Kontseptsiya sifatida lidar o'nlab yillar davomida mavjud edi. Biroq, so'nggi yillarda bu texnologiyaga qiziqish keskin oshdi, chunki datchiklar kichrayib, murakkablashib, lidar texnologiyali mahsulotlar ko'lami tobora kengayib bormoqda.
Lidar so'zi LIDAR (nurni aniqlash va diapazoni) transliteratsiyasi. Bu shaffof va yarim shaffof muhitda yorug'likning aks etishi va tarqalish hodisalarini ishlatadigan faol optik tizimlar yordamida uzoq ob'ektlar haqidagi ma'lumotlarni olish va qayta ishlash texnologiyasi. Lidar qurilma sifatida radarga o'xshaydi, shuning uchun uning qo'llanilishi kuzatish va aniqlashdir, lekin radio to'lqinlar o'rniga, radarda bo'lgani kabi, aksariyat hollarda lazer yordamida yaratilgan nurdan foydalanadi. Lidar atamasi tez -tez Ladar bilan almashtiriladi, bu lazerni aniqlash va diapazonni anglatadi, garchi Lockheed Martin kosmik tizimlari bo'limining bir qismi bo'lgan Coherent Technologies tadqiqot boshlig'i Jo Bak, bu ikki tushuncha texnik nuqtai nazardan farq qiladi. "Havodagi zarrachalar yoki aerozol kabi yumshoq narsa deb hisoblanishi mumkin bo'lgan narsaga qarasangiz, mutaxassislar bu narsalarni aniqlash haqida gapirganda lidardan foydalanadilar. Agar siz mashina yoki daraxt kabi qattiq va qattiq narsalarga qarasangiz, siz Ladar so'ziga moyil bo'lasiz. Lidar haqida ilmiy nuqtai nazardan biroz ko'proq ma'lumot olish uchun "Lidar: qanday ishlaydi" bo'limiga qarang.
"Lidar 1960 -yillarning boshlarida paydo bo'lganidan beri o'nlab yillar davomida tadqiqot mavzusi bo'lib kelgan", deb davom etdi Bak. Biroq, unga qiziqish, birinchi asrning boshidan boshlab, texnologik taraqqiyot tufayli sezilarli darajada oshdi. U misol sifatida sintetik diafragma tasvirini ishlatgan. Teleskop qanchalik katta bo'lsa, ob'ektning o'lchamlari shunchalik yuqori bo'ladi. Agar sizga juda yuqori aniqlik kerak bo'lsa, unda ancha katta optik tizim kerak bo'lishi mumkin, bu amaliy nuqtai nazardan unchalik amaliy bo'lmasligi mumkin. Sintetik diafragma tasviri bu muammoni harakatlanuvchi platforma va signallarni qayta ishlash yordamida hal qiladi, bu diafragmaning o'lchamidan ancha katta bo'lishi mumkin. Sintetik diafragma radarlari (SAR) o'nlab yillar davomida ishlatilgan. Biroq, 2000 -yillarning boshlariga kelib, sintetik diafragmaning optik tasvirlashining amaliy namoyishlari, o'sha paytlarda lazerlar allaqachon ishlatilganiga qaramay, boshlandi. "Aslida, keng ko'lamli sozlashda etarlicha barqarorlikka ega bo'lgan optik manbalarni ishlab chiqish uchun ko'proq vaqt kerak bo'ldi … Materiallar, yorug'lik manbalari va detektorlarni takomillashtirish davom etmoqda. Sizda nafaqat bu o'lchovlarni bajarish qobiliyati bor, balki siz ularni kichik bloklarda bajarishingiz mumkin, bu esa tizimlarni o'lchamlari, vazni va quvvat sarfi jihatidan amaliy qiladi."
