As 'n konsep bestaan lidar al dekades lank. Die belangstelling in hierdie tegnologie het egter die afgelope jare skerp toegeneem namate sensors kleiner, meer kompleks word en die omvang van produkte met lidar -tegnologie al hoe meer uitbrei.
Die woord lidar is 'n transliterasie van LIDAR (Light Detection and Ranging). Dit is 'n tegnologie om inligting oor verre voorwerpe te verkry en te verwerk deur gebruik te maak van aktiewe optiese stelsels wat die verskynsels van ligweerkaatsing en verstrooiing gebruik in deursigtige en halfdeursigtige media. Lidar as 'n toestel is soortgelyk aan 'n radar, daarom is die toepassing daarvan waarneming en opsporing, maar in plaas van radiogolwe, soos in 'n radar, gebruik dit lig wat in die oorgrote meerderheid van die gevalle deur 'n laser opgewek word. Die term lidar word gereeld uitruilbaar gebruik met Ladar, wat staan vir laseropsporing en -reikwydte, hoewel Joe Buck, hoof van navorsing by Coherent Technologies, deel van Lockheed Martin se afdeling ruimtesisteme, sê dat die twee konsepte uit tegniese oogpunt verskil. 'As u na iets kyk wat as 'n sagte voorwerp beskou kan word, soos deeltjies of 'n aërosol in die lug, is kenners geneig om lidar te gebruik as hulle praat oor die opsporing van die voorwerpe. As u na vaste, vaste voorwerpe soos 'n motor of 'n boom kyk, neig u na die term Ladar. " Vir 'n bietjie meer inligting oor lidar vanuit 'n wetenskaplike oogpunt, sien die afdeling "Lidar: Hoe dit werk".
"Lidar is al dekades lank die onderwerp van navorsing sedert die begin daarvan in die vroeë 1960's," het Buck voortgegaan. Die belangstelling daarin het egter sedert die begin van hierdie eeu merkbaar gegroei, danksy die tegnologiese vooruitgang. Hy het 'n voorbeeld van sintetiese lensopening gebruik. Hoe groter die teleskoop, hoe hoër kan die resolusie van die voorwerp verkry word. As u 'n baie hoë resolusie benodig, is 'n baie groter optiese stelsel nodig, wat prakties moontlik nie baie prakties is nie. Sintetiese diafragmaoplossing los hierdie probleem op deur 'n bewegende platform en seinverwerking te gebruik om 'n werklike diafragma te verkry wat veel groter kan wees as die fisiese diafragma. Sintetiese diafragma radars (SAR's) is al dekades lank in gebruik. Dit was egter eers in die vroeë 2000's dat praktiese demonstrasies van optiese beelding van sintetiese diafragma begin het, ondanks die feit dat lasers destyds al wyd gebruik is. 'Trouens, dit het meer tyd geneem om optiese bronne te ontwikkel wat voldoende stabiliteit het oor 'n wye reeks aanpassings … Die verbetering van materiale, ligbronne en detektore (gebruik in lidars) duur voort. U het nie net die vermoë om hierdie metings te doen nie, u kan dit ook in klein blokke doen, wat die stelsels prakties maak in terme van grootte, gewig en kragverbruik."
Dit word ook makliker en meer prakties om data van die lidar te versamel (of inligting wat deur die lidar ingesamel word). Dit is tradisioneel saamgestel uit vliegtuigsensors, sê Nick Rosengarten, hoof van die Geospatial Exploitation Products Group by BAE Systems. Vandag kan sensors egter in grondvoertuie of selfs in rugsakke geïnstalleer word, wat menslike data -insameling impliseer. 'Dit bied 'n hele aantal moontlikhede; data kan nou binne en buite versamel word,' verduidelik Rosengarten. Matt Morris, hoof van Geospatial Solutions by Textron Systems, sê: 'Die lidar is 'n ongelooflike datastel omdat dit die mees gedetailleerde detail op die aardoppervlak bied. Dit gee 'n baie meer gedetailleerde en so te sê meer getinte beeld as DTED (Digital Terrain Elevation Data) tegnologie, wat inligting verskaf oor die hoogte van die aarde se oppervlak op sekere punte. Miskien is een van die kragtigste toepassings wat ek van ons militêre kliënte gehoor het, die scenario van ontplooiing op onbekende terrein, want hulle moet weet waarheen hulle gaan … om op 'n dak te klim of om 'n heining te klim. Met die DTED -data kan u dit nie sien nie. U sal nie eers die geboue sien nie.”
