Bilang isang konsepto, ang dekarado ay nasa paligid ng mga dekada. Gayunpaman, ang interes sa teknolohiyang ito ay lumago nang husto sa mga nagdaang taon, dahil ang mga sensor ay nagiging mas maliit, mas kumplikado, at ang saklaw ng mga produkto na may teknolohiya ng tutupar ay lumalawak nang higit pa.
Ang salitang lidar ay isang transliteration ng LIDAR (Light Detection and Ranging). Ito ay isang teknolohiya para sa pagkuha at pagproseso ng impormasyon tungkol sa mga malalayong bagay gamit ang mga aktibong sistema ng salamin sa mata na gumagamit ng mga phenomena ng ilaw na pagsasalamin at pagkalat sa transparent at semitransparent media. Ang Lidar bilang isang aparato ay katulad ng isang radar, samakatuwid ang application nito ay pagmamasid at pagtuklas, ngunit sa halip na mga alon sa radyo, tulad ng sa isang radar, gumagamit ito ng ilaw na nabuo sa napakaraming mga kaso ng isang laser. Ang term na tutupar ay madalas na ginagamit ng kapalit ng Ladar, na nangangahulugang detection ng laser at sumasaklaw, bagaman si Joe Buck, pinuno ng pagsasaliksik sa Coherent Technologies, na bahagi ng pagkakabahagi ng mga system space ng Lockheed Martin, ay nagsabing ang dalawang konsepto ay mula sa teknikal na pananaw na magkakaiba. "Kapag tiningnan mo ang isang bagay na maaaring maituring na isang malambot na bagay, tulad ng maliit na butil o isang aerosol sa hangin, ang mga eksperto ay may posibilidad na gumamit ng lidar kapag pinag-uusapan ang tungkol sa pagtuklas ng mga bagay na iyon. Kung titingnan mo ang mga solidong solidong bagay tulad ng isang kotse o puno, malamang ay nakasandal ka sa term na Ladar. " Para sa kaunting karagdagang impormasyon tungkol sa lidar mula sa isang pang-agham na pananaw, tingnan ang seksyon na "Lidar: Paano Ito Gumagana".
"Si Lidar ay naging paksa ng pagsasaliksik sa loob ng maraming dekada mula nang magsimula ito noong unang bahagi ng 1960," patuloy ni Buck. Gayunpaman, ang interes dito ay lumago nang kapansin-pansin mula pa noong pagsisimula ng siglong ito, salamat, una sa lahat, sa pag-unlad ng teknolohikal. Gumamit siya ng synthetic aperture rendering bilang isang halimbawa. Kung mas malaki ang teleskopyo, mas mataas ang resolusyon ng bagay na maaaring makuha. Kung kailangan mo ng napakataas na resolusyon, maaaring kailanganin ng mas malaking optikong sistema, na maaaring hindi masyadong praktikal mula sa isang praktikal na pananaw. Nalulutas ng Synthetic aperture imaging ang problemang ito sa pamamagitan ng paggamit ng isang gumagalaw na platform at pagproseso ng signal upang makakuha ng isang aktwal na siwang na maaaring mas malaki kaysa sa pisikal na siwang. Ang mga synthetic aperture radars (SARs) ay ginagamit sa loob ng maraming dekada. Gayunpaman, hindi hanggang sa unang bahagi ng 2000 na nagsimula ang mga praktikal na demonstrasyon ng synthetic aperture optical imaging, sa kabila ng katotohanang ang mga laser ay malawak na ginagamit noong panahong iyon. "Sa katunayan, tumagal ng mas maraming oras upang makabuo ng mga mapagkukunang optikal na magkakaroon ng sapat na katatagan sa isang malawak na hanay ng pagsasaayos … Ang pagpapabuti ng mga materyales, ilaw na mapagkukunan at detektor (ginamit sa mga tudar) ay nagpapatuloy. Hindi lamang ikaw ay may kakayahang gawin ang mga sukat na ito, nagagawa mong gawin ito sa maliliit na bloke, na ginagawang praktikal ang mga system sa mga tuntunin ng laki, timbang at pagkonsumo ng kuryente."
