دليل لما هو في الواقع تقنية LIDAR!

LIDAR، منذ 4 إلى 5 أيام الماضية، سمعنا جميعًا عن هذه التكنولوجيا في الأخبار لمجرد أن شركتين معروفتين، إحداهما عملاق تكنولوجيا المعلومات - Google والأخرى خدمة سيارات الأجرة سريعة النمو - Uber تتقاتلان عليها. حسنًا، أنا لن أخوض في تفاصيل هذا الخلاف، أو أي شيء مثل الدفاع عن أي شركة أو أي حقائق مثل الشركة التي اخترعت هذا أو حصلت على براءة اختراع، وكيف بدأ كل هذا الخلاف وما إلى ذلك...

ولكن بالتأكيد ستقدم لك هذه المدونة بعض الحقائق مثل بعض الأساسيات حول تقنية LIDAR وبعض التطبيقات الحالية لهذه التقنية.

ما هي تقنية LIDAR؟

LIDAR، هي اختصار لكشف الضوء والمدى. طريقة للاستشعار عن بعد تستخدم الضوء على شكل ليزر نابض لقياس النطاقات (المسافات المتغيرة) إلى الأرض. تعمل هذه النبضات الضوئية - جنبًا إلى جنب مع البيانات الأخرى المسجلة بواسطة النظام المحمول جواً - على توليد معلومات دقيقة وثلاثية الأبعاد حول شكل الجسم المستهدف وخصائص سطحه.

تسمح أنظمة LIDAR علماء ومتخصصون في رسم الخرائط لفحص البيئات الطبيعية والاصطناعية بدقة وإحكام ومرونة. يستخدم علماء NOAA تقنية LIDAR لإنتاج خرائط أكثر دقة للشواطئ، وإنشاء نماذج الارتفاع الرقمية لاستخدامها في أنظمة المعلومات الجغرافية، للمساعدة في عمليات الاستجابة لحالات الطوارئ، وفي العديد من التطبيقات الأخرى.

راجع أيضًا: أفضل 19 بيانات مجانية أدوات التعدين

أنواع LIDAR

LIDAR المحمول جواً:

<

باستخدام LIDAR المحمول جواً، يكون النظام مثبتة إما في طائرة ذات أجنحة ثابتة أو مروحية. ينبعث ضوء الليزر بالأشعة تحت الحمراء نحو الأرض ويعود إلى مستشعر LIDAR المحمول جواً. هناك نوعان من أجهزة الاستشعار المحمولة جواً:

الطبوغرافي - يستخدم LIDAR الطبوغرافي عادةً الليزر القريب من الأشعة تحت الحمراء لرسم خريطة للأرض.

قياس الأعماق - يستخدم LIDAR لقياس الأعماق الضوء الأخضر الذي يخترق المياه أيضًا. قياس ارتفاعات قاع البحر وقاع النهر.

جهاز LIDAR الأرضي:

<

يجمع جهاز LIDAR الأرضي نقاطًا كثيفة جدًا ودقيقة للغاية، مما يسمح بدقة عالية تحديد الأشياء. يمكن استخدام هذه السحب النقطية الكثيفة لإدارة المرافق، وإجراء مسوحات للطرق السريعة والسكك الحديدية، وحتى إنشاء نماذج ثلاثية الأبعاد للمدن للمساحات الخارجية والداخلية. هناك نوعان رئيسيان من أجهزة LIDAR الأرضية:

الأجهزة المحمولة - أجهزة LIDAR المتنقلة عبارة عن مجموعة من سحب نقاط LIDAR من منصة متحركة. يمكن أن تشتمل أنظمة LIDAR المتنقلة على أي عدد من LIDA أجهزة استشعار R مثبتة على مركبة متحركة.

ثابت – ثابت LIDAR عبارة عن مجموعة من السحب النقطية LIDAR من موقع ثابت. يتم تثبيت نظام LIDAR الثابت على حامل ثلاثي الأرجل أو جهاز مكتبي وهو نظام محمول لتحديد المدى والتصوير يعتمد على الليزر. يمكن لهذه الأنظمة جمع السحب النقطية LIDAR داخل المباني وكذلك خارجها. التطبيقات الشائعة لهذا النوع من LIDAR هي الهندسة والتعدين والمسح وعلم الآثار.

راجع أيضًا: 36 حقائق رائعة حول الحوسبة السحابية

كيف تعمل؟

يشبه مبدأ LIDAR جهاز قياس المسافة الإلكتروني (EMI)، حيث يتم إطلاق الليزر (نبض أو موجة مستمرة) من جهاز إرسال ويتم التقاط الطاقة المنعكسة. وباستخدام زمن انتقال هذا الليزر يتم تحديد المسافة بين المرسل والعاكس. يمكن أن يكون العاكس أجسامًا طبيعية أو عاكسًا صناعيًا مثل المنشور.

