Lidar (translitteroitu LIDAR tai LiDAR - englanniksi Light Detection and Ranging "detection and rangering with light") on tekniikka etäisyyksien mittaamiseen lähettämällä valoa ( laser ) ja mittaamaan aikaa, joka kuluu tämän heijastuneen valon palaamiseen vastaanottimeen. .
Lidar on laitteena vähintään aktiivinen optinen etäisyysmittari .
LIDARin vakiintunut käännös "lasertutkaksi " ei ole täysin oikea, koska lyhyen kantaman järjestelmissä (esimerkiksi sisätiloissa toimivissa) laserin tärkeimmät ominaisuudet : koherenssi , suuri tiheys ja hetkellinen säteilyteho ovat ei ole kysyntää; Tavalliset valodiodit voivat toimia valonlähteinä tällaisissa järjestelmissä . Kuitenkin tekniikan pääsovelluksissa ( meteorologia , geodesia ja kartografia ) , joiden kantama vaihtelee satoista metreistä satoihin kilometreihin , käytetään vain lasereita.
Lyhenne LIDAR esiintyi ensimmäisen kerran Middletonin ja Speelhousen teoksessa "Meteorological Instruments" vuonna 1953 , kauan ennen lasereiden keksimistä [1] . Ensimmäiset lidarit käyttivät valonlähteinä tavallisia tai salamalamppuja, joissa oli nopeat sulkimet, jotka muodostivat lyhyen pulssin [2] .
Vuonna 1963 Yhdysvalloissa aloitettiin 2,5 W:n säteilyteholla ja 200–9995 metrin mittausetäisyyksillä olevan puettavan XM-23 laseretäisyysmittarin kenttätestit [3] . XM-23 oli alun perin luokittelematon, ja siitä tuli siviilitutkijoiden suosituin instrumentti 1960-luvulla [4] . 1960-luvun loppuun mennessä laseretäisyysmittauksista tuli vakiovarusteita uusissa yhdysvaltalaisissa tankeissa (ensimmäinen laseretäisyysmittarilla suunniteltu malli oli vuonna 1967 lanseerattu M551 Sheridan ). Laseretäisyysmittareiden siviilisovelluksia rajoittivat vain integroitujen piirien korkeat kustannukset tuolloin.
Samaan aikaan 1960-luvun ensimmäisellä puoliskolla aloitettiin kokeita lidarin käytöstä lasersäteilijöiden kanssa ilmakehän tutkimiseen [5] .
Vuonna 1969 Apollo 11 :een asennettua laseretäisyysmittaria ja -kohdetta käytettiin mittaamaan etäisyyttä Maan ja Kuun välillä. Neljää kolmen Apollon ja Lunokhod 2 :n Kuuhun toimittamaa kohdetta käytetään edelleen Kuun kiertoradan tarkkailuun [6] [7] .
1970-luvulla toisaalta laseretäisyysmittareiden ja kompaktien puolijohdelasereiden tekniikkaa debuggoitiin, ja toisaalta aloitettiin tutkimukset lasersäteen sironnasta ilmakehässä. 1980-luvun alkuun mennessä nämä tutkimukset olivat tulleet niin kuuluisiksi Yhdysvaltain akateemisissa piireissä, että lyhenteestä LIDAR tuli yleinen nimi - lidar , joka kirjattiin Websterin vuoden 1985 sanakirjaan [2] . Samoin vuosina laseretäisyysmittarit saavuttivat kypsän teknologian tason (ainakin sotilassovelluksissa) ja erottuivat lidareista erillisenä teknologian haarana [8] .
Kokeilut Kuun laserpaikannuksesta Neuvostoliitossa alkoivat vuonna 1963, ja vuodesta 1973 lähtien on järjestelmällisesti havainnoitu kaikkia viittä siihen mennessä Kuussa sijaitsevaa kulmaheijastinta (" Lunokhod-1 ", " Lunokhod-2 ", " Apollo-11 ", " Apollo -14 ", " Apollo 15 ") [9] : 263 267 272 . Maan keinotekoisten satelliittien laseretäisyyttä varten Neuvostoliitossa laukaistiin satelliitteja, joissa oli kulmaheijastimet : Interkosmos-17 (1977), Interkosmos-Bulgaria-1300 (neuvosto-bulgaria, 1981), Meteor-3 (1985), käytetty Neuvostoliiton tutkijoiden kehittämä laseretäisyysmittari "Crimea" [10] : 321 323 .
