Название Lidar происходит от русской аббревиатуры, обозначающей обнаружение света и дальность в «Light Detection and Measurement».
Лидар
LIDAR — это технология дистанционного смешения, которая использует лазерные импульсы для сбора измерений с целью создания трехмерных моделей, карт и сред.
Технология существует с 1960-х годов, когда лазерные сканеры были установлены на самолетах. Только в конце 1980-х годов, с появлением коммерчески устойчивых систем GPS, данные лидара стали полезным инструментом для проведения дорогостоящих геопространственных измерений.
Lidar — это аббревиатура слов light detection и range.
Лидар принцип работы
Он работает так же, как радар и гидролокатор, но вместо радио- или звуковых волн использует лазерные световые волны. Система LIDAR рассчитывает время, которое требуется свету, чтобы столкнуть объект и отразить его обратно в сканер. Расстояние рассчитывается на основе скорости света.
Использование технологии LIDAR. Эта система чаще всего используется для работы на местности. Благодаря своей способности собирать трехмерные измерения, системы лазерного сканирования широко используются для съемки местности в техногенной среде (например, зданий, дорожных сетей, железнодорожных линий) и для создания цифровых моделей рельефа (ЦМР).
Лазерное сканирование является распространенным методом для определения риска наводнений, накопления углерода в лесном хозяйстве и мониторинга прибрежной коррозии.
Также растет внедрение автоматизированных приложений, использующих эту технологию. Многие производители автомобилей используют сканеры с меньшим радиусом действия и меньшей дальностью действия, чтобы помочь в навигации автоматизированных транспортных средств. Использование этой технологии привело к созданию автоматизированных систем рулевого управления, например, в автомобилях Tesla.
Применение лидаров
Наиболее часто системы LIDAR используются для составления географических и атмосферных карт. Такие организации, как Геологическая служба США (USGS), Национальное управление океанических и атмосферных исследований (NOAA) и НАСА, уже несколько десятилетий используют лидар для составления карт земли и космоса.
- Климатологи используют его, чтобы исследовать состав атмосферы и изучать облака, испарения и глобальное потепление
- Океанографы используют его для отслеживания береговой эрозии
- Ботаники используют лидары, чтобы измерить постоянно меняющиеся структуры лесов Земли
Одно из наиболее распространенных применений — полицейское оборудование для измерения скорости транспортных средств, обычно рассматриваемое как радар.
В портативном оборудовании гораздо чаще используется лазер с длиной волны 905 нм, который является дешевым, безопасным и очень эффективным.
У лидара большое будущее. Технология не стоит на месте и постоянно развивает приложения и вспомогательные функции. От базовых сенсорных приложений до систем трехмерной печати, трехмерного сканирования, моделирования и умных городов. Лидар преобразует мир разными способами.
Дополненная реальность Лидар (AR)
Лидар дополненной реальности — это технология, которая позволяет пользователям просматривать виртуальный контент так, как он находится в реальном мире. Лидар повышает четкость и конечный результат AR-систем. Сканеры LIDAR обеспечивают высококачественное «трехмерное картирование», которое позволяет другим AR-системам размещать данные на картах высокого разрешения с помощью облака. Эти исследования также продолжаются для использования «доплеровского ветра». Этот подход очень полезен для обеспечения безопасности воздушного транспорта, визуализации атмосферных данных, прогнозирования погоды и подготовки к стихийным бедствиям.
Технология самоуправляемых автомобилей Ожидается, что скоро на дорогах появятся самоуправляемые автомобили, которые произведут революцию в автомобильной промышленности. Без лидара самодвижущиеся автомобили перестали бы существовать. LIDAR можно назвать глазами автономного транспортного средства, поскольку он изучает окружающую среду, вычисляет расстояния, обнаруживает препятствия перед собой, освещает объекты лазером и генерирует цифровые изображения высокого разрешения. Он также используется для предотвращения столкновений путем измерения расстояния между автомобилем и другими препятствиями перед ним. Это делается путем размещения устройства на бампере или крыше. Система регулирования скорости автономного автомобиля получает информацию от датчиков и решает, когда тормозить, замедляться или ускоряться.