Bundan tashqari, lidardan (yoki lidar to'plagan ma'lumotlardan) ma'lumotlarni yig'ish osonroq va amaliyroq bo'ladi. An'anaga ko'ra, u samolyot datchiklaridan yig'ilgan, - deydi BAE Systems kompaniyasining geografik ekspluatatsiya mahsulotlari guruhi rahbari Nik Rosengarten. Biroq, bugungi kunda datchiklarni er usti transport vositalariga yoki hatto ryukzaklarga o'rnatish mumkin, bu esa odamlarning ma'lumotlarini yig'ishni nazarda tutadi. "Bu ko'plab imkoniyatlarni ochib beradi, endi ma'lumotlarni ichki va tashqi makonda to'plash mumkin", deb tushuntirdi Rosengarten. Textron Systems Geospatial Solutions boshlig'i Mett Morris shunday deydi: “Lidar - bu haqiqatan ham ajoyib ma'lumotlar to'plami, chunki u Yer yuzasida eng batafsil ma'lumotlarni beradi. Bu er yuzasining ma'lum nuqtalarda ko'tarilishi haqida ma'lumot beradigan DTED (Digital Terrain Elevation Data) texnologiyasiga qaraganda ancha aniqroq va aytganda ko'proq rangli tasvirni beradi. Ehtimol, bizning harbiy mijozlarimizdan eshitgan eng kuchli holatlardan biri bu notanish erlarda joylashtirish ssenariysi, chunki ular qaerga borishni bilishlari kerak … tomga chiqish yoki devorga chiqish. DTED ma'lumotlari buni ko'rishga imkon bermaydi. Siz hatto binolarni ham ko'rmaysiz ».
Morrisning ta'kidlashicha, hatto ba'zi an'anaviy yuqori aniqlikdagi er balandligi ma'lumotlari ham sizga bu xususiyatlarni ko'rishga imkon bermaydi. Ammo lidar buni "pozitsiyalar oralig'i" tufayli bajarishga imkon beradi - bu ma'lumotlar massivida aniq ko'rsatilishi mumkin bo'lgan pozitsiyalar orasidagi masofani tavsiflaydi. Agar lidar bo'lsa, "qadam" ni santimetrgacha qisqartirish mumkin, "shuning uchun siz binoning tomining balandligini yoki devorning balandligini yoki daraxtning balandligini aniq bilib olishingiz mumkin. Bu haqiqatan ham uch o'lchovli (3D) vaziyatni anglash darajasini oshiradi. " Bundan tashqari, lidar datchiklarining narxi ularning hajmiga qarab kamaymoqda, bu esa ularni yanada arzonroq qilishiga olib keladi. "O'n yil oldin, lidar sensorli tizimlar juda katta va juda qimmat edi. Ular haqiqatan ham yuqori quvvat sarfiga ega edilar. Ammo ular rivojlanib borgan sari texnologiyalar yaxshilandi, platformalar ancha kichiklashdi, energiya sarfi kamaydi va ular ishlab chiqargan ma'lumotlarning sifati oshdi ".
Morrisning aytishicha, harbiy sohada lidarning asosiy ishlatilishi 3D -rejalashtirish va jangovar topshiriqlarni o'qitishdir. Masalan, uning kompaniyasi Lidar Analyst -ning parvoz simulyatsiyasi mahsuloti foydalanuvchilarga katta hajmdagi ma'lumotlarni olish va "bu 3D modellarni tezda ishlab chiqarish, keyin ular o'z missiyalarini juda aniq rejalashtirishlari" imkonini beradi. Xuddi shu narsa er usti operatsiyalari uchun ham amal qiladi. Morris tushuntirdi: "Bizning mahsulotimiz maqsadli hududga kirish va chiqish yo'llarini rejalashtirish uchun ishlatiladi va ma'lumotlarning aniqligi yuqori bo'lganligi sababli, vaziyatni ko'rish chizig'ida juda aniq tahlil qilish mumkin".
Textron Lidar tahlilchisi bilan bir qatorda AQSh harbiy va razvedka idoralari uchun tasvirni tahlil qilish dasturiy mahsuloti RemoteViewni ishlab chiqdi. RemoteView dasturi turli xil ma'lumot manbalaridan, shu jumladan lidar ma'lumotlaridan foydalanishi mumkin. BAE Systems shuningdek, geografik makonni tahlil qilish uchun dasturiy ta'minotni taqdim etadi, bu erda uning asosiy mahsuloti SOCET GXP bo'lib, u ko'plab imkoniyatlarni, shu jumladan lidar ma'lumotlaridan foydalanishni ta'minlaydi. Bundan tashqari, Rosengarten kompaniyada ma'lumotlarni boshqarish dasturi bo'lgan GXP Xplorer texnologiyasi ishlab chiqilganini tushuntirdi. Bu texnologiyalar harbiy dasturlar uchun juda mos keladi. Masalan, Rosengarten, SOCET GXP dasturiga kiruvchi vertolyotlarning qo'nish zonasini hisoblash vositasini eslatib o'tdi. "Bu lidar ma'lumotlarini olishi va foydalanuvchilarga vertolyot qo'nishi uchun etarli bo'lishi mumkin bo'lgan joylar haqida ma'lumot berishi mumkin." Masalan, u daraxtlar kabi vertikal to'siqlar borligini aytishi mumkin: "Odamlar bu vositadan foydalanib, gumanitar inqiroz paytida evakuatsiya nuqtasi sifatida eng mos keladigan joylarni aniqlashlari mumkin". Rosengarten, shuningdek, ma'lum bir joydan bir nechta lidar ma'lumotlar to'plami yig'ilib, bir -biriga tikilgan holda, plitka qo'yish imkoniyatini ham ta'kidladi. Bunga "gear -fazoviy ma'lumotlar yordamida hisoblangan metadatani erdagi aniq zonalarga aylantira oladigan BAE Systems" SOCET GXP ilovasi kabi dasturiy ta'minot bilan birgalikda lidar sensori metadata -larining aniqligi oshdi. Jarayon lidar ma'lumotlariga asoslangan va ma'lumotlar qanday to'planishiga bog'liq emas."