Morris het opgemerk dat selfs 'n paar tradisionele hoë-resolusie terreinhoogte-data u nie toelaat om hierdie funksies te sien nie. Maar met die lidar kan u dit doen vanweë die 'posisiespasiëring' - 'n term wat die afstand tussen posisies beskryf wat akkuraat in die data -skikking getoon kan word. In die geval van 'n lidar kan die "toonhoogte" tot sentimeter verminder word, "sodat u presies die hoogte van die dak van 'n gebou of die hoogte van 'n muur of die hoogte van 'n boom kan weet. Dit verhoog die vlak van driedimensionele (3D) situasiebewustheid werklik. " Boonop neem die koste van lidarsensors af, net soos hul grootte, wat dit meer bekostigbaar maak. 'Tien jaar gelede was lidar -sensorstelsels baie groot en baie duur. Hulle het regtig 'n hoë kragverbruik gehad. Maar namate hulle ontwikkel het, het tegnologie verbeter, platforms baie kleiner geword, energieverbruik afgeneem en die kwaliteit van die gegewens gegenereer."
Morris het gesê dat die belangrikste gebruik van die lidar op militêre gebied in 3D -beplanning en opleiding van gevegsopdragte is. Die Lidar Analyst -vlugsimulasieproduk van sy onderneming laat gebruikers byvoorbeeld toe om groot hoeveelhede data in te neem en 'vinnig hierdie 3D -modelle te genereer, dan kan hulle hul missies baie akkuraat beplan.' Dieselfde geld vir grondbedrywighede. Morris het verduidelik: "Ons produk word gebruik om toegangs- en uitgangsroetes na die doelgebied te beplan, en aangesien die rou data 'n hoë resolusie het, is dit moontlik om 'n baie akkurate analise van die situasie binne die siglyn te doen."
Saam met Lidar Analyst het Textron RemoteView ontwikkel, 'n sagteware -produk vir beeldontleding vir die Amerikaanse weermag en intelligensie -agentskappe. RemoteView -sagteware kan verskillende databronne gebruik, insluitend lidar -data. BAE Systems bied ook sagteware vir geospatiale analise, sy vlagskipproduk hier is SOCET GXP, wat baie moontlikhede bied, insluitend die gebruik van lidar -data. Daarbenewens het Rosengarten verduidelik dat die onderneming die GXP Xplorer -tegnologie ontwikkel het, 'n data -bestuurstoepassing. Hierdie tegnologieë is baie geskik vir militêre toepassings. Rosengarten het byvoorbeeld 'n instrument genoem vir die berekening van die helikopterlandingsone wat deel uitmaak van die SOCET GXP -sagteware. "Dit kan lidar -data neem en gebruikers inligting gee oor gebiede op die grond wat moontlik voldoende is vir 'n helikopter om te land." Hy kan hulle byvoorbeeld vertel of daar vertikale struikelblokke in die pad is, soos bome: "Mense kan hierdie hulpmiddel gebruik om gebiede te identifiseer wat die beste geskik is as 'n ontruimingspunt tydens humanitêre krisisse." Rosengarten het ook die potensiaal van teëls beklemtoon, waar verskeie liddatastelle uit 'n spesifieke gebied versamel en aanmekaar geheg word. Dit word moontlik gemaak deur “die groter getrouheid van lidarsensormetadata in kombinasie met sagteware soos BAE Systems se SOCET GXP -toepassing, wat metadata in presiese sones op die grond kan verander, bereken met behulp van geospatiale data. Die proses is gebaseer op lidar data en hang nie af van hoe die data versamel word nie."
Hoe dit werk: lidar
Lidar werk deur die teiken met lig te verlig. Die lidar kan lig gebruik in die sigbare, ultraviolet of naby infrarooi gebiede. Die beginsel van werking van die lidar is eenvoudig. Die voorwerp (oppervlak) word met 'n kort ligpuls verlig, die tyd waarna die sein na die bron terugkeer, word gemeet. Lidar stuur vinnige kort pulse van laserstraling op 'n voorwerp (oppervlak) met 'n frekwensie van tot 150 000 pulse per sekonde. 'N Sensor op die toestel meet die tyd tussen die oordrag van 'n ligpuls en die weerkaatsing daarvan, met 'n konstante ligspoed van 299792 km / s. Deur hierdie tydsinterval te meet, is dit moontlik om die afstand tussen die lidar en 'n aparte deel van die voorwerp te bereken en daarom 'n beeld van die voorwerp te bou op grond van die posisie daarvan relatief tot die lidar.
Wind skeer
Intussen het Buck gewys op moontlike militêre toepassings van Lockheed Martin se WindTracer -tegnologie. Die kommersiële tegnologie WindTracer gebruik lidar om windskuif op lughawens te meet. Dieselfde proses kan op militêre gebied gebruik word, byvoorbeeld vir presisie -lugdruppels. 'U moet voorrade van voldoende hoë hoogte aflaai, hiervoor sit u dit op pallets en laat dit uit 'n valskerm val. Kom ons kyk nou waar hulle beland? U kan probeer voorspel waarheen hulle sal gaan, maar die probleem is dat as u daal, die windskuif op verskillende hoogtes van rigting verander,”verduidelik hy. - En hoe voorspel u waar die palet sal beland? As u die wind kan meet en die baan kan optimaliseer, kan u voorrade met 'n baie hoë akkuraatheid lewer.