Neuvostoliitossa oli kaksi lentokentillä käytettäviksi tarkoitettujen lidar-meteorologisten instrumenttien perhettä (molemmissa perheissä salamalamppuja käytettiin tutkivan valovirran lähteenä):
Toisin kuin radioaallot , jotka heijastuvat tehokkaasti vain melko suurista metallikohteista, valoaallot ovat alttiita siroamiselle missä tahansa ympäristössä, mukaan lukien ilmassa, joten on mahdollista paitsi määrittää etäisyys läpinäkymättömiin (valoa heijastaviin) erillisiin kohteisiin, mutta myös korjaamaan valonsirontavoimakkuutta läpinäkyvissä ympäristöissä. Palautuva heijastuva signaali kulkee saman sirontaväliaineen läpi kuin lähteestä tuleva säde ja joutuu sekundäärisirontaan, joten hajautetun optisen välineen todellisten parametrien palauttaminen on melko vaikea tehtävä, joka voidaan ratkaista sekä analyyttisin että heuristisin menetelmin.
Tärkeimmät erot nykyaikaisten lidarien suunnittelussa ja toimintaperiaatteissa ovat skannauksen generointimoduuleissa. Pyyhkäisy voidaan muodostaa sekä mekaanisin menetelmin (käyttämällä pyöriviä peilejä tai käyttämällä mikroelektromekaanisten järjestelmien liikettä ) että käyttämällä vaiheistettua antenniryhmää [11] .
Suurimmassa osassa malleista emitteri on laser, joka tuottaa lyhyitä valopulsseja, joilla on suuri hetkellinen teho. Pulssin toistotaajuus tai modulointitaajuus valitaan siten, että kahden peräkkäisen pulssin välinen tauko ei ole pienempi kuin havaittavien kohteiden vasteaika (joka voi olla fyysisesti kauempana kuin laitteen arvioitu kantama). Aallonpituuden valinta riippuu laserin toiminnasta ja instrumentin turvallisuus- ja varkainvaatimuksista; yleisimmin käytetyt Nd:YAG-laserit ja aallonpituudet ( nanometreinä ):
On myös mahdollista käyttää (katso teollisuus- ja palvelurobotit ) lyhyiden pulssien sijasta jatkuvaa amplitudimodulaatiota säteilyn vaihtojännitteellä.
Useimmat nykyaikaiset lidarit käyttävät sylinterimäistä pyyhkäisyä. Tämän tyyppinen lakaisu on yksinkertaisin muotoilla ja helpoin jatkokäsitellä. Sillä on kuitenkin haittoja. Esimerkiksi käytettäessä sylinterimäistä pyyhkäisyä on mahdollista ohittaa kapeita vaakasuuntaisia esineitä (kuten este). Useimmiten tämä ongelma ratkaistaan käyttämällä lisälidaria, jossa on sylinterimäinen pyyhkäisy, mutta joka on suunnattu kohtisuoraan ensimmäiseen lidariin nähden.
Sylinterimäisen skannauksen lisäksi on lidareita, joissa on "rosetti"-skannauskuvio. Tämän pyyhkäisyn muodostaminen on monimutkaisempaa kuin sylinterimäisen pyyhkäisyn muodostaminen, mutta ruusukkeen pyyhkäisyllä varustetut lidarit eivät koe edellä kuvattuja ongelmia.
SkannausoptiikkaYksinkertaisimmilla ilmakehän lidarjärjestelmillä ei ole ohjauskeinoja ja ne on suunnattu pystysuoraan zeniittiin .
