|
|
@@ -0,0 +1,90 @@
|
|
|
+# LIDAR
|
|
|
+
|
|
|
+Термин «лидар» – это аббревиатура. Полное выражение на английском языке: light identification, detection and ranging. Перевод: световое обнаружение и идентификация дальности.
|
|
|
+Лидар (LiDAR) - это метод удаленного зондирования, использующий свет для измерения расстояния до объекта.Лидар по сути своей является оптическим аналогом радара, использующим лазерные импульсы вместо радиоволн.
|
|
|
+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.
|
|
|
+
|
|
|
+## Принцип работы
|
|
|
+
|
|
|
+Впервые технология начала применяться еще в 60-е годы — тогда в сканерах lidar использовались лазеры, а сами устройства с этой технологией устанавливали на самолеты. Полноценно развернуть использование Lidar удалось лишь в 80-е, когда полученные с помощью сканеров данные можно было соотнести с информацией из систем GPS.
|
|
|
+Принцип работы схож с "бумерангом".В основе работы устройств типа lidar сканер лежит использование лазерных лучей. Сканер выпускает луч, который отражается от впереди стоящего объекта и возвращается в сканер. Зная скорость света (299 792 458 метров в секунду), они могут рассчитать, какое расстояние прошел луч до того, как отразился от объекта и вернулся в сканер. Обычно лидарные датчики могут генерировать по 1 000 000 таких импульсов в секунду, создавая таким образом массив точек, из которых в дальнейшем и строятся различные карты и модели.
|
|
|
+То есть лидар — это, простыми словами, лазерный дальномер. Он составляет точные карты местности из набора координат, которые получает во время расчета траектории лазерных лучей, выпущенных из специального сканера.
|
|
|
+
|
|
|
+**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.
|
|
|
+
|
|
|
+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.
|
|
|
+
|
|
|
+## Где используют LiDAR
|
|
|
+
|
|
|
+Сейчас технология лидар по-прежнему чаще всего используется для географических нужд и создания точных моделей и трехмерных карт местности. Хотя лидарами пользуются не только картографы, но и те ученые, кто изучает атмосферные явления. Например, климатологам LiDAR позволяет определять состав атмосферы и проводить исследование облаков, испарений, и на основе этих данных строить прогнозы по глобальному потеплению. Океанографы пользуются профессиональным лазерным дальномером для отслеживания береговой эрозии, а ботаники с помощью лидаров следят за состоянием лесов на Земле.
|
|
|
+LiDAR отлично подходит для изучения газового состава атмосферы, потому что разные газы поглощают лазерные лучи с различной интенсивностью. И запустив луч с самолета с определенной высоты и зная, на каком уровне находится поверхность в этой точке, принцип работы лидара позволяет узнать, какие газы преобладают в этом конкретном месте. Такое использование лидара уже называют DiAL, то есть LiDAR с дифференциальным поглощением.
|
|
|
+То, что часто называют «полицейским радаром», на деле оказывается лазерным сканером, с помощью которого хранители правопорядка определяют нарушителей скоростного режима. Подобные портативные приборы чаще всего используют длину волны 905 нм, что является дешевым, безопасным и эффективным решением.
|
|
|
+Помимо профессионального применения, точные датчики иногда используются и в более приземленных задачах. На основе данных с систем LiDAR строятся 3D-модели, проводятся 3D-сканирования различных объектов, а специалисты измеряют длину участков для кадастровых служб.
|
|
|
+
|
|
|
+
|
|
|
+## Вопросы
|
|
|
+
|
|
|
+1. Основные сферы работы, использующие лидар?
|
|
|
+
|
|
|
+ - **Географы, полицеские, 3D-моделлеры;**
|
|
|
+ - Учителя, врачи, пожарные;
|
|
|
+ - Бухгалтера, грузчики, переводчики;
|
|
|
+ - Нотариусы, актёры, шахтёр.
|
|
|
+
|
|
|
+2. Перечислите достоинства лидара.
|
|
|
+
|
|
|
+ - **мгновенная мощность луча;**
|
|
|
+ - **когерентность излучения;**
|
|
|
+ - **низкие потери, обусловленные малой длиной волны**
|
|
|
+ - луч намагничивает ценные подводные металлы
|
|
|
+
|
|
|
+
|
|
|
+## Список литературы
|
|
|
+
|
|
|
+
|
|
|
+
|
|
|
+
|
