fbpx
Назад

Технология лазерного измерения (LiDAR)

В основе технологии лазерного сканирования (Light Detection and Ranging - обнаружение и определение дальности с помощью света) лежит явление поглощения и рассеяния световых волн в оптически прозрачных средах. Простейший лидар представляет собой активную оптическую систему, которая посылает световой луч до объекта, а затем принимает его в отражённом виде, определяя расстояние по времени прохождения световой волны. Таким же образом работает и, например, лазерный дальномер, однако в отличие от него, лидар способен не просто измерять расстояние до объекта, но и определять его положение и конфигурацию за счёт более высокой частоты излучения, что подразумевает большее количество точек соприкосновения с объектом. В качестве источника излучения в современных лидарах как правило используется лазерный диод инфракрасного диапазона.

Преимущество лидаров перед ультразвуковыми датчиками состоит в более высокой скорости реакции и в более чёткой визуализации измерений, а в отличие от радиолокационных методов измерения, лидары меньше подвержены помехам и осуществляют более точную идентификацию объектов.

Помимо расстояния до объекта, с помощью лидара можно также фиксировать и угол отражённого излучения, что позволяет производить трёхмерное сканирование объекта. За счёт этого становится возможным практически мгновенное построение пространственной модели окружающей обстановки. Однако тут также важен угол обзора, плотность сканирования (количество точек в секунду) и расстояние измерения, чем эти значения больше, тем выше производительность лидара. Часто для улучшения оптических показателей в лидарах используются различные фильтры (туманный, сажевый и т.п.).  Кроме того, значительным фактором является возможность обработки сигнала на аппаратном уровне, т.е. до момента передачи информации на подключённый компьютер, поскольку благодаря этому мы можем получить скоростное формирование чётких очертаний наблюдаемых объектов ещё до полного анализа данных.

Сфера применения современных лидаров достаточно широка:

  • Геодезия и картография. С помощью относительно мощных лазерных лидаров, установленных на авианосителях и космических спутниках, можно определять рельеф местности даже с учётом горных склонов, покрытых растительностью.
  • Строительство и архитектура. Обмеры зданий и сооружений, а также составление их трёхмерных моделей.
  • Гидрография. Лидары в настоящее время активно используются для измерения глубин, для поиска скопления морских обитателей (будь то косяки рыб или стаи китов), для нахождения затонувших объектов и спасения утопающих, а также для обнаружения терпящих бедствие судов. Для глубинных измерений чаще всего применяются лидары на неодимовых лазерах с длиной волны 532нм.
  • Атмосферные измерения. Наиболее чувствительные лидары применяются для определения степени прозрачности атмосферы с целью вычисления уровня её загрязнённости, а если использовать т.н. дифференциальный лидар, излучатель которого может работать на разной длине волны, то можно также проводить дистанционный анализ содержания в воздухе различных газовых смесей и оценивать их концентрацию.
  • Машинное зрение. На данный момент лидары активно внедряются в разнообразные системы автоматического пилотирования, например, лидар, установленный на беспилотном транспортном средстве позволяет автопилоту идентифицировать препятствия, возникающие по ходу движения и эффективно их обходить. Для данной цели часто используются лидары кругового обзора, которые устанавливаются на поворотной платформе и производят панорамное сканирование окружающей обстановки.

Таковы основные области использования лидаров, но на этом они не исчерпываются. Сейчас всё чаще можно встретить примеры включения лидаров в различного рода бытовые приборы (например, в робот-пылесос) и мобильные устройства, такие как смартфоны. Разобраться в специфике систем лазерного сканирования и приобрести подходящую модель лидара Вам всегда готовы помочь специалисты компании «Лазерные компоненты».