LIDAR и изменение климата смотрите подробнее, для очень высокого разрешения и точной визуализации. По этой причине ученые и геологи все чаще отдают предпочтение этой технологии. Лидар помогает осуществлять сельскохозяйственный мониторинг более эффективно, чем любой другой метод.
Лидар в космосе НАСА разработало инструмент для Международной космической станции GEDI (Global Ecosystem Dynamics Investigation). Он обеспечивает уникальное трехмерное изображение леса Земли и способствует предоставлению информации об имеющемся углеродном цикле. Геди предоставляет важную информацию о влиянии деревьев на количество углерода, поступающего в атмосферу. Используя эту информацию, ученые теперь могут определить точный уровень углерода, хранящегося в лесах, и количество деревьев, которые необходимо посадить, чтобы компенсировать парниковый эффект.
Для большинства базовых приложений LIDAR требуются точки данных с определенного места. Например, Measure, инструмент, доступный на устройствах Apple, может определять расстояния с помощью одного набора данных Lidar. Сама программа измеряет размеры объектов материального мира.
Как это работает
Название Lidar означает обнаружение идентификации света и дальности — буквально, распознавание света, определение расстояния и измерение. Очевидно, что у лидара есть что-то общее с радаром. Разница в том, что вместо микроволновых радиоволн используются визуальные волны.
Вспомним общий принцип работы таких систем. Существуют устройства, которые испускают направленное излучение, улавливают отраженные волны и создают на их основе изображение пространства. Именно так работает Дидин. В качестве активного источника используется инфракрасный светодиод или лазер, лучи которого быстро распространяются через среду. Фоточувствительный приемник располагается рядом с излучателем для сбора отраженных сигналов.
Имена: d — измеряемое расстояние- c — скорость света в оптической среде- f — частота импульса сканирования- Δφ — фазовый сдвиг.
Взяв время, необходимое для возврата отраженной волны, можно определить расстояние от объекта до поля зрения датчика. Этот принцип называется временем полета (ToF). Что будет дальше? Существует несколько вариантов использования этих данных.
Оптический дальномер
Дальномер — это частный случай дидина с относительно узким углом обзора. Устройство смотрит перед узким участком и не получает никаких данных, кроме расстояния до объекта. Именно так работают оптические дальномеры, основанные на принципе ToF. Рабочее расстояние зависит от используемого источника света. Лазеры могут пускать лучи на расстояния в несколько километров, в то время как инфракрасные светодиоды — на несколько десятков метров. Неудивительно, что эти устройства широко распространены в беспилотных летательных аппаратах (БПЛА) и метеорологических системах.
Однако высокоскоростные дальномеры также полезны во временных роботах, работающих на базе Arduino и Raspberry Pi; LIDAR не боится солнечного света, а время его отклика быстрее, чем у ультразвуковых датчиков. Используя LEAD в качестве датчика пространства, умственный ребенок может видеть препятствия на расстоянии. Различные модели предлагают разные диапазоны и степени защиты. Закрытая версия позволяет роботу работать на открытом воздухе.
Лидарная камера
Следующий этап развития — Didin в качестве 3D-камеры. Добавление сканирующей системы к одномерному лучу дает устройство, которое может построить модель пространства из группы точек в определенном поле зрения. Перемещение сканирующего луча может осуществляться с помощью чего угодно — от вращающихся зеркал и призм до микроэлектромеханических систем (MEMS). Такие решения используются, например, для быстрого построения трехмерных карт местности или оцифровки зданий.
Он работает так же, как радар и гидролокатор, но вместо радио- или звуковых волн использует лазерные световые волны. Система LIDAR рассчитывает время, которое требуется свету, чтобы столкнуть объект и отразить его обратно в сканер. Расстояние рассчитывается на основе скорости света.
