Una guida su cosa è realmente la tecnologia LIDAR!

LIDAR, da 4 a 5 giorni, sentiamo tutti parlare di questa tecnologia nelle notizie solo perché due famose aziende, una gigante dell'IT - Google e l'altra il servizio di taxi in rapida crescita - Uber, stanno litigando per questo. Beh, non entrerò nei dettagli di questa faida, o qualcosa come la difesa di qualcuno dell'azienda o di fatti come quale azienda ha inventato questo o brevettato questo, come è iniziata tutta questa faida ecc. Ecc...

Ma sicuramente questo blog ti fornirà alcuni fatti, come alcune nozioni di base sulla tecnologia LIDAR e alcune applicazioni attuali di questa tecnologia.

Cos'è la tecnologia LIDAR?

LIDAR, sta per Light Detection and Ranging, è un metodo di telerilevamento che utilizza la luce sotto forma di un laser pulsato per misurare le distanze (distanze variabili) dalla Terra. Questi impulsi luminosi, combinati con altri dati registrati dal sistema aereo, generano informazioni tridimensionali precise sulla forma dell'oggetto bersaglio e sulle sue caratteristiche superficiali.

I sistemi LIDAR consentono scienziati e professionisti della mappatura per esaminare sia gli ambienti naturali che quelli artificiali con accuratezza, precisione e flessibilità. Gli scienziati della NOAA stanno utilizzando LIDAR per produrre mappe della costa più accurate, creare modelli di elevazione digitali da utilizzare nei sistemi di informazione geografica, per assistere nelle operazioni di risposta alle emergenze e in molte altre applicazioni.

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Tipi di LIDAR

LIDAR aereo:

Con il LIDAR aereo, il sistema è installato su un aereo ad ala fissa o su un elicottero. La luce laser infrarossa viene emessa verso il suolo e restituita al sensore LIDAR in volo in movimento. Esistono due tipi di sensori aerei:

Topografico – Il LIDAR topografico utilizza in genere un laser nel vicino infrarosso per mappare il territorio.

Batimetrico – Il LIDAR batimetrico utilizza la luce verde che penetra l'acqua anche per misurare le elevazioni del fondale marino e del letto dei fiumi.

LIDAR terrestre:

Il LIDAR terrestre raccoglie punti molto densi e altamente accurati, che consentono identificazione degli oggetti. Queste dense nuvole di punti possono essere utilizzate per gestire strutture, condurre rilievi autostradali e ferroviari e persino creare modelli di città 3D per spazi esterni ed interni. Esistono 2 tipi principali di LIDAR terrestre:

Mobile – Il LIDAR mobile è la raccolta di nuvole di punti LIDAR da una piattaforma in movimento. I sistemi LIDAR mobili possono includere un numero qualsiasi di LIDA Sensori R montati su un veicolo in movimento.

Statico – Il LIDAR statico è la raccolta di nuvole di punti LIDAR da una posizione statica. Il sistema LIDAR statico è montato su un treppiede o un dispositivo fisso che è un sistema di rilevamento e imaging portatile basato su laser. Questi sistemi possono raccogliere nuvole di punti LIDAR sia all'interno degli edifici che all'esterno. Le applicazioni comuni per questo tipo di LIDAR sono l'ingegneria, l'estrazione mineraria, la topografia e l'archeologia.

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Come funziona?

Il principio del LIDAR è simile allo strumento elettronico di misurazione della distanza (EMI), in cui un laser (impulso o onda continua) viene emesso da un trasmettitore e l'energia riflessa viene catturata. Utilizzando il tempo di percorrenza di questo laser viene determinata la distanza tra il trasmettitore e il riflettore. Il riflettore potrebbe essere un oggetto naturale o un riflettore artificiale come un prisma.

La misurazione può essere spiegata semplicemente con la seguente equazione:

In altre parole, sensori LIDAR Funziona in modo simile alla tecnologia radar, ma invece di utilizzare le onde radio, utilizza impulsi di luce laser che vanno fino a 10.000 volte al secondo. Viene emesso un impulso luminoso e viene registrato l'orario preciso della sua emissione. Viene rilevata la riflessione di tale impulso e viene registrato l'orario preciso di ricezione. Utilizzando la velocità costante della luce, il ritardo può essere convertito in una distanza “slant range”. Inoltre, le coordinate XYZ della superficie riflettente possono essere calcolate utilizzando la posizione e l'orientamento del sensore come riferimento.

Di seguito sono elencate le parti di un sistema LIDAR che lavorano insieme per produrre risultati altamente accurati e utilizzabili:

Laser – I laser sono classificati in base alla loro lunghezza d'onda. I laser con una lunghezza d’onda di 1550 nm rappresentano un’alternativa comune poiché non sono focalizzati dall’occhio e sono “sicuri per gli occhi” a livelli di potenza molto più elevati. Queste lunghezze d'onda vengono utilizzate per scopi con portata più lunga e precisione inferiore. Un altro vantaggio delle lunghezze d'onda di 1550 nm è che non si vedono sotto gli occhiali per la visione notturna e sono quindi adatti per applicazioni militari.

Sensori LIDAR: scansionano il terreno da un lato all'altro mentre l'aereo vola. Il sensore è comunemente nelle bande del verde o del vicino infrarosso.

Unità di misurazione inerziale: traccia l'altitudine e la posizione dell'aereo. Queste variabili sono importanti per ottenere valori accurati di elevazione del terreno.

Computer: viene utilizzato per sistemi di archiviazione e gestione dei dati che memorizza i dati forniti dalla scansione eseguita dal sistema.

Scanner e ottica: la velocità con cui le immagini possono essere sviluppate è influenzata dalla velocità con cui possono essere scansionate nel sistema.

Fotorilevatore ed elettronica del ricevitore: il fotorilevatore è il dispositivo che legge e registra il segnale restituito al sistema.

Orologio ad alta precisione: registra l'ora in cui l'impulso laser lascia e ritorna allo scanner .

Sistemi di navigazione e posizionamento: i ricevitori GPS aiutano a tracciare l'altitudine e la posizione dell'aereo. Queste variabili sono importanti per ottenere valori accurati di elevazione del terreno.

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Spero che a questo punto tu abbia avuto l'idea di cosa sia la tecnologia LIDAR cos'è e qual è lo scopo dell'utilizzo di questa tecnologia. Waymo, l'azienda di auto a guida autonoma di Google, utilizza questa tecnologia nei veicoli a guida autonoma per aiutarli a scansionare e rilevare gli ostacoli sulla strada e con ciò alcuni calcoli software avanzati forniscono risultati sotto forma di cambiamento di direzione in cui i veicoli in movimento quindi esegue. E se parliamo di Uber, la tecnologia LIDAR viene utilizzata nei suoi taxi senza conducente per aumentare i servizi offerti alle persone.

Il metodo per rilevare gli ostacoli inviando segnali, ricevendo la riflessione e quindi calcolando il la differenza di tempo per conoscere la posizione dell'oggetto non è del tutto nuova nel mondo della tecnologia. Nemmeno l'uso delle luci laser in questo metodo è nuovo. La novità qui è l'uso e lo sviluppo di questa tecnica per utilizzarla per il meccanismo dei veicoli a guida autonoma.

Nel prossimo blog elencherò alcune aree in cui viene utilizzata questa tecnologia e lo scopo per cui è ottenuto utilizzando la tecnologia LIDAR.

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