Qanday ishlaydi: lidar
Lidar nishonni yorug'lik bilan yoritib ishlaydi. Lidar yorug'likni ko'rinadigan, ultrabinafsha yoki infraqizil diapazon yaqinida ishlatishi mumkin. Lidarning ishlash printsipi oddiy. Ob'ekt (sirt) qisqa yorug'lik zarbasi bilan yoritiladi, signalning manbaga qaytish vaqti o'lchanadi. Lidar ob'ektga (sirtga) sekundiga 150 000 impulsgacha bo'lgan tez qisqa lazerli nurlanish impulslarini ishga tushiradi. Qurilmadagi sensor yorug'lik tezligini 299792 km / s tezlikda qabul qilib, yorug'lik impulsining uzatilishi va uning aksi o'rtasidagi vaqtni o'lchaydi. Bu vaqt oralig'ini o'lchab, lidar va ob'ektning alohida qismi orasidagi masofani hisoblash va shuning uchun lidarga nisbatan uning pozitsiyasidan kelib chiqib, ob'ekt tasvirini yaratish mumkin.
Shamol qaychi
Bu orada, Bak Lockheed Martin WindTracer texnologiyasining harbiy qo'llanilishi mumkinligini ko'rsatdi. WindTracer tijorat texnologiyasi lidar yordamida aeroportlarda shamol kesilishini o'lchaydi. Xuddi shu jarayonni harbiy sohada ham ishlatish mumkin, masalan, aniq aerodromlar uchun. Siz etkazib berishni etarli balandlikdan tashlab qo'yishingiz kerak, buning uchun siz ularni taglikka qo'yasiz va parashyutdan tashlaysiz. Endi ko'raylik, ular qayerga qo'nadilar? Siz ular qayerga borishini taxmin qilib ko'rishingiz mumkin, lekin muammo shundaki, siz tushayotganingizda, shamol siljishi turli balandliklarda yo'nalishini o'zgartiradi”, - deya tushuntirdi u. - Va keyin taglik qayerga tushishini qanday taxmin qilasiz? Agar siz shamolni o'lchay olsangiz va traektoriyani optimallashtira olsangiz, u holda siz materiallarni juda yuqori aniqlikda etkazib bera olasiz”.
Lidar uchuvchisiz er usti transportida ham ishlatiladi. Masalan, avtomatik er usti transport vositalarini (AHA) ishlab chiqaruvchi Roboteam yuqori qatlam deb nomlangan asbobni yaratdi. Bu lidar ishlatadigan 3D xaritalash va avtonom navigatsiya texnologiyasi. Yuqori qatlam lidarni ikki xil usulda ishlatadi, - deydi Roboteam rahbari Shahar Abuxazira. Birinchisi, yopiq joylarni real vaqtda xaritalash imkonini beradi. "Ba'zida video er osti sharoitida etarli emas, masalan, juda qorong'i bo'lishi yoki chang yoki tutun tufayli ko'rish yomonlashishi mumkin", - deya qo'shimcha qildi Abuxazira. - Lidarning imkoniyatlari atrof -muhitni nolga yo'naltiruvchi va tushunadigan vaziyatdan qochishga imkon beradi … hozir u xonani, tunnelni xaritaga tushiradi. Siz hech narsani ko'rmasangiz ham, qaerda ekanligingizni bilmasangiz ham, vaziyatni darhol tushunishingiz mumkin."