Lidar word ook in onbemande grondvoertuie gebruik. Die vervaardiger van outomatiese grondvoertuie (AHA's), Roboteam, het byvoorbeeld 'n instrument genaamd Top Layer geskep. Dit is 'n 3D -kartering en outonome navigasietegnologie wat lidar gebruik. Top Layer gebruik lidar op twee maniere, sê Shahar Abukhazira, hoof van Roboteam. Die eerste laat real-time kartering van geslote ruimtes toe. 'Soms is die video onvoldoende onder ondergrondse toestande, byvoorbeeld, dit kan te donker wees of die sigbaarheid versleg as gevolg van stof of rook,' het Abukhazira bygevoeg. - Lidar se vermoëns stel u in staat om weg te kom van 'n situasie met nul oriëntasie en begrip van die omgewing … nou karteer hy die kamer, hy karteer die tonnel. U kan die situasie onmiddellik verstaan, selfs as u niks sien nie, en selfs as u nie weet waar u is nie."
Die tweede gebruik van lidar is sy outonomie, wat die operateur help om meer as een stelsel op 'n gegewe oomblik te beheer. 'Een operateur kan een AHA beheer, maar daar is twee ander AHA's wat eenvoudig 'n voertuig wat deur mense beheer word, kan volg en volg,' verduidelik hy. Net so kan 'n soldaat die perseel binnegaan en die ANA volg hom eenvoudig, dit wil sê dat dit nie nodig is om wapens opsy te sit om die apparaat te bestuur nie. 'Dit maak die werk eenvoudig en intuïtief.' Roboteam se groter AHA Probot het ook 'n lidar aan boord om dit te help om lang afstande af te lê. 'U kan nie vereis dat 'n operateur drie dae agtereenvolgens op 'n knoppie druk nie … u gebruik 'n lidar -sensor om eenvoudig die soldate te volg, of die motor te volg, of selfs outomaties van een punt na 'n ander te beweeg, die lidar help vermy hindernisse. " Abukhazira verwag in die toekoms groot deurbrake op hierdie gebied. Gebruikers wou byvoorbeeld 'n situasie hê waarin 'n mens en 'n ANA soos twee soldate in wisselwerking tree. 'Julle is nie in beheer van mekaar nie. Julle kyk na mekaar, julle bel mekaar, en julle tree presies op soos julle moet. Ek glo dat ons in 'n sekere sin hierdie vlak van kommunikasie tussen mense en stelsels sal kry. Dit sal meer doeltreffend wees. Ek glo dat die lidars ons in daardie rigting lei."
Kom ons gaan ondergronds
Abukhazira hoop ook dat lidarsensors die bedrywighede in gevaarlike ondergrondse omgewings sal verbeter. Lidar -sensors bied bykomende inligting by die kartering van tonnels. Daarbenewens het hy opgemerk dat die operateur soms in 'n klein en donker tonnel nie eens besef dat die AHA in die verkeerde rigting lei nie. 'Lidar -sensors werk intyds soos GPS en laat die proses soos 'n videospeletjie voel. U kan u stelsel in die tonnel sien, u weet waarheen u intyds gaan."
Dit is opmerklik dat lidarsensors 'n ander bron van data is en nie as 'n direkte vervanging vir radar beskou moet word nie. Buck het opgemerk dat daar 'n groot verskil in golflengte is tussen die twee tegnologieë, wat hul eie voor- en nadele het. Die beste oplossing is dikwels om beide tegnologieë te gebruik, byvoorbeeld om windparameters met 'n aërosolwolk te meet. Korter golflengtes van optiese sensors bied beter rigtingopsporing in vergelyking met langer golflengtes van 'n RF -sensor (radar). Die transmissie -eienskappe van die atmosfeer verskil egter baie vir die twee tipes sensors. 'Die radar kan deur sekere soorte wolke gaan wat 'n lidar moeilik kan hanteer. Maar in mis, byvoorbeeld, kan lidar effens beter presteer as radar."
Rosengarten het gesê dat die kombinasie van die lidar met ander ligbronne, soos panchromatiese data (by beeldvorming met 'n wye reeks liggolflengtes) 'n volledige beeld van die belangstelling sal gee. 'N Goeie voorbeeld hier is die definisie van 'n helikopterlandingsplek. Lidar kan 'n gebied skandeer en sê dat dit 'n nul helling het, ongeag die feit dat hy eintlik na die meer kyk. Hierdie tipe inligting kan verkry word deur die gebruik van ander ligbronne. Rosengarten glo dat die bedryf uiteindelik tegnologieë sal versmelt, wat verskillende bronne van visuele en ander ligte data bymekaar bring. "Dit sal maniere vind om al die data onder een sambreel te bring … Om akkurate en omvattende inligting te kry, is meer as net die gebruik van lidar -data, maar 'n komplekse taak wat alle beskikbare tegnologieë behels."
