De LiDAR (Lysdeteksjon og rekkevidde) er en fjernmålingssystem som sender laserpulser mot det som er foran oss og beregner hvor lang tid det tar før det reflekterte lyset går tilbake til sensoren. Fra denne informasjonen kan den få avstanden fra objekter, og ved å gjenta målingen i mange punkter kan den bygge en tredimensjonal representasjon av miljøet rundt oss. Det er en teknologi som vi har arvet fra den vitenskapelige verden, men som i dag også finner brede anvendelser i forbrukerverdenen, slik den er nå. lett å finne på smarttelefoner og robotstøvsugeresamt på systemer utviklet for selvkjørende biler. La oss bli nærmere kjent med henne.
Hvordan det fungerer LiDAR og forskjellene med RADAR
Navnet LiDAR kommer fra engelsk Lysdeteksjon og rekkeviddedet vil si deteksjon og måling av avstand ved hjelp av lys. Prinsippet ligner på RADAR, akronym for Radiodeteksjon og rekkevidde: sistnevnte, ved å sende ut radiobølger og måle tiden som går før signalet kommer tilbake etter å ha møtt et objekt, lar oss beregne avstanden det befinner seg på og i noen tilfeller også hastigheten og bevegelsesretningen. I LiDAR er imidlertid kilden en laser, en veldig konsentrert lysstråle preget av en presis bølgelengde. Ved å måle den såkalte ToF (Flytid), dvs. intervallet mellom emisjonen av pulsen og returen av lyset, kan sensoren fastslå hvor langt unna det den treffer er.
Imidlertid har lyset som brukes av LiDAR en mye kortere bølgelengde enn radiobølgene til RADAR. Dette lar deg oppnå mer presise målinger og skille mellom mindre detaljer, og få informasjon ikke bare om avstanden, men også om formen på gjenstandene som er identifisert.
En enkelt deteksjon kan da bli en del av en ekte tredimensjonal skanning av miljøet. Ved å gjenta pulsene kan systemet rekonstruere posisjonen til omkringliggende elementer og ved å observere endringene deres over tid, få informasjon om bevegelsen, hastigheten og jevn orientering av selve objektene: for eksempel kan det forstå hvordan de roterer og om de er vendt mot sensoren eller i motsatt retning.
Denne evnen avhenger også av hvordan laseren brukes. LiDAR-sensorene som finnes i enheter som noen smarttelefoner, sender ikke bare ut en enkelt stråle, men projiserer en lasernett. På denne måten kan de raskt samle mange informasjonspunkter og utvikle et mer presist bilde av omgivelsene. Resultatet kan for eksempel brukes til å lage en tredimensjonal virtuell modell av et rom, som du kan se fra følgende bilde.
Bruk i forbrukerelektronikk: hva er det for på smarttelefoner, AR-er og støvsugere
La oss prøve å gi litt konkretisering til denne teknologien ved å gjennomgå noen eksempler på bruk av LiDAR i forbrukerelektronikk. La oss starte med objektet som vi hele tiden har i lommen: det smarttelefoner. Flere og flere smarttelefoner på markedet har en LiDAR-sensor som finner applikasjon spesielt i databasert fotograferingsom bruker avansert AI-basert programvare og algoritmer for å behandle bilder og overvinne de fysiske begrensningene til kameraets maskinvare. LiDAR, som er i stand til å skanne omgivelsene i tre dimensjoner, lar den gi brikken som skal behandle de innhentede bildene verdifull informasjon om dybde som kan hjelpe for eksempel å få mer presise bilder, spesielt under dårlige lysforhold.
Et annet spesielt interessant felt er det av Augmented Realityeller AR: i dette tilfellet blir datagenererte bilder lagt over det vi ser i det virkelige miljøet gjennom smarttelefonskjermen.
Den samme evnen til å «se» plass utnyttes av robotstøvsuger. LiDAR kan hjelpe dem med å kartlegge rommene i hjemmet vårt, slik at de kan orientere seg i rengjøringsoperasjoner, og også gjenkjenne hindringer som lar roboten finne de beste rutene for å fullføre jobben.
I selvkjørende biler kan imidlertid LiDAR hjelpe med å bygge et detaljert kart over kjøretøyets omgivelser, identifisere terreng, veier, biler, mennesker, dyr og så videre.
LiDAR før det kom til oss
Før du begynner på forbrukerelektronikk, LiDAR var først og fremst et instrument for vitenskapelig bruk. Den har blitt brukt av fly og droner for å kartlegge jordoverflaten og brukes nå innen områder som topografi, arkeologi, geologi, seismologi, skogbruk og meteorologi. Systemer installert på fly kan produsere høyoppløselige kart og 3D-representasjoner av territoriet, mens spesifikke bølgelengder også tillater studiet av partikler, aerosoler og molekyler som er tilstede i atmosfæren.
Teknologien begynte å utvikle seg kort tid etter oppfinnelsen av laseren. I 1961 der Hughes Aircraft Company laget en første LiDAR-lignende system for satellittsporingsom kombinerer en laserstråle med instrumenter som er i stand til å beregne avstanden gjennom signalreturtiden. I de påfølgende årene fant LiDAR anvendelser innen meteorologi og atmosfærisk forskning, inntil det ble kjent for allmennheten under oppdraget Apollo 15 av 1971da en laserhøydemåler ble brukt til kartlegge månens overflate.
I dag, også takket være reduksjonen i produksjonskostnadene til sensorer, har den samme ideen kommet inn i objekter vi bruker hver dag. Husk dette neste gang du skal ta et portrettbilde med smarttelefonen.
