'avance pour votre aide.

Le LIDAR topographique embarqué.
Un LIDAR topographique envoie des impulsions laser de courte durée et de longueur d’onde λ = 1064 nm.
Tout obstacle sur le trajet du faisceau va renvoyer une partie du rayonnement dans la direction du faisceau
incident. La mesure de la durée de l’aller-retour de chaque impulsion permet alors de reconstituer
numériquement l’espace environnant. Embarqué à bord d’un avion ou d’un satellite, le LIDAR
topographique est un moyen de cartographier la Terre à distance avec une grande précision.
Sur la figure ci-dessous l'avion embarquant le LIDAR topographique vol à une altitude H= 4,00 km au dessus de la mer, à la vitesse de 450 km.h-1
Sa position est déterminée par un GPS. On note Δt la durée
correspondant à un aller-retour de la lumière du laser (différence de temps entre son émission et sa
réception)

1) Exprimer et calculer la fréquence v de l’impulsion laser pour la longueur d’onde λ = 1064 nm.
a) S’agit-il d’une onde sonore ? Si oui le signal émis par le laser est-il audible pour une oreille
humaine ?
b) S’agit-il d’une onde électromagnétique ? Si oui à quel domaine appartient cette onde ?
2) En faisant l'hypothèse que la distance parcourue par l'avion pendant la durée Δt est négligeable par
rapport à H, déterminer :
a) L’expression de la distance d séparant l’avion de la montagne qu’il survole (voir figure ci-dessus) ;
b) L’expression liant Δt, d et la célérité de la lumière c ;
c) En déduire alors l’expression de Δt en fonction de c, H et h.
3) Lors du survol du Monte Cinto (en Corse), on mesure Δt= 8,63 µs. Estimer l'altitude du Monte Cinto par
rapport au niveau de la mer (résultat avec 4 chiffres significatifs).
4) Dans le cadre de la mesure de l'attitude du Monte Cinto, l’hypothèse faite à la question 2) est-elle
vérifiée ?
Donnée : célérité de la lumière dans l’air : c= 3,00.108 m.s-1
darrigan
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Re: Exercice LIDAR embarqué

Message par darrigan »

Bonsoir,
On n'a pas l'image fournie avec l'exercice, mais il est facile de la deviner.
Pour les questions, il serait plus intéressant de savoir ce qu'il a répondu, ou essayé de répondre. Ce serait plus pédagogique que donner directement la bonne réponse. Alors je te mets sur la piste :

1) La relation entre la fréquence $ \nu $ et la longueur d'onde $ \lambda $ est : $ c= \lambda \times \nu $.
Attention, tout doit être homogène au niveau des unités utilisées...

a) et b) tu trouveras facilement la réponse dans la partie wiki de ce site. Et dans la donnée en bas de l'exercice. ;-)

2) a) Sachant qu'une vitesse $ c $ de l'onde est la distance parcourue par l'onde divisée par le temps de parcours de l'onde, que proposes-tu comme formule ?

b) Sachant que l'onde fait un aller-retour, que proposes-tu comme formule ?

c) Sachant que l'avion vole à H = 4000 m d'altitude, comment exprimer l'altitude du point mesuré ?

On continuera ensuite en fonction de tes réponses.
Aide-toi et le forum t'aidera ! :mrblue:
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