Лидар: что это за технология

Хай-тек просачивается в обыденную жизнь человека. Казалось, совсем недавно лидары встречались исключительно в космических и авиационных разработках, а уже сегодня — в смартфонах. Рассказываем, что такое лидар и для чего его используют.

• Что такое лидар
• Как работает лидар
• Как появился лидар
• Где используют лидар
• Лидар в быту

Что такое лидар

Лидар — это технология, которая при помощи света измеряет расстояние до предметов. Она испускает лазерные импульсы, и в этот же момент запускает счетчик. Как только свет отражается и возвращается обратно, счетчик останавливается, а схема по формуле рассчитывает расстояние до объекта.

Неспроста термин созвучен со словом «радар» — принцип работы у технологий похожий. Только лидар работает с лазером, а радар — с радиоволнами.

Технологии больше 60 лет, но ее до сих пор активно используют геодезисты и картографы. Она достаточно точно «считывает» местность. Это помогает строить трехмерные модели — будь то поляна, лес, помещение или даже целый город. Не пренебрегают им и метеорологи: с его помощью исследуют атмосферу.

Прогресс движется так быстро, что лидары стали использовать в бытовых вещах, вроде робота-пылесоса или смартфона.

Как работает лидар

Казалось бы, если лидар работает почти так же, как радар, зачем заново изобретать велосипед? Дело в том, что радиоволны не так точны, как лазеры. Они хорошо отражаются только от больших металлических предметов.

У света такой проблемы нет. При должной мощности лазер может измерить расстояние даже до летучих веществ. Собственно, именно так высчитывают их концентрацию в газовом составе атмосферы.

Лидар работает по принципу бумеранга. Он выпускает лазерный луч, который отражается и возвращается в сканер. Аппарат фиксирует, сколько времени на это ушло.

Дальше идут расчеты: скорость света (С) умножают на время пути лазера (t). Полученное значение делим на два, так как за это время лазер прошел расстояние дважды — туда и обратно. 

L = (C × t) / 2

За одну секунду датчик может генерировать до миллиона таких импульсов, направленных в разные стороны. Из них и составляют карты и модели.

 

Как появился лидар

Не всегда лидар был технологией. В 50-е годы прошлого столетия так метеорологи называли импульсные источники света — вспышки, вроде тех, что выдают фотокамеры. 

Лидары появились с изобретением лазера в 60-е: дальномер ХМ-23 использовала армия США в передовых наблюдательных пунктах сухопутных войск. Позже американские войска внедрили технологию в производство танков.

После того как на Луне установили угловой отражатель, лидар смог проявить себя в космическом пространстве. С его помощью получилось измерить точное расстояние от Земли до спутника.

Возможно, в обычной жизни лидар появился бы и раньше, если бы на его производство (а точнее на создание микросхем) не уходило много денег. Поэтому в то время подобной роскошью могли похвастаться только военные, метеорологи и астрономы.

Где используют лидар

Вы удивитесь, насколько широко используют технологию в самых разных сферах. Составление карт местности — самая очевидная из них. 

Без лидара синоптики не смогли бы предсказывать погоду — технология лежит в основе работы облакомера.

Есть он и в приборах строителей, которые замеряют отклонения плоскостей стен и колонн от вертикали.

В море лидар измеряет глубину и «наблюдает» за перемещением рыб.

Технология помогает отследить и вовремя предпринять меры, чтобы приостановить береговую эрозию.

Без лидара полеты на самолете не были бы такими безопасными: с его помощью картографируют поверхность Земли, мониторят изменения в окружающей среде.

Ботаники тоже идут в ногу с развитием технологий: запускают лазерные лучи, чтобы отследить состояние лесов.

К лидару прибегают кадастровые службы, чтобы точно измерить объект.

Не забудем включить в список сферы, которые упоминали раньше: военные технологии и космос.

Лидар в быту

Сегодня lidar часто встречается в повседневной жизни. К примеру, технологию внедряют в частные умные дома, чтобы те могли определять передвижения в пространстве.

Видели ли вы, как перед уборкой робот-пылесос крутится вокруг своей оси? В этот момент он сканирует пространство с помощью лидара и рисует карту, по которой будет двигаться. 

В систему помощи водителю ADAS также встроен lidar.

Кстати, во многих беспилотных автомобилях лидар играет ключевую роль для лучшего восприятия окружающей обстановки. К примеру, Яндекс оснастил этой технологией свои автономные машины.

Если у вас IPhone 12 Pro или более современная модель телефона Apple, то вы каждый день носите в своем кармане технологию lidar. Датчик на смартфонах делает фотографии более естественными.

К примеру, камера на обычном телефоне в портретном режиме может проигнорировать часть волос и уши: на фотографии они будет слегка размытыми. С лидаром такого не произойдет: с его помощью смартфон с точностью определит, на каком расстоянии находятся те или иные предметы.

С лидаром фотографии в ночное время суток получаются качественнее, а фокус — точнее.

На более свежих моделях айфонов датчик «включается» во время использования виртуальной линейки, что дает возможность делать более точные замеры.

В этом направлении Apple стали первооткрывателями. Но теперь не только они используют технологию для своих девайсов. Понять, есть ли в смартфоне лидар, просто: такой гаджет поддерживает ToF-камеру, о чем производитель заявит в характеристиках.

Уже надумали обновить смартфон? Сперва оформите Халву. С ней получится неплохо сэкономить — кешбэк-система порадует приятным бонусом.

Лидар функционирует в беспроводных VR-очках, чтобы во время погружения вы не столкнулись с окружающими предметами в реальности. Кстати, в тех же очках lidar помогает «дорисовывать» реальность в режиме AR.

Интересно наблюдать за тем, как достаточно дорогостоящая технология внедряется в жизнь обычного человека. Судя по всему, даже Илон Маск признает необходимость лидара в развитии современных технологий.

Остается следить за последними высокотехнологичными новостями и удивляться изобретательности инженеров.