Horisontin skannaamiseen yhdessä tasossa käytetään yksinkertaisia skannauspäitä. Niissä kiinteä lähetin ja vastaanotin on myös suunnattu zeniittiin; 45°:n kulmassa horisonttiin ja säteilyviivaan nähden asennetaan peili, joka pyörii säteilyakselin ympäri. Ilmailuasennuksissa, joissa on tarpeen skannata nauha, joka on kohtisuorassa kantajalentokoneen lentosuuntaan nähden, säteilyakseli on vaakasuora. Peiliä pyörittävän moottorin ja vastaanotetun signaalin käsittelyvälineiden synkronointiin käytetään tarkkoja roottorin asentoantureita sekä skannauspään läpinäkyvään koteloon kiinnitettyjä kiinteitä viitemerkkejä .
Skannaus kahdessa tasossa lisää tähän järjestelmään mekanismin, joka pyörittää peiliä kiinteässä kulmassa jokaisella pään käännöksellä - näin muodostuu sylinterimäinen skannaus ympäröivästä maailmasta. Jos sinulla on tarpeeksi laskentatehoa, voit käyttää jäykästi kiinnitettyä peiliä ja hajaantuvien säteiden sädettä - tässä mallissa muodostuu yksi "kehys" pään kierrosta kohti.
Skannaus MEMS:lläSkannaus voidaan tehdä myös mikroelektromekaanisilla järjestelmillä. Tällaiset järjestelmät voivat merkittävästi pienentää tuotteiden kokoa ja lisätä luotettavuutta.
Aktiivinen vaiheistettu ryhmäantenniAktiivinen vaiheistettu antenniryhmä muodostaa lasersäteen, jossa on useita lähetysmoduuleja, joista jokainen tuottaa säteilyä omilla parametreillaan. Tällä tavalla säteen suuntaa voidaan ohjata. PAR:n käyttö lidareissa antaa sinun päästä eroon liikkuvista osista ja pidentää siten tuotteen käyttöikää.
Tärkeä rooli on vastaanottopolun dynaamisella alueella . Esimerkiksi uusimman (2006) MuCAR-3- konenäköalajärjestelmän vastaanottopolku, jonka dynaaminen alue on 1:10 6 , tarjoaa tehokkaan kantaman välillä 2-120 m (yhteensä 1:60). Vastaanottimen ylikuormituksen välttämiseksi "lähivyöhykkeen" hajoamisesta johtuvalla voimakkaalla valaistuksella pitkän kantaman järjestelmät käyttävät nopeita mekaanisia sulkimia, jotka estävät fyysisesti vastaanottavan optisen kanavan. Lähialueen laitteissa, joiden vasteaika on alle mikrosekunti , tämä ei ole mahdollista.
Ilmakehän tutkimus paikallaan olevilla lidaarilla on tekniikan laajin sovellus. Maailmassa on useita pysyviä tutkimusverkostoja (valtioiden ja yliopistojen välillä), jotka seuraavat ilmakehän ilmiöitä.
Pilvien pohjan korkeuden mittaaminen . Myös valopaikantimet DVO-2 [12] (valonlähteenä salamalamppu), laservalopaikantimet DOL-2 [13] ja laserkorkeusmittari pilvien alarajan korkeuden ja pystysuuntaisen näkyvyyden mittaamiseen [14] . Valmistettu Venäjällä Suomalaisen tuotannon laservalopaikantimet CL31 [15] .
Näkyvyyden mittaus . Venäjällä valmistetaan FI-3-transmissometrejä [16] , ja käytössä on myös suomalaisia LT31-transmissometrejä [17] . Molemmissa laitteissa säteilylähde on puolijohde-LED.