Nagiging madali at praktikal din upang mangolekta ng data mula sa tutupar (o impormasyon na nakolekta ng tutupar). Ayon sa kaugalian, naipon ito mula sa mga sensor ng sasakyang panghimpapawid, sabi ni Nick Rosengarten, pinuno ng Geospatial Exploitation Products Group sa BAE Systems. Gayunpaman, ngayon, ang mga sensor ay maaaring mai-install sa mga sasakyan sa lupa o kahit na sa mga backpacks, na nagpapahiwatig ng pagkolekta ng data ng tao. "Binubuksan nito ang isang buong host ng mga posibilidad, ang data ay maaari nang makolekta parehong sa loob at labas ng bahay," paliwanag ni Rosengarten. Si Matt Morris, Pinuno ng Geospatial Solutions sa Textron Systems, ay nagsabi, "Ang tutupar ay isang tunay na kamangha-manghang dataset dahil nagbibigay ito ng pinaka-detalyadong detalye sa ibabaw ng Earth. Nagbibigay ito ng isang mas detalyado at, kung gayon, mas maraming kulay ng imahe kaysa sa teknolohiya ng DTED (Digital Terrain Elevation Data), na nagbibigay ng impormasyon tungkol sa pagtaas ng ibabaw ng mundo sa ilang mga punto. Marahil ang isa sa pinakamakapangyarihang mga kaso ng paggamit na narinig ko mula sa aming mga customer sa militar ay ang senaryo ng pag-deploy sa hindi pamilyar na lupain, dahil kailangan nilang malaman kung saan sila pupunta … upang umakyat sa bubong o umakyat sa isang bakod. Hindi pinapayagan ng data ng DTED na makita mo ito. Hindi mo rin makikita ang mga gusali."
Sinabi ni Morris na kahit na ang ilang tradisyonal na mataas na resolusyon ng data ng lupain ay hindi papayagan kang makita ang mga tampok na ito. Ngunit pinapayagan ka ng tutupar na gawin ito dahil sa "puwang ng posisyon" nito - isang term na naglalarawan sa distansya sa pagitan ng mga posisyon na maaaring tumpak na maipakita sa array ng data. Sa kaso ng isang lidar, ang "pitch" ay maaaring mabawasan sa sentimetro, "upang malalaman mo nang eksakto ang taas ng bubong ng isang gusali o ang taas ng isang pader o ang taas ng isang puno. Talagang pinapataas nito ang antas ng kamalayan sa situasyon ng three-dimensional (3D). " Bilang karagdagan, ang halaga ng mga sensor ng tutupar ay bumababa tulad ng kanilang laki, na ginagawang mas abot-kaya ang mga ito. "Sampung taon na ang nakakalipas, ang mga system ng tutupar sensor ay napakalaki at napakamahal. Talagang nagkaroon sila ng mataas na pagkonsumo ng kuryente. Ngunit sa pagbuo nila, bumuti ang mga teknolohiya, naging maliit ang mga platform, nabawasan ang pagkonsumo ng enerhiya, at tumaas ang kalidad ng data na kanilang nabuo."
Sinabi ni Morris na ang pangunahing paggamit ng tutupar sa larangan ng militar ay sa pagpaplano ng 3D at pagsasanay sa mga misyon ng pagpapamuok. Halimbawa, ang produktong Lidar Analyst flight simulation na produkto ng kanyang kumpanya ay nagbibigay-daan sa mga gumagamit na kumuha ng maraming data at "mabilis na makabuo ng mga modelong 3D na ito, pagkatapos ay maaari nilang planuhin nang tumpak ang kanilang mga misyon." Totoo rin ito para sa mga pagpapatakbo sa lupa. Ipinaliwanag ni Morris: "Ang aming produkto ay ginagamit upang magplano ng mga ruta ng pagpasok at paglabas sa lugar ng target, at dahil ang hilaw na data ay mataas ang resolusyon, posible na magsagawa ng napaka tumpak na pagsusuri ng sitwasyon sa loob ng linya ng paningin."
Kasama ang Lidar Analyst, ang Textron ay gumawa ng RemoteView, isang produkto ng software ng pagtatasa ng imahe para sa militar at ahensya ng intelihensiya ng US. Ang RemoteView software ay maaaring gumamit ng iba't ibang mga mapagkukunan ng data, kabilang ang data ng lidar. Nagbibigay din ang BAE Systems ng software para sa geospatial analysis, ang pangunahing produkto nito ay ang SOCET GXP, na nagbibigay ng maraming kakayahan, kasama ang paggamit ng data ng lidar. Bilang karagdagan, ipinaliwanag ni Rosengarten na ang kumpanya ay bumuo ng teknolohiya ng GXP Xplorer, na isang application ng pamamahala ng data. Ang mga teknolohiyang ito ay lubos na angkop para sa mga aplikasyon ng militar. Halimbawa, binanggit ni Rosengarten ang isang tool para sa pagkalkula ng landing ng helicopter na bahagi ng SOCET GXP software. "Maaari itong kumuha ng data ng lidar at magbigay ng impormasyon sa mga gumagamit sa mga lugar sa lupa na maaaring sapat para mapunta ang isang helikopter." Halimbawa, maaari niyang sabihin sa kanila kung mayroong mga patayong hadlang sa paraan, tulad ng mga puno: "Maaaring gamitin ng mga tao ang tool na ito upang makilala ang mga lugar na maaaring pinakaangkop bilang isang lugar ng paglikas sa panahon ng mga krisis sa makatao." Ang Rosengarten ay naka-highlight din ng potensyal ng pag-tile, kung saan maraming mga data ng penutupar ang nakolekta mula sa isang tukoy na lugar at pinagtahi. Ginawa itong posible ng "pagtaas ng katapatan ng metadata ng sensor ng tutupar kasama ang software tulad ng application ng SOCET GXP ng BAE Systems, na maaaring gawing tumpak na mga zone sa lupa ang metadata, na kinakalkula gamit ang data ng geospatial. Ang proseso ay batay sa data ng lidar at hindi nakasalalay sa kung paano nakolekta ang data."