Технологию применяют в автопилотах, космосе и земледелии
Датчики можно использовать для оценки того, какие районы будут затоплены в результате наводнения.
Все сканеры работают с лучами, но зона покрытия зависит от количества лучей. В некоторых случаях, как в приведенном выше примере, это один лазер, сканирующий плотность газа, а в других — полоса, создающая карту глубины двумерной области.
В третьей форме передатчик излучает квадратное поле, как iPad Pro, формируя трехмерный след комнаты, здания, метеорита и т.д.
Автомобили кажутся наиболее очевидным применением LiDAR. Почти все компании применяют некоторые из них в своих проектах.
Элон Маск, с другой стороны, не согласился с ними год назад и сказал, что распознавание объектов было бы более эффективным. Андрей Карпаты, директор по искусственному интеллекту компании Tesla, считает Cerdo ненадежным «костылем» по той же причине.
Биосфера анализируется датчиками повсюду. В НАСА есть список миссий с соответствующими отчетами. Они изучают озоновый слой, ищут взаимосвязь между выбросами и климатом и исследуют экосистемы. В последнем случае иногда используются спутники.
Однако в большинстве случаев самолеты и беспилотники оснащены лазерными приемниками, которые охватывают область под ними, подобно валикам для краски. Ученые также используют эти данные для составления карт материалов и почв.
Сельское хозяйство и городское планирование находятся в верхней части списка областей применения LiDAR. Анализ почвы и воздуха помогает выбрать плодородные участки полей, чтобы избежать оползней и загрязненного воздуха.
LiDAR не умеет делать то, что может Face ID. И наоборот
Он понимает, что LiDAR стреляет лазерами с беспилотных летательных аппаратов, самолетов и спутников. На iPad Pro она работает по тому же принципу, но на «минималистском» уровне.
На iPad Pro не один луч, а 1152 градуированных луча.
Расчеты производятся следующим образом. На основе обзорного изображения iPad выпускает лазер в девяти областях. Каждая из них имеет серию из восьми точек, которые удваиваются по диагонали. Есть 8 * 8 * 2 * 9 = 1152.
Диаметр светового луча больше и он расположен гораздо дальше друг от друга, чем у FaceID. По этой причине планшет не считывает даже крупные детали, такие как волосы или уши, и поэтому технически не может создать точную карту глубины.
Поэтому функция портрета отсутствует.
LiDAR, с другой стороны, охватывает гораздо большую площадь. В отличие от Face ID, он работает следующим образом.
-
1. Излучатель бьёт дальше крупными точками 2. «Приёмник» их ловит 3. Процессор A12Z собирает из отметок полигоны 4. Из полигонов под разными углами составляется карта
Конечным результатом является цифровой отпечаток комнаты, а не лица. Инженеры просто масштабировали проектор для других целей.
Точный сенсор айпэда нужен везде. Развлечениям и образованию особенно
До тех пор, пока система находится на относительно непопулярном устройстве, мало кто будет ее использовать. Помимо того, что парк AR-устройств уже огромен, компания не теряет времени даром.
Те же люди будут продолжать использовать AR-приложения. Текстуры накладывались друг на друга, а положение объектов не отслеживалось должным образом.
Благодаря LiDAR эта проблема была устранена. Некоторые отрасли могут активно экспериментировать со сканерами. Например:.
-
1. Студенты и профессоры с приложением по анатомии 2. Дизайнеры квартир с быстрым составлением плана 3. Ритейлеры, вроде IKEA, которые удобно покажут свои товары 4. Музеи смогут рендерить в AR скульптуры, а не только картины
Это, по крайней мере, в некоторой степени активная часть дополненной реальности. Индустрии спорта и красоты теперь могут чувствовать себя более уверенно.
Apple похожа на любую другую технологическую компанию. Инновации могут не дойти до широких масс и постепенно исчезнуть, как это произошло с 3D Touch. Однако я считаю, что LiDAR станет ключевой технологией в следующем десятилетии.
