LIDAR, từ 4 đến 5 ngày qua, tất cả chúng ta đều nghe tin tức về công nghệ này chỉ vì hai công ty nổi tiếng một là Gã khổng lồ CNTT – Google và dịch vụ taxi đang phát triển nhanh – Uber đang tranh giành nó. Chà, tôi sẽ không đi sâu vào chi tiết về mối thù này, hay bất cứ điều gì như bảo vệ bất kỳ công ty nào hoặc bất kỳ sự thật nào như công ty nào đã phát minh ra thứ này hoặc được cấp bằng sáng chế cho thứ này, tất cả mối thù này bắt đầu như thế nào, v.v....
Nhưng chắc chắn blog này sẽ cung cấp cho bạn một số thông tin cơ bản về Công nghệ LIDAR và một số ứng dụng hiện tại của công nghệ này.
Công nghệ LIDAR là gì?
LIDAR, viết tắt của Light Detection and Ranging, là một phương pháp viễn thám sử dụng ánh sáng dưới dạng xung laze để đo phạm vi (khoảng cách thay đổi) tới Trái đất. Các xung ánh sáng này – kết hợp với các dữ liệu khác được ghi lại bởi hệ thống trên không – tạo ra thông tin ba chiều, chính xác về hình dạng của đối tượng mục tiêu và các đặc điểm bề mặt của nó.
Các hệ thống LIDAR cho phép các nhà khoa học và chuyên gia lập bản đồ kiểm tra cả môi trường tự nhiên và nhân tạo với độ chính xác, chính xác và linh hoạt. Các nhà khoa học của NOAA đang sử dụng LIDAR để tạo ra các bản đồ đường bờ biển chính xác hơn, tạo các mô hình độ cao kỹ thuật số để sử dụng trong các hệ thống thông tin địa lý, hỗ trợ các hoạt động ứng phó khẩn cấp và trong nhiều ứng dụng khác.
Các loại LIDAR
LIDAR trên không:
Với LIDAR trên không, hệ thống được lắp đặt trên máy bay cánh cố định hoặc máy bay trực thăng. Ánh sáng laser hồng ngoại được phát ra từ mặt đất và quay trở lại cảm biến LIDAR đang di chuyển trên không. Có hai loại cảm biến trong không khí:
- Địa hình – LIDAR địa hình thường sử dụng tia laser cận hồng ngoại để lập bản đồ vùng đất.
- Đo độ sâu – LIDAR đo độ sâu sử dụng ánh sáng xanh xuyên qua nước để đo độ cao đáy biển và đáy sông.
LIDAR trên mặt đất:
LIDAR mặt đất thu thập các điểm rất dày đặc và có độ chính xác cao, cho phép xác định chính xác các đối tượng. Những đám mây điểm dày đặc này có thể được sử dụng để quản lý cơ sở vật chất, tiến hành khảo sát đường cao tốc và đường sắt, thậm chí tạo mô hình thành phố 3D cho không gian bên ngoài và bên trong. Có 2 loại LIDAR trên mặt đất chính:
- Di động – LIDAR di động là tập hợp các đám mây điểm LIDAR từ một nền tảng di động. Các hệ thống LIDAR di động có thể bao gồm bất kỳ số lượng cảm biến LIDAR nào được gắn trên một phương tiện đang di chuyển.
- Tĩnh – LIDAR tĩnh là tập hợp các đám mây điểm LIDAR từ một vị trí tĩnh. Hệ thống LIDAR tĩnh được gắn trên giá ba chân hoặc thiết bị văn phòng phẩm, là hệ thống hình ảnh và phạm vi di động dựa trên tia laser. Các hệ thống này có thể thu thập các đám mây điểm LIDAR bên trong các tòa nhà cũng như bên ngoài. Các ứng dụng phổ biến của loại LIDAR này là kỹ thuật, khai thác mỏ, khảo sát và khảo cổ học.
Xem thêm: 36 Sự thật thú vị về Điện toán đám mây
Nó hoạt động như thế nào?
Nguyên tắc của LIDAR tương tự như Thiết bị đo khoảng cách điện tử (EMI), trong đó tia laze (xung hoặc sóng liên tục) được bắn ra từ một máy phát và năng lượng phản xạ được thu lại. Sử dụng thời gian di chuyển của tia laser này, khoảng cách giữa máy phát và gương phản xạ được xác định. Gương phản xạ có thể là vật thể tự nhiên hoặc gương phản xạ nhân tạo như lăng kính.