Lidardan ikkinchi foydalanish - bu avtonomiya, bu operatorga har qanday vaqtda bir nechta tizimni boshqarishga yordam beradi. "Bitta operator bitta AHAni boshqarishi mumkin, lekin boshqa ikkita AHA bor, ular oddiy odam boshqaradigan mashinani kuzatadi va kuzatadi", deb tushuntirdi u. Xuddi shunday, askar binoga kirishi mumkin va ANA uning orqasidan ergashadi, ya'ni asbobni ishlatish uchun qurolni chetga surishning hojati yo'q. "Bu ishni sodda va intuitiv qiladi." Roboteam -ning kattaroq AHA Probotida uzoq masofalarga sayohat qilish uchun bortida lidar ham bor. "Siz operatordan ketma -ket uch kun davomida tugmachani bosishni talab qila olmaysiz … siz askarlarni kuzatib borish, mashinaga ergashish, hatto avtomatik ravishda bir nuqtadan boshqasiga o'tish uchun lidar sensori ishlatasiz. Bu holatlar. to'siqlardan qoching ". Abuxazira kelajakda bu sohada katta yutuqlarni kutmoqda. Masalan, foydalanuvchilar odam va ANA ikki askar kabi ta'sir o'tkazadigan vaziyatga ega bo'lishni xohlashdi. "Siz bir -biringizni nazorat qilmaysiz. Siz bir -biringizga qaraysiz, bir -biringizga qo'ng'iroq qilasiz va aynan kerakli tarzda harakat qilasiz. Men ishonamanki, qaysidir ma'noda biz odamlar va tizimlar o'rtasidagi aloqa darajasiga erishamiz. Bu yanada samarali bo'ladi. Menimcha, lidarlar bizni bu tomonga olib bormoqda ".
Er ostiga boraylik
Abuxazira, shuningdek, lidar sensorlar xavfli er osti muhitida ishlashni yaxshilaydi deb umid qiladi. Lidar datchiklari tunnel xaritasini tuzishda qo'shimcha ma'lumot beradi. Bundan tashqari, u ba'zida kichik va qorong'i tunnelda operator AHA noto'g'ri yo'nalishda ketayotganini sezmasligi ham mumkinligini payqadi. "Lidar sensorlari real vaqtda GPS kabi ishlaydi va bu jarayonni video o'yin kabi his qiladi. Siz tunnelda o'z tizimingizni ko'rishingiz mumkin, real vaqtda qaerga ketayotganingizni bilasiz."
Ta'kidlash joizki, lidar sensorlari ma'lumotlarning yana bir manbai bo'lib, ularni radarlarning to'g'ridan -to'g'ri o'rnini bosuvchi deb hisoblash mumkin emas. Buk texnologiya o'rtasida to'lqin uzunligida katta farq borligini payqadi, ular o'z afzalliklari va kamchiliklariga ega. Ko'pincha eng yaxshi echim - bu ikkala texnologiyadan foydalanish, masalan, shamol parametrlarini aerozolli bulut bilan o'lchash. Qisqa to'lqin uzunlikdagi optik datchiklar chastotali sensorning (radar) to'lqin uzunliklariga qaraganda yaxshiroq yo'nalishni aniqlashni ta'minlaydi. Biroq, ikki turdagi sensorlar uchun atmosferaning uzatish xususiyatlari juda farq qiladi. Radar ma'lum turdagi bulutlardan o'tishga qodir, bu esa lidar uchun qiyin bo'ladi. Ammo, masalan, tuman sharoitida lidar radardan ko'ra yaxshiroq ishlashi mumkin.
Rosengartenning aytishicha, lidarni boshqa yorug'lik manbalari bilan birlashtirish, masalan, panxromatik ma'lumotlar (yorug'lik to'lqinlarining keng diapazonidan foydalangan holda tasvirlashda), qiziqish doirasi haqida to'liq tasavvur beradi. Bu erda vertolyot qo'nadigan joyning ta'rifi yaxshi misol bo'la oladi. Lidar maydonni skanerlashi va ko'lga qarayotganidan qat'i nazar, uning nol qiyaligi yo'qligini aytishi mumkin. Bunday ma'lumotni boshqa yorug'lik manbalaridan foydalanish orqali olish mumkin. Rosengarten, sanoat oxir -oqibat, vizual va boshqa yorug'lik ma'lumotlarining turli manbalarini birlashtiradigan texnologiyalarni birlashtiradi, deb hisoblaydi. "U barcha ma'lumotlarni bitta soyabon ostiga qo'yish usullarini topadi … To'g'ri va keng qamrovli ma'lumotni olish - bu faqat lidar ma'lumotlarini ishlatishdan boshqa narsa emas, balki barcha mavjud texnologiyalarni o'z ichiga olgan murakkab vazifadir".