Ilmavirran nopeuden ja suunnan mittaaminen . Teoreettinen perustelu maassa toimivan Doppler - lidarin käytölle tällaisissa mittauksissa esitettiin jo 1980-luvulla [18] . Ensimmäisessä käytännön kehityksessä käytettiin kiinteitä optisia järjestelmiä, joissa säde osoitti pystysuoraan zeniittiin ; 1990-luvulla ehdotettiin teknologioita, joiden avulla Doppler-lidarit voisivat skannata laajan näkökentän [19] . Vuonna 2001 Alcatel ehdotti lidarien sijoittamista satelliitteihin , jotta kiertoradalla oleva satelliittien "tähdistö" pystyy seuraamaan ilmamassojen liikkeitä koko mantereella ja mahdollisesti koko maan päällä [20] . Lidareita käytetään aktiivisesti ilmansaasteiden tarkkailuun . Erityinen differentiaaliabsorptiolidarien (differentiaaliabsorptiolidar, DIAL) luokka , joka lähettää samanaikaisesti valoa eri aallonpituuksilla, pystyy tehokkaasti määrittämään yksittäisten kaasujen pitoisuuden, jonka optiset parametrit riippuvat aallonpituudesta.
Ilmakehän lämpötilan mittaaminen . Lämpötilaprofiilien mittaamiseen on kehitetty ja otettu käyttöön useita perusmenetelmiä.
Ensimmäisessä menetelmässä käytetään alkalimetalliatomien, erityisesti natriumin, kaliumin ja myös raudan resonanssisirontaa [21] [22] [23] . Metalliatomien pilvet sijaitsevat 85-100 kilometrin korkeudessa. Lämpötila mitataan resonanssilinjojen Doppler-laajennuksesta kapeakaistaisella viritettävällä laserilla (käytetään nestemäisiä lasereita, joiden aktiivinen aine on orgaanisen väriaineliuoksen muodossa). Ensimmäiset mittaukset tehtiin käyttämällä rakettien ilmakehään heittämiä keinotekoisia natriumpilviä. Huolimatta siitä, että menetelmää rajoittaa metalliatomien korkeusalue, hajasignaali osoittautuu suhteellisen suureksi, ja tämä mahdollistaa lämpötilan mittaamisen jopa 1,5 ˚K:n tarkkuudella [24 ] .
Toinen menetelmä on Rayleigh-sirontamenetelmä (Rayleigh-lidar), joka perustuu ilmamolekyylien ei-resonanssiin valonsirontaan [22] [25] [26] . Sitä käytettiin ensimmäisen kerran vuonna 1953 kokeissa ilmakehän projektoriluotauksella [27] . Menetelmän ydin on seuraava. Jos aerosolisirontaa ei ole, takaisinsirontasignaalin teho on suoraan verrannollinen ilman tiheyteen, josta lämpötila voidaan laskea. Ilman harvinainen korkeus mahdollistaa Rayleigh-sirontamenetelmän käytön enintään 90 km:n korkeuksissa. Mittauskorkeuden alaraja (noin 20-30 km) johtuu suuresta aerosolimäärästä rajakerroksessa, mikä lisää merkittävästi sirontaa, mutta ei käytännössä vaikuta ilman tiheyteen.
Kolmas menetelmä perustuu pyörivään Raman-sirontaan (Raman) ilmamolekyylien toimesta (Raman lidar) [22] [25] . Lämpötilan noustessa suurten kvanttilukujen siirtymien intensiteetti kasvaa, kun taas pieniä kvanttilukuja vastaavien pyörivän Raman-spektrin linjojen intensiteetti pienenee. Suurten kvanttilukujen siirtymät vastaavat Raman-spektrin viivoja, jotka ovat kauempana keskitaajuudesta. Lämpötila määritetään mittauksilla kahdella spektrin alueella, joilla on erilaiset lämpötilariippuvuudet. Suurin luotauskorkeus on noin 30 km, mittausvirhe alle 1 ˚K 10 km:n korkeuteen asti [28] . Koska elastinen sirontaviiva on tukahdutettu vastaanottimessa, mittaukset voidaan suorittaa myös merkittävien aerosolipitoisuuksien läsnä ollessa.
Lämpötilan mittaus voidaan suorittaa myös DIAL lidarilla [22] , mutta tätä menetelmää ei käytetä laajalti.
Tieteellisten tarkoitusten ja meteorologisten havaintojen lisäksi testataan aktiivisesti integroituja järjestelmiä lentoasemien ilmavirtojen seurantaan. Viime vuosien käytännön ehdotuksia ovat tuuliturbiinien automaattiset ohjausjärjestelmät, jotka käyttävät lidareita tuulen voimakkuuden ja suunnan määrittämiseen [29] .