Paano ito gumagana: lidar
Gumagana ang Lidar sa pamamagitan ng pag-iilaw ng target na may ilaw. Maaaring gumamit ng ilaw ang tutupar sa nakikita, ultraviolet o malapit sa mga saklaw ng infrared. Ang prinsipyo ng pagpapatakbo ng tutupar ay simple. Ang bagay (ibabaw) ay naiilawan ng isang maikling ilaw na pulso, ang oras pagkatapos na ang signal ay bumalik sa pinagmulan ay sinusukat. Ang Lidar ay naglulunsad ng mabilis na maikling pulso ng laser radiation sa isang bagay (ibabaw) na may dalas na hanggang 150,000 pulso bawat segundo. Sinusukat ng isang sensor sa aparato ang oras sa pagitan ng paghahatid ng isang ilaw na pulso at ang pagsasalamin nito, sa pag-aakalang isang pare-pareho ang bilis ng ilaw na 299792 km / s. Sa pamamagitan ng pagsukat ng agwat ng oras na ito, posible na kalkulahin ang distansya sa pagitan ng lidar at isang hiwalay na bahagi ng bagay at, samakatuwid, bumuo ng isang imahe ng bagay batay sa posisyon na ito na may kaugnayan sa tutupar.
Paggugupit ng hangin
Samantala, itinuro ni Buck ang posibleng mga aplikasyon ng militar ng teknolohiya ng WindTracer ni Lockheed Martin. Ang teknolohiyang komersyal na WindTracer ay gumagamit ng lidar upang sukatin ang paggugupit ng hangin sa mga paliparan. Ang parehong proseso ay maaaring magamit sa larangan ng militar, halimbawa, para sa mga eksaktong airdrop. "Kailangan mong i-drop ang mga supply mula sa isang sapat na mataas na altitude, para dito inilalagay mo ang mga ito sa mga palyete at ihulog ang mga ito mula sa isang parachute. Ngayon tingnan natin kung saan sila nakarating? Maaari mong subukan at hulaan kung saan sila pupunta, ngunit ang problema ay habang bumababa ka, ang paggugupit ng hangin ay nagbabago ng direksyon sa iba't ibang mga altitude, "paliwanag niya. - At pagkatapos paano mo mahuhulaan kung saan lalapag ang papag? Kung masusukat mo ang hangin at ma-optimize ang tilapon, maaari kang maghatid ng mga suplay na may napakataas na kawastuhan."
Ginagamit din ang Lidar sa mga walang sasakyan na mga sasakyan sa lupa. Halimbawa, ang gumagawa ng mga awtomatikong sasakyan sa lupa (AHAs), Roboteam, ay lumikha ng isang tool na tinatawag na Top Layer. Ito ay isang 3D na pagmamapa at autonomous na teknolohiya ng nabigasyon na gumagamit ng tutupar. Ang Nangungunang Layer ay gumagamit ng tutupar sa dalawang paraan, sabi ni Shahar Abukhazira, pinuno ng Roboteam. Pinapayagan ng una ang real-time na pagmamapa ng mga nakapaloob na puwang. "Minsan ang video ay hindi sapat sa mga kondisyon sa ilalim ng lupa, halimbawa, maaaring ito ay masyadong madilim o ang pagpapakita ay lumala dahil sa alikabok o usok," dagdag ni Abukhazira. - Pinapayagan ka ng mga kakayahan ni Lidar na lumayo mula sa isang sitwasyon na may zero orientation at pag-unawa sa kapaligiran … ngayon ay nai-mapa niya ang silid, nai-mapa niya ang lagusan. Agad mong maiintindihan ang sitwasyon, kahit na wala kang nakikita at kahit na hindi mo alam kung nasaan ka."