ويمكن تفسير القياس ببساطة بالمعادلة التالية:

وبعبارة أخرى، أجهزة استشعار LIDAR تعمل بشكل مشابه لتقنية الرادار، ولكن بدلاً من استخدام موجات الراديو، فإنها تستخدم نبضات ضوء الليزر التي تصل سرعتها إلى 10000 مرة في الثانية. تنبعث نبضة من الضوء ويتم تسجيل الوقت الدقيق لانبعاثها. يتم اكتشاف انعكاس تلك النبضة ويتم تسجيل الوقت الدقيق للاستقبال. باستخدام سرعة الضوء الثابتة، يمكن تحويل التأخير إلى مسافة "مدى مائل". ويمكن حساب إحداثيات XYZ للسطح العاكس باستخدام موضع المستشعر واتجاهه كمرجع.

القائمة أدناه هي الأجزاء الموجودة في نظام LIDAR والتي تعمل معًا لإنتاج نتائج دقيقة للغاية وقابلة للاستخدام:

الليزر – يتم تصنيف أجهزة الليزر حسب طولها الموجي. يعد الليزر ذو الطول الموجي 1550 نانومتر بديلاً شائعًا لأنه لا يتم تركيزه بالعين ويكون "آمنًا للعين" عند مستويات طاقة أعلى بكثير. تُستخدم هذه الأطوال الموجية لأغراض ذات مدى أطول ودقة أقل. ميزة أخرى للأطوال الموجية 1550 نانومتر هي أنها لا تظهر تحت نظارات الرؤية الليلية، وبالتالي فهي مناسبة تمامًا للتطبيقات العسكرية.

أجهزة استشعار LIDAR - تقوم بمسح الأرض من جانب إلى آخر أثناء تحليق الطائرة. عادة ما يكون المستشعر في نطاقات خضراء أو قريبة من الأشعة تحت الحمراء.

وحدات القياس بالقصور الذاتي – تتتبع ارتفاع الطائرة وموقعها. تعتبر هذه المتغيرات مهمة في الحصول على قيم دقيقة لارتفاع التضاريس.

أجهزة الكمبيوتر - يتم استخدامها لتخزين البيانات وأنظمة الإدارة التي يخزن البيانات التي يوفرها الفحص الذي يجريه النظام.

الماسحات الضوئية والبصريات – تتأثر السرعة التي يمكن بها تطوير الصور بالسرعة التي يمكن بها مسحها ضوئيًا في النظام.

كاشف الصور وإلكترونيات الاستقبال - كاشف الصور هو الجهاز الذي يقرأ ويسجل الإشارة التي يتم إرجاعها إلى النظام.

ساعة عالية الدقة - تسجل الوقت الذي تغادر فيه نبضة الليزر وتعود إلى الماسح الضوئي .

أنظمة الملاحة وتحديد المواقع – تساعد أجهزة استقبال GPS في تتبع ارتفاع الطائرة وموقعها. تعتبر هذه المتغيرات مهمة في تحقيق قيم دقيقة لارتفاع التضاريس.

قد يعجبك أيضًا: أفضل أدوات تنظيف البيانات دون اتصال بالإنترنت

آمل أن تكون قد حصلت الآن على فكرة عن تقنية LIDAR هو وما هو الغرض من استخدام هذه التكنولوجيا. تستخدم Waymo وهي شركة السيارات ذاتية القيادة التابعة لجوجل هذه التقنية في المركبات ذاتية القيادة لمساعدتها على مسح واكتشاف العوائق على الطريق ومع ذلك فإن بعض الحسابات البرمجية المتقدمة تعطي النتائج على شكل تغيير في الاتجاهات التي تتحرك بها المركبات ثم ينفذ. وإذا تحدثنا عن أوبر، فإنه يتم استخدام تقنية LIDAR في سيارات الأجرة ذاتية القيادة من أجل زيادة خدماتها للناس.

طريقة اكتشاف العوائق عن طريق إرسال الإشارات واستقبال الانعكاس ومن ثم حساب الانعكاس إن اختلاف الوقت لمعرفة موضع الجسم ليس جديدًا تمامًا في عالم التكنولوجيا. كما أن استخدام أضواء الليزر في هذه الطريقة ليس جديداً. والجديد هنا هو استخدام هذه التقنية وتطويرها من أجل استخدامها في آلية المركبات ذاتية القيادة.

وفي المدونة التالية سأذكر بعض المجالات التي يتم فيها استخدام هذه التقنية والغرض منها ويتم تحقيق ذلك باستخدام تقنية LIDAR.

_{قراءة: 0}