Maastopalon varhaisvaroitus . Kukkulalle (mäkeen tai mastolle) asetettu ja horisonttia skannaava lidar pystyy erottamaan tulipalojen synnyttämät poikkeavuudet ilmassa. Toisin kuin passiiviset infrapunajärjestelmät, jotka tunnistavat vain lämpöpoikkeamat, lidar havaitsee savun palamishiukkasten synnyttämien poikkeavuuksien, ilman kemiallisen koostumuksen ja ilman läpinäkyvyyden muutoksien jne. perusteella. Tekniikka, jonka savuilmaisun säde on 20 km, julkistettiin ensimmäisen kerran vuonna 1990 [30] ] , Aktiiviset järjestelmäasetukset etsitään edelleen [31] .
Sen sijaan, että lidar asennettaisiin maahan, jossa vastaanotettu heijastuva valo on meluisaa, koska se hajoaa saastuneessa, alemmassa ilmakehässä, "ilmakehän" lidar voidaan nostaa ilmaan tai kiertoradalle, mikä parantaa merkittävästi signaalin välitystä. melusuhde ja järjestelmän tehollinen kantama. NASA laukaisi ensimmäisen täysimittaisen orbitaalilidarin kiertoradalle joulukuussa 1994 osana LITE-ohjelmaa (Lidar In-Space Technology Experiment) [32] [33] . Kahden tonnin LITE-lidar metrin pituisella heijastusteleskoopilla , nostettu 260 km:n korkeuteen, "piirtää" maahan sumean pisteen, jonka halkaisija on 300 m, mikä ei selvästikään riittänyt näyttämään tehokkaasti kohokuviota, ja oli yksinomaan "tunnelmallinen".
Kokemus satelliittikuvatietojen todentamisesta synkronisten tietojen avulla yli 60 maassa sijaitsevalta lidarilta eri puolilta maailmaa osoittautui erityisen arvokkaaksi [34] .
Ensimmäinen eurooppalainen orbital lidar (projekti ALADIN) on tarkoitus käynnistää vuonna 2014 [35] .
Avaruusgeodesia . _ Nykyaikaiset avaruusprojektit on jaettu kahteen osa-alueeseen - "ilmakehän" järjestelmien parantamiseen (katso edellä mainittu Alcatel-projekti) ja geodeettisiin lidaareihin, jotka pystyvät skannaamaan maan pintaa hyväksyttävällä resoluutiolla. Lidareita voidaan käyttää sekä Maan kiertoradalla että muiden planeettojen kiertoradalla, käytännön esimerkki tästä on aluksella oleva lidar AMS Mars Global Surveyor .
Ilmailugeodesia, topografia ja arkeologia . US National Oceanographic Service (NOAA) käyttää järjestelmällisesti ilmalidareita meren rannikon topografisiin tutkimuksiin. NOAA:n skannauslidarin pystyresoluutio on 15 cm ja pyyhkäisykaistanleveys (nimellisessä lentokorkeudessa) 300 m. Absoluuttiseen korkeuteen viitataan "merenpinnasta" (vuoroveden mukaan) maantieteellisiin koordinaatteihin - GPS -signaalien mukaan [36] . Yhdysvaltain maantieteellinen palvelu (USGS) suorittaa samanlaisia topografisia tutkimuksia Etelämantereella , USGS-tutkimustiedot ovat julkisesti saatavilla [37] . Vuonna 2007 USGS aloitti ohjelman lidar-tietojen upottamiseksi Yhdysvaltain kansalliseen topografiseen tietokantaan [38] .
Käytännössä Yhdysvaltojen seismistillä alueilla käytetty erityinen suunta on korkeuksien differentiaalimittaus maan massojen paikallisten liikkeiden tunnistamiseksi vaurioalueella . Vuonna 1996 aiemmin tuntematon vikavyöhyke Seattlen lähellä löydettiin lidarin avulla [39] .