Ang pangalawang paggamit ng lidar ay ang awtonomiya nito, na tumutulong sa operator na makontrol ang higit sa isang system sa anumang naibigay na sandali. "Ang isang operator ay maaaring makontrol ang isang AHA, ngunit may dalawang iba pang mga AHA na simpleng sumusubaybay at sumusunod sa isang kinokontrol na sasakyan," paliwanag niya. Gayundin, ang isang sundalo ay maaaring pumasok sa mga nasasakupang lugar at ang ANA ay sumusunod lamang sa kanya, iyon ay, hindi na kailangang magtabi ng mga sandata upang mapatakbo ang aparato. "Ginagawa nitong simple at madaling maunawaan ang trabaho." Ang mas malaking AHA Probot ng Roboteam ay mayroon ding board on board upang matulungan itong maglakbay nang malayo. "Hindi mo kakailanganin ang isang operator na pindutin ang isang pindutan sa loob ng tatlong araw sa isang hilera … gumagamit ka ng sensor ng tutupar upang sundin lamang ang mga sundalo, o sundin ang kotse, o kahit awtomatikong lumipat mula sa isang punto patungo sa isa pa, makakatulong ang tutupar sa mga sitwasyong ito. iwasan ang mga hadlang. " Inaasahan ni Abukhazira ang mga pangunahing tagumpay sa lugar na ito sa hinaharap. Halimbawa, nais ng mga gumagamit na magkaroon ng isang sitwasyon kung saan ang isang tao at isang ANA ay nakikipag-ugnayan tulad ng dalawang sundalo. “Wala kayo sa control ng bawat isa. Nagkatinginan kayo, tumatawag kayo, at kumikilos kayo nang eksakto sa nararapat. Naniniwala ako na sa isang kahulugan makukuha natin ang antas ng komunikasyon sa pagitan ng mga tao at mga system. Ito ay magiging mas mahusay. Naniniwala ako na ang mga tudong ay humantong sa amin sa direksyong iyon."
Pumunta tayo sa ilalim ng lupa
Inaasahan din ni Abukhazira na mapapabuti ng mga sensor ng tutupar ang mga operasyon sa mapanganib na mga kapaligiran sa ilalim ng lupa. Ang mga sensor ng Lidar ay nagbibigay ng karagdagang impormasyon kapag pagmamapa ng mga tunnel. Bilang karagdagan, napansin niya na kung minsan sa isang maliit at madilim na lagusan, maaaring hindi man mapagtanto ng operator na ang AHA ay humahantong sa maling direksyon. "Ang mga sensor ng Lidar ay gumagana tulad ng GPS sa real time at ipadama sa proseso ng isang video game. Maaari mong makita ang iyong system sa lagusan, alam mo kung saan ka pupunta sa real time."
Mahalagang tandaan na ang mga sensor ng tutupar ay isa pang mapagkukunan ng data at hindi dapat isaalang-alang na isang direktang kapalit ng radar. Napansin ni Buck na mayroong isang malaking pagkakaiba sa haba ng daluyong sa pagitan ng dalawang teknolohiya, na may kani-kanilang mga kalamangan at kawalan. Kadalasan ang pinakamahusay na solusyon ay ang paggamit ng parehong mga teknolohiya, halimbawa, pagsukat ng mga parameter ng hangin sa isang ulap ng aerosol. Ang mga mas maikling haba ng daluyong ng mga optical sensor ay nagbibigay ng mas mahusay na direksyong pagtuklas kumpara sa mas mahabang haba ng haba ng haba ng isang RF sensor (radar). Gayunpaman, ang mga katangian ng paghahatid ng himpapawid ay ibang-iba para sa dalawang uri ng mga sensor. "Ang radar ay may kakayahang dumaan sa ilang mga uri ng mga ulap na mahirap para makitungo ang isang lidar. Ngunit sa fog, halimbawa, ang lidar ay maaaring gumanap nang bahagyang mas mahusay kaysa sa radar."
Sinabi ni Rosengarten na pinagsasama ang lidar sa iba pang mga mapagkukunan ng ilaw tulad ng panchromatic data (kapag ang imaging gamit ang isang malawak na saklaw ng mga light wavelength) ay magbibigay ng isang kumpletong larawan ng lugar ng interes. Ang isang magandang halimbawa dito ay ang kahulugan ng isang landing site ng helicopter. Maaaring i-scan ni Lidar ang isang lugar at sabihin na mayroon itong zero slope, hindi alintana ang katotohanan na talagang tinitingnan niya ang lawa. Ang ganitong uri ng impormasyon ay maaaring makuha sa pamamagitan ng paggamit ng iba pang mga mapagkukunan ng ilaw. Naniniwala ang Rosengarten na ang industriya ay sa huli ay magiging teknolohiya ng fusing, pinagsasama-sama ang iba't ibang mga mapagkukunan ng visual at iba pang light data. "Makakahanap ito ng mga paraan upang dalhin ang lahat ng data sa ilalim ng isang payong … Ang pagkuha ng tumpak at komprehensibong impormasyon ay higit pa sa paggamit ng data ng lidar, ngunit isang kumplikadong gawain na kinasasangkutan ng lahat ng magagamit na mga teknolohiya."
