Sistem za zaznavanje in določanje razdalje svetlobe (LIDAR) se pogosto uporablja pri atmosferskih študijah. Nekatere različne zasnove sistemov LIDAR so Mie in Rayleigh LIDAR, Raman in diferencialno absorpcijski LIDAR, Doppler in fluorescenčni LIDAR ter sistemi, ki se uporabljajo kot preprosti daljinomeri ali višinomeri. Zasnovi se razlikujejo glede na predmet, ki ga preučujemo, zahtevano natančnost meritev in okoliščine njihove uporabe. Vsaka vrsta sistema je produkt vrednotenja zmogljivosti strojne in programske opreme, ki je na voljo, in kako jo je mogoče uporabiti za doseganje ciljev merjenja.
Sistem LIDAR običajno meri lasersko povratno sipanje, ki je odbita laserska svetloba. Lahko je zasnovan posebej za merjenje neposrednega laserskega povratnega sipanja, valovne dolžine premaknjenega povratnega sipanja, razlike v stopnjah absorpcije med dvema valovnima dolžinama ali spremembe frekvence nazaj razpršene svetlobe. Osnovni sistem je sestavljen iz oddajnika, sprejemnika in komponente za analizo podatkov. Sistemi LIDAR imajo bodisi bistatično ali monostatsko konfiguracijo. V monostatičnem sistemu sta oddajnik in sprejemnik nameščena skupaj, pri bistatičnem sistemu pa sta oba ločena.
Drug vidik načrtovanja je uporaba dvoosnega ali koaksialnega senzorja. Pri biaksialni razporeditvi imata os oddajnika in sprejemnika različno usmerjenost. Sprejemnik lahko zazna povratno razpršeno svetlobo le, ko je predmet oddaljen od določene razdalje. Os oddajnika in sprejemnika sta v koaksialni razporeditvi enaki.
Sistemi LIDAR, ki uporabljajo impulzne laserje, imajo običajno monostatsko konfiguracijo, lahko pa imajo dvoosno ali koaksialno razporeditev senzorja. Sistemi, ki uporabljajo laser z neprekinjenimi valovi, imajo običajno bistatično konfiguracijo. Če je domet subjekta relativno blizu, je na splošno prednostna koaksialna razporeditev oddajnika in sprejemnika. Če zmogljivost blizu cilja ni težava, se lahko sprejme dvoosna ureditev, da se prepreči zaplete zaradi bližnjega laserskega povratnega razprševanja.
Različne zasnove sistemov LIDAR uporabljajo tudi različne valovne dolžine laserja in različne kombinacije pasovne širine za oddajnike in sprejemnike. Drugi vidiki načrtovanja vključujejo zahteve za uporabo kot LIDAR za iskanje navzgor ali navzdol in ali bo sistem neprekinjeno deloval ali bo uporabljen samo ponoči. Nekateri modeli uporabljajo nastavljive laserje. Te možnosti so skrbno izbrane za doseganje določenega cilja merjenja.
Komponenta za analizo podatkov sistema LIDAR uporablja različne analitične tehnike. Mie, Rayliegh, Raman in fluorescenčni LIDARS so zasnovani za analizo različnih vrst vzorcev laserskega povratnega sipanja. Razpršeni vzorci so odvisni od valovne dolžine. Miejeva analiza najbolje opiše vzorce razprševanja, ko je odbojni delec približno enake velikosti kot valovna dolžina. Rayleighova analiza je natančnejša za delce, veliko manjše od valovne dolžine.
Zasnova Rayliegh in Mie preučujeta elastično povratno sipanje, pri katerem je odbita svetloba enake valovne dolžine kot prepuščena svetloba. Raman LIDAR analizira neelastično povratno sipanje. To je posledica dejstva, da se svetloba rahlo premakne po valovni dolžini, ko jo odbije delec. Količina premika lahko identificira sestavo in atmosfersko koncentracijo odsevnih delcev. Fluorecentni LIDAR uporablja podobno analizo za preučevanje povratnega sipanja iz tekočin in trdnih snovi.
Dopplerjev LIDAR meri premike frekvence nazaj razpršene svetlobe, da določi spremembe temperature in hitrosti ali smeri vetra. Diferencialna absorpcija oddaja dve valovni dolžini svetlobe in meri razliko v atmosferski absorpciji med dvema valovnima dolžinama. Relativne razlike v absorpciji lahko identificirajo koncentracije aerosolov.
Vsaka od različnih zasnov sistema LIDAR uporablja edinstveno konfiguracijo strojne in programske opreme za natančno merjenje določene količine v omejenem nizu okoliščin. Sistemi bolj splošnega namena, kot je policijski detektor hitrosti, dajejo manj natančne rezultate. V nekaterih sistemih analitična metoda, ki se uporablja v komponenti analize podatkov, določa načrt strojne opreme sistema. V drugih primerih razpoložljiva strojna oprema narekuje, katere sistemske zasnove je mogoče uporabiti.