Metsien ja biomassan seuranta . Avaruus (esim. GLAS - Geoscience Laser Altimeter System) ja lentolidarit mahdollistavat kasvillisuuden, erityisesti metsien, korkeuden määrittämisen. Siten on mahdollista selvittää metsien jakautumista, laskea niiden parametreja (kasvimassa, puuvarasto) ja seurata metsäpeitteen dynamiikkaa (esimerkiksi metsien häviäminen tropiikissa ).
Maaston ilmalaserkeilaus mahdollistaa tietojen saamisen maan todellisesta pinnasta, poissulkemalla metsien, rakennusten jne. aiheuttamia vääristymiä, ja mahdollistaa myös kulttuurikerroksen matalien arkeologisten esineiden tunnistamisen [40] [41] [42] . Esimerkiksi Angkor Watin temppeliä ympäröivän viidakon entisten laajojen asuinalueiden rauniot löydettiin tällä tavalla , ja niiden pinta-ala on yli 1 000 km² [43] .
Lidarit, jotka skannaavat kiinteitä esineitä (rakennukset, kaupunkimaisema, avolouhostyöt) ovat suhteellisen edullisia: koska kohde on liikkumaton, signaalinkäsittelyjärjestelmältä ei vaadita erityistä nopeutta ja itse mittausjakso voi kestää melko kauan (minuutteja) . Aivan kuten laseretäisyysmittareiden ja rakentamisessa käytettävien vaakojen kustannukset laskivat kerralla, meidän pitäisi odottaa rakennus- ja kaivoslidarien hintojen laskua edelleen - hintojen laskua rajoittaa vain tarkkuusskannausoptiikan hinta. Tyypilliset sovellukset:
Kaivosmittaus - avolouhosten toiminnan mittaukset, maanalaisten kalliomuodostelmien kolmiulotteisten mallien rakentaminen (myös seismografisten työkalujen yhteydessä).
Rakentaminen - rakennusten mittaukset, seinien ja kantavien pylväiden tasojen poikkeaman hallinta pystysuorasta (myös dynamiikasta), seinien ja lasien tärinän analysointi. Kuoppamittaukset, rakennustyömaiden kolmiulotteisten mallien luominen maanrakennustöiden määrän arvioimiseksi.
Arkkitehtuuri on kaupunkiympäristön kolmiulotteisten mallien rakentamista arvioimaan ehdotettujen uusien rakennusten vaikutusta kaupungin ilmeeseen.
Meren syvyyden mittaaminen . Tätä tehtävää varten käytetään ilmassa olevaa differentiaalilidaria. Punaiset aallot heijastuvat melkein kokonaan meren pinnalta, kun taas vihreät aallot tunkeutuvat osittain veteen, hajoavat siihen ja heijastuvat merenpohjasta. Teknologiaa ei vielä käytetä siviilihydrografiassa suuren mittausvirheen ja pienen mittaussyvyyden vuoksi.
Etsi kalaa . Vastaavilla keinoilla voidaan havaita merkkejä kalaparvista veden pinnan läheisissä kerroksissa. Amerikkalaisen osavaltiolaboratorion ESRL:n asiantuntijat väittävät, että kalojen etsintä lidareilla varustetuilla kevyillä lentokoneilla on vähintään suuruusluokkaa halvempaa kuin kaikuluotaimilla varustetuista laivoista [44] .
Ihmisten pelastus merellä . Vuonna 1999 Yhdysvaltain laivasto patentoi lentokoneen lidar-mallin, jota voidaan soveltaa ihmisten ja ihmisruumiiden etsimiseen merenpinnalta; [45] , tämän kehityksen perustavanlaatuinen uutuus on heijastuneen signaalin optisen peittämisen käyttö, joka vähentää häiriövaikutuksia.
puhdistuma . Miinan havaitseminen on mahdollista käyttämällä suoraan veteen upotettuja lidareita (esimerkiksi veneen tai helikopterin hinaamasta poijusta), mutta sillä ei ole erityisiä etuja aktiivisiin akustisiin järjestelmiin ( luotaimet ) