Ein Leitfaden darüber, was eigentlich LIDAR-Technologie ist!

LIDAR, in den letzten 4 bis 5 Tagen hören wir alle in den Nachrichten von dieser Technologie, nur weil zwei bekannte Unternehmen, eines der IT-Riesen – Google, und das andere der schnell wachsende Taxidienst Uber – darum streiten. Nun, ich gehe nicht auf Details dieser Fehde ein, oder auf irgendetwas wie die Verteidigung irgendeines Unternehmens oder irgendwelche Fakten, wie etwa welches Unternehmen das erfunden oder patentiert hat, wie diese ganze Fehde begann usw. usw. …

Aber sicherlich In diesem Blog erfahren Sie einige Fakten und Grundlagen zur LIDAR-Technologie und einige aktuelle Anwendungen dieser Technologie.

Was ist LIDAR-Technologie?

LIDAR steht für Light Detection and Ranging eine Fernerkundungsmethode, die Licht in Form eines gepulsten Lasers verwendet, um Entfernungen (variable Entfernungen) zur Erde zu messen. Diese Lichtimpulse erzeugen – kombiniert mit anderen vom luftgestützten System erfassten Daten – präzise, ​​dreidimensionale Informationen über die Form des Zielobjekts und seine Oberflächeneigenschaften.

LIDAR-Systeme ermöglichen Wissenschaftler und Kartierungsexperten können sowohl natürliche als auch vom Menschen geschaffene Umgebungen mit Genauigkeit, Präzision und Flexibilität untersuchen. NOAA-Wissenschaftler nutzen LIDAR, um genauere Küstenkarten zu erstellen, digitale Höhenmodelle zur Verwendung in geografischen Informationssystemen, zur Unterstützung bei Notfalleinsätzen und in vielen anderen Anwendungen zu erstellen.

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Arten von LIDAR

Luftgestütztes LIDAR:

Mit luftgestütztem LIDAR ist das System entweder in einem Starrflügler oder einem Hubschrauber installiert werden. Das Infrarot-Laserlicht wird zum Boden abgestrahlt und zum beweglichen luftgestützten LIDAR-Sensor zurückgeführt. Es gibt zwei Arten von luftgestützten Sensoren:

Topographisch – Topographisches LIDAR verwendet typischerweise einen Laser im nahen Infrarot, um das Land zu kartieren.

Bathymetrisch – Bathymetrisches LIDAR verwendet wasserdurchdringendes grünes Licht, um auch Messen Sie Meeresboden- und Flussbetthöhen.

Terrestrisches LIDAR:

Terrestrisches LIDAR sammelt sehr dichte und hochpräzise Punkte, was eine präzise Messung ermöglicht Identifizierung von Objekten. Diese dichten Punktwolken können zur Verwaltung von Einrichtungen, zur Durchführung von Autobahn- und Schienenvermessungen und sogar zur Erstellung von 3D-Stadtmodellen für Außen- und Innenräume verwendet werden. Es gibt zwei Haupttypen von terrestrischen LIDAR:

Mobil – Mobile LIDAR ist die Sammlung von LIDAR-Punktwolken von einer beweglichen Plattform. Mobile LIDAR-Systeme können eine beliebige Anzahl von LIDA umfassen An einem fahrenden Fahrzeug montierte R-Sensoren.

Statisch – Statisches LIDAR ist die Sammlung von LIDAR-Punktwolken von einem statischen Standort. Das statische LIDAR-System ist auf einem Stativ oder einem stationären Gerät montiert, bei dem es sich um ein tragbares, laserbasiertes Entfernungs- und Bildgebungssystem handelt. Diese Systeme können LIDAR-Punktwolken sowohl innerhalb als auch außerhalb von Gebäuden erfassen. Häufige Anwendungen für diese Art von LIDAR sind Ingenieurwesen, Bergbau, Vermessung und Archäologie.

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Wie funktioniert es?

Das Prinzip von LIDAR ähnelt dem elektronischen Distanzmessgerät (EMI), bei dem ein Laser (Impuls oder Dauerstrich) von einem Sender abgefeuert und die reflektierte Energie erfasst wird. Anhand der Laufzeit dieses Lasers wird der Abstand zwischen Sender und Reflektor bestimmt. Der Reflektor kann ein natürlicher Gegenstand oder ein künstlicher Reflektor wie ein Prisma sein.

Die Messung kann einfach mit der folgenden Gleichung erklärt werden:

Mit anderen Worten: LIDAR-Sensoren Sie funktioniert ähnlich wie die Radartechnologie, verwendet jedoch statt Radiowellen Laserlichtimpulse, die bis zu 10.000 Mal pro Sekunde schnell sind. Es wird ein Lichtimpuls ausgesendet und der genaue Zeitpunkt seiner Emission aufgezeichnet. Die Reflexion dieses Impulses wird erfasst und der genaue Empfangszeitpunkt aufgezeichnet. Mithilfe der konstanten Lichtgeschwindigkeit kann die Verzögerung in eine „Schrägentfernung“-Entfernung umgerechnet werden. Und die XYZ-Koordinate der reflektierenden Oberfläche kann anhand der Position und Ausrichtung des Sensors als Referenz berechnet werden.

Nachstehend sind die Teile eines LIDAR-Systems aufgeführt, die zusammenarbeiten, um hochpräzise, ​​brauchbare Ergebnisse zu erzielen:

Laser – Laser werden nach ihrer Wellenlänge kategorisiert. Laser mit einer Wellenlänge von 1550 nm sind eine gängige Alternative, da sie nicht vom Auge fokussiert werden und bei viel höheren Leistungsstufen „augensicher“ sind. Diese Wellenlängen werden für Zwecke mit größerer Reichweite und geringerer Genauigkeit verwendet. Ein weiterer Vorteil der Wellenlänge von 1550 nm besteht darin, dass sie unter Nachtsichtbrillen nicht sichtbar sind und sich daher gut für militärische Anwendungen eignen.

LIDAR-Sensoren – Sie scannen den Boden von einer Seite zur anderen, während das Flugzeug fliegt. Der Sensor befindet sich üblicherweise im grünen oder nahen Infrarotbereich.

Trägheitsmesseinheiten – verfolgt die Höhe und den Standort des Flugzeugs. Diese Variablen sind wichtig, um genaue Geländehöhenwerte zu erhalten.

Computer – werden für Datenspeicher- und Verwaltungssysteme verwendet speichert die Daten, die durch den vom System durchgeführten Scan bereitgestellt werden.

Scanner und Optik – Die Geschwindigkeit, mit der Bilder entwickelt werden können, wird durch die Geschwindigkeit beeinflusst, mit der sie in das System gescannt werden können.

Fotodetektor und Empfängerelektronik – Der Fotodetektor ist das Gerät, das das an das System zurückgegebene Signal liest und aufzeichnet.

Hochpräzise Uhr – zeichnet die Zeit auf, die der Laserimpuls verlässt und zum Scanner zurückkehrt .

Navigations- und Positionierungssysteme – GPS-Empfänger helfen dabei, die Höhe und den Standort des Flugzeugs zu verfolgen. Diese Variablen sind wichtig, um genaue Geländehöhenwerte zu erhalten.

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Ich hoffe, dass Sie inzwischen eine Vorstellung davon haben, was die LIDAR-Technologie ist ist und wozu dient der Einsatz dieser Technologie. Waymo, das selbstfahrende Autounternehmen von Google, nutzt diese Technologie in selbstfahrenden Fahrzeugen, um Hindernisse auf der Straße zu scannen und zu erkennen. Einige fortschrittliche Softwareberechnungen liefern die Ergebnisse in Form von Richtungsänderungen der fahrenden Fahrzeuge dann ausgeführt. Und wenn wir von Uber sprechen, wird die LIDAR-Technologie in ihren fahrerlosen Taxis eingesetzt, um ihre Dienste für die Menschen zu verbessern.

Die Methode, Hindernisse zu erkennen, indem Signale gesendet, die Reflexion empfangen und dann berechnet werden Der Zeitunterschied, um die Position des Objekts zu ermitteln, ist in der Technologiewelt nicht völlig neu. Auch die Verwendung von Laserlicht bei dieser Methode ist nicht neu. Was hier neu ist, ist der Einsatz und die Entwicklung dieser Technik, um sie für selbstfahrende Fahrzeugmechanismen zu nutzen.

Im nächsten Blog würde ich einige Bereiche auflisten, in denen diese Technologie eingesetzt wird, und den Zweck, den sie hat wird durch den Einsatz der LIDAR-Technologie erreicht.

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