Технология лидар

• Преимущества лидаров
• Основные виды лазерных лидаров
• Измерение расстояний при помощи лидаров
• Сканирование лидарами
• Сферы применения лидаров

Терминология и принцип работы лидара

Термин «лидар» – это аббревиатура. Полное выражение на английском языке: light identification, detection and ranging. Перевод: световое обнаружение и идентификация дальности.

В основе технологии лежит получение и обработка данных о различных удаленных объектах при помощи оптической системы. Локатор использует свойство света отражаться и рассеиваться в зависимости от степени прозрачности среды. Прибор способен получать информацию о твердых предметах и о жидкости.

Достоинства устройств лидар:

• мгновенная мощность луча;
• когерентность излучения;
• низкие потери, обусловленные малой длиной волны.

В совокупности указанные характеристики сделали оборудование незаменимым при анализе среды на расстоянии до нескольких километров.

При работе лазерный луч отражается от поверхностей, возвращается к прибору и улавливается фотоприемником. Частота – до 150 000 импульсов в секунду. Аппарат запоминает время прохождения сигнала, на основе чего формирует координаты предмета в пространстве:

• удаленность;
• размеры;
• геометрические особенности и пр.

Создается точная информация о цели в виде набора 3-мерных точек.

Laser lidar выпускается в 2 основных видах:

• Микроимпульсные – обладают небольшой мощностью и допускаются к использованию без соблюдения особых мер безопасности.
• Устройства с высокой энергией излучения, рассчитанные на исследования атмосферы. Они определяют параметры облаков; атмосферное давление ;силу ветра; влажность; содержание газов в воздухе.

Независимо от варианта устройства принцип действия лидар основан на применении одних и тех же систем.

Измерение расстояния

В лазерном дальномере используются разные типы лазера.

Распространенные длины волн:

• топографические сканеры – 1064 нм;
• батиметрические – 532 нм;
• наземные коммерческие приборы – 600-1000 нм;
• наземное научное оборудование – 1500 нм.

Эти значения выбираются с учетом факторов:

• свойства окружающей среды;
• отражающая способность изучаемых мест;
• чувствительность детектора;
• конструктивные требования к технике;
• допустимая степень безопасности излучения для зрения.

Сканирование

Для определения не только расстояния, но и обзора цели измеряется множество точек. Методы функционирования сканирующего лидара:

• 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 нужна, чтобы для каждой точки измерялось абсолютное значение ее положения в пространстве. Так достигается высокая достоверность измерений, которая используется в дальнейшем на практике.

Контроллер

Все компоненты lidar должны работать согласованно, чтобы генерировать облака точек. Для этого используется система управления, которая выставляет параметры сенсоров и контролирует работу всех элементов.

Хранилище информации

Результаты исследований представляют собой файлы с координатами и дополнительной информацией. Техника способна генерировать большие объемы измерений, поэтому в них предусмотрены собственные накопители, где все значения сохраняются сразу после сбора и цифровой обработки.

Результат сканирования лидара

Практическое применение

Традиционные способы трехмерной съемки для изучения ландшафта, воздушного или водного пространства стоят дорого и занимают много времени. Новая технология эффективнее, поэтому применяется в разных областях.

Моделирование ландшафта

С помощью пульсирующего лазерного луча удается исследовать рельеф местности с учетом любых объектов – травы, листвы, деревьев, перемещающихся объектов.

Полученный топографический 3D-контур создается быстро. С помощью лидара для БПЛА сканирование ведется на скорости свыше 4 000 м2 в минуту.

Фиксация ДТП, ЧП, несчастных случаев

Lidar может работать в инфракрасном и ультрафиолетовом диапазоне. Это выручает, когда нет возможности сканировать предметы при внешнем свечении, например, в случае с авариями ночью.

С дроном получается составить полную картину произошедшего независимо от времени суток за один полет.

Сельское хозяйство

3-мерные системы картографирования помогают в сельском хозяйстве, когда нужно создать:

• ирригационную сеть;
• водозащитные сооружения;
• прочие вспомогательные объекты.

БПЛА с лидаром позволяет собрать точные данные об особенностях и рельефе почвы. При этом не надо ждать подходящую погоду и использовать специальную технику для сбора данных.

Археология

Характеристики ландшафта нужны для научных задач. При использовании lidar за 5-10 минут удается создать полную трехмерную модель интересующего места для дальнейших археологических исследований.

Современная технология lidar удешевляет, упрощает и ускоряет разные задачи. Звоните нашим менеджерам, чтобы они помогли выбрать и купить подходящий лидар с доставкой и гарантией. Мы реализуем следующие виды лидаров:

• Лидар Ouster OS0
• Лидар Ouster OS1
• Лидар Ouster OS2