Электромагнитная волна - процесс распространения электромагнитного поля в пространстве.Электромагнитная волна представляет собой процесс последовательного, взаимосвязанного изменения векторов напряжённости электрического и магнитного полей, направленных перпендикулярно лучу распространения волны, при котором изменение электрического поля вызывает изменения магнитного поля, которые, в свою очередь, вызывают изменения электрического поля.
Реализация импульсного метода измерения наклонной дальности предполагает определение времени распространения короткого лазерного импульса от источника излучения до объекта и обратно до приемника. С учетом постоянства скорости распространения электромагнитных колебаний в атмосфере 
, замеренная продолжительность распространения лазерного импульса Ti позволяет определить наклонную дальность Di по простой формуле:
Как следует из описания, реализация импульсного метода измерения дальности сравнительно проста в функциональном отношении. Поэтому и аппаратная реализация этого метода не вызывает серьезных проблем, что в качестве положительного следствия имеет достижение устойчивости и достоверности получаемых данных.
Представим некоторые дополнительные соображения, характеризующие импульсный метод:
1. По возможности, должна быть обеспечена минимальная длительность зондирующего импульса и его максимальная добротность (т.е. максимально крутой передний фронт). Это требование представляется вполне естественным.
Совершенно аналогичные требования к форме зондирующего импульса предъявляются в радиолокации и других технологиях активного зондирования.
2. Описанная схема измерений предполагает постоянство скорости и прямолинейно-сть распространения лазерного импульса в атмосфере. Строго говоря, это не совсем так с учетом явления рефракции, которое приводит к искривлению оптического пути импульса. Это явление проявляется тем сильней, чем больше высота съемки. Для последней разработки компании Optech Inc. лидара ALTM 3100 фактическая высота съемки может достигать больших значений – до 4000 м. На таких высотах влияние рефракции для лазерных точек, полученных на краях полосы съемки, уже сопоставимо с точностью метода. Это обстоятельство вынуждает принимать специальные меры для коррекции координат лазерных точек на этапе наземной обработки. Коррекция проводится с использованием аналитических зависимостей, описывающих величину рефракции в зависимости от текущих физических параметров атмосферы, таких как температура и давление на уровне земли.
Сводная таблица 3 содержит концептуальные достоинства и недостатки импульсного метода измерений наклонной дальности.
Таблица 3. Основные достоинства и недостатки импульсного метода измерения дальности
| Достоинства | Недостатки |
| – высокая устойчивость метода измерения; – сравнительно простая схема оптико-электронного тракта; – возможность регистрации множественного отражения. | – ограничения по достижимой точности и разрешающей способности; – принципиальное ограничение производительности при использовании одиночного приемника по норме «высота съемки – частота импульсов». |
Обсудим важнейшие недостатки импульсного метода измерения дальности.
1. Как и во всех других родственных технологиях, в лазерной локации принято считать, что импульсный метод проигрывает по точности фазовому. Это происходит потому, что фактическая точность каждого измерения зависит от ряда параметров, каждый из которых может оказать на точность конкретного измерения. Таковыми параметрами являются:
· длительность и форма (в частности, крутизна переднего фронта) зондирующего импульса;
· отражательные характеристики объекта;
· оптические свойства атмосферы;
· текстура и ориентация элементарной поверхности объекта вызвавшей отражение зондирующего луча по отношению к линии визирования;
· другие.
Влияние всех перечисленных выше параметров сводится к ослаблению «размыванию» формы отраженного импульса на входе оптической схемы приемника, т.е. к возрастанию неопределенности в измерении длительности задержки распространения зондирующего импульса до объекта и обратно. Повышение этой неопределенности на практике оборачивается снижением точности. Как будет показано ниже, фазовый метод во многом свободен от этого недостатка.
2) Принципиальное ограничение производительности по норме «высота съемки – частота импульсов» состоит в следующем. Из представленной выше функциональной схемы лидара импульсного типа видно, что каждый следующий зондирующий импульс может быть излучен только после того, как зарегистрирован предыдущий отраженный импульс. С учетом конечной скорости распространения электромагнитных колебаний можно определить простое соотношение, которое определяет теоретический предел частоты зондирующих импульсов fmax в зависимости от высоты съемки H, а именно:
Значения fmax, рассчитанные в соответствии с данной формулой, приведены в таблице 4.
Таблица 4. Максимально возможные значения частоты зондирующих импульсов в зависимости от высоты съемки при импульсном методе
| Высота съемки (H), м | Максимально возможная частота зондирующих импульсов (fmax), КГц |
Представленные в таблице 4 значения частот являются теоретически максимально возможными. На практике они несколько меньше.
Отметим также, что данное принципиальное ограничение в той или иной степени относится и ко всем другим методам активного дистанционного зондирования. Здесь оно упомянуто потому, что, как было сказано выше, в авиационной лазерной локации в настоящее время используются исключительно импульсные методы. Поэтому это ограничение существенно на практике, принимая во внимание значительные высоты съемки.
Дальнейшим развитием импульсного метода является так называемый метод регистрации формы отраженной волны. Практическую реализацию данного метода обеспечивают, например, лидары ALTM 30/70 и ALTM 3100 в качестве опции к базовому импульсному методу измерения.
Технология регистрации формы отраженной волны предполагает запись в цифровом виде полной формы отклика на каждый зондирующий импульс с частотой дискретизации 1 ГГц и выше. Зарегистрированная таким образом волна дает «историю» отражения зондирующего импульса от всех препятствий, встретившихся на его пути.
К определению фазового метода определения наклонной дальности
Наибольший интерес такая информация может представлять для использования в специализированном программном обеспечении обработки лазерно-локационных данных для более достоверного распознавания и геопозиционирования объектов различных классов.
Другим возможным приложением может явиться использование данных такого рода для нормализации изображений распределения интенсивности с учетом высоты полета и угла падения зондирующего луча.