Все сканеры работают с лучами, но зона покрытия зависит от количества лучей. В некоторых случаях, как в приведенном выше примере, это один лазер, сканирующий плотность газа, а в других — полоса, создающая карту глубины двумерной области.
Технология лидар
В этой статье описывается технология Didin, используемая для сканирования объектов с помощью лазера. В ней рассматриваются устройства, к которым применяется эта техника, и описывается использование LIDAR в роботизированных системах.
В лазерных дальномерах используются различные типы лазеров.
Общие длины волн:.
- топографические сканеры – 1064 нм;
- батиметрические – 532 нм;
- наземные коммерческие приборы – 600-1000 нм;
- наземное научное оборудование – 1500 нм.
Их цена выбирается на основе следующих факторов
- свойства окружающей среды;
- отражающая способность изучаемых мест;
- чувствительность детектора;
- конструктивные требования к технике;
- допустимая степень безопасности излучения для зрения.
Сканирование
Для определения расстояния, а также вида цели измеряется несколько точек. Операция сканирования:.
- качающееся зеркало – за счет изменения положения зеркала вокруг своей оси удается отсканировать нужную область и сформировать трехмерные данные;
- вращающаяся призма – более совершенный метод, в котором исключен недостаток зеркала в виде непостоянной скорости движения, здесь луч скачет по граням призмы и создает ряды точек;
- вращающееся зеркало – развертка формируется в виде эллиптической кривой, при этом каждая точка сканируется 2 раза;
- оптоволоконная подсистема – в отличие от названных механических методов оптоволоконный способ обеспечивает более стабильную геометрию сканирования, поскольку между оптическими каналами оборудования и оптоволокном связи фиксированы.
Ориентация и позиционирование
подсистема необходима для того, чтобы обеспечить для каждой точки измерение абсолютного значения ее положения в пространстве. Таким образом достигается высокая степень достоверности измерений, которая затем используется на практике.
Контроллер
Все элементы дидина должны работать в гармонии, чтобы создать точку облака. Для этого используется система управления, которая настраивает датчики и контролирует работу всех компонентов.
Хранилище информации
Результатом съемки является файл, содержащий координаты и дополнительную информацию. Поскольку технология может производить большое количество измерений, существует уникальное запоминающее устройство, в котором все цены сохраняются сразу после сбора и цифровой обработки.
Результат сканирования лидара
Практическое применение
Традиционные методы 3D-печати для изучения ландшафта, воздушного пространства или воды являются дорогостоящими и трудоемкими. Новые технологии более эффективны и поэтому используются в различных областях.
Моделирование ландшафта
Используя пульсирующий лазерный луч, можно изучать почвы, принимая во внимание все виды объектов, таких как трава, листья, деревья и движущиеся объекты.
В результате сразу же создается трехмерный контур местности. Скорость работы лидара для сканирования с БПЛА составляет более 4 000 м2 в минуту.
Фиксация ДТП, ЧП, несчастных случаев
Лидар работает в инфракрасном и ультрафиолетовом свете. Это полезно при сканировании объектов с внешним освещением, например, в случае аварии в ночное время.
Беспилотные летательные аппараты могут использоваться для получения полной картины произошедшего за один полет, независимо от времени суток.
Сельское хозяйство
Система трехмерного картирования помогает сельскому хозяйству, когда необходимо создать
БПЛА с лидаром могут собирать точные данные о свойствах почвы и топографии. Нет необходимости ждать подходящих погодных условий или использовать специальное оборудование для сбора данных.
Археология
Особенности ландшафта важны для научных целей. С помощью LIDAR для археологических исследований можно получить полную 3D-модель интересующей территории в течение 5-10 минут.
Современная технология LIDAR делает различные задачи дешевле, проще и быстрее. Позвоните своему администратору, чтобы он помог вам выбрать и купить LIDAR с доставкой и гарантией. Существуют следующие типы LIDAR