Có thể giải thích phép đo một cách đơn giản bằng phương trình sau:
Nói cách khác, cảm biến LIDAR hoạt động tương tự như công nghệ ra đa, nhưng thay vì sử dụng sóng vô tuyến, nó sử dụng các xung ánh sáng laze có tốc độ 10.000 lần mỗi giây. Một xung ánh sáng được phát ra và thời gian phát xạ chính xác của nó được ghi lại. Sự phản xạ của xung đó được phát hiện và thời gian tiếp nhận chính xác được ghi lại. Sử dụng tốc độ ánh sáng không đổi, độ trễ có thể được chuyển đổi thành khoảng cách "phạm vi nghiêng". Và tọa độ XYZ của bề mặt phản chiếu có thể được tính bằng cách sử dụng vị trí và hướng của cảm biến làm tham chiếu.
Danh sách bên dưới là các bộ phận trong Hệ thống LIDAR hoạt động cùng nhau để tạo ra kết quả có thể sử dụng được với độ chính xác cao:
- Laser – Laser được phân loại theo bước sóng của chúng. Laser có bước sóng 1550nm là một giải pháp thay thế phổ biến vì chúng không bị mắt tập trung và 'an toàn cho mắt' ở mức năng lượng cao hơn nhiều. Các bước sóng này được sử dụng cho mục đích phạm vi dài hơn và độ chính xác thấp hơn. Một ưu điểm khác của bước sóng 1550nm là chúng không hiển thị dưới kính nhìn ban đêm và do đó rất phù hợp với các ứng dụng quân sự.
- Cảm biến LIDAR – Nó quét mặt đất từ bên này sang bên kia khi máy bay bay. Cảm biến thường có dải màu xanh lục hoặc cận hồng ngoại.
- Đơn vị đo lường quán tính – theo dõi độ cao và vị trí của máy bay. Các biến này rất quan trọng để đạt được giá trị độ cao địa hình chính xác.
- Máy tính – nó được sử dụng cho các hệ thống quản lý và lưu trữ dữ liệu lưu trữ dữ liệu được cung cấp bởi quá trình quét của hệ thống.
- Máy quét và quang học – Tốc độ phát triển hình ảnh bị ảnh hưởng bởi tốc độ quét hình ảnh vào hệ thống.
- Thiết bị điện tử nhận và dò ảnh – Photo Detector là thiết bị đọc và ghi lại tín hiệu được trả về hệ thống.
- Đồng hồ có độ chính xác cao – ghi lại thời gian xung laze rời đi và quay trở lại máy quét.
- Hệ thống điều hướng và định vị – Máy thu GPS giúp theo dõi độ cao và vị trí của máy bay. Các biến này rất quan trọng để đạt được giá trị độ cao địa hình chính xác.
Có thể bạn cũng thích: Công cụ làm sạch dữ liệu ngoại tuyến tốt nhất
Tôi hy vọng rằng đến giờ bạn đã hiểu được công nghệ LIDAR là gì và mục đích của việc sử dụng công nghệ này là gì. Waymo mảng kinh doanh xe tự lái của Google đang sử dụng công nghệ này trên các phương tiện tự lái để giúp họ quét và phát hiện các chướng ngại vật trên đường và cùng với đó là một số tính toán phần mềm tiên tiến đưa ra kết quả dưới dạng thay đổi hướng mà phương tiện đang di chuyển. sau đó thực hiện. Và nếu chúng ta nói về Uber, công nghệ LIDAR đang được sử dụng trong những chiếc taxi không người lái của họ để tăng cường dịch vụ của họ cho người dân.
Phương pháp phát hiện vật cản bằng cách gửi tín hiệu, nhận phản xạ rồi tính toán sai lệch thời gian để biết vị trí của vật thể không phải là điều hoàn toàn mới trong giới công nghệ. Việc sử dụng đèn Laser trong phương pháp này cũng không phải là mới. Điểm mới ở đây là việc sử dụng và phát triển kỹ thuật này để sử dụng nó cho cơ chế xe tự lái.
Trong blog tiếp theo, tôi sẽ liệt kê một số lĩnh vực đang sử dụng công nghệ này và mục đích đạt được khi sử dụng Công nghệ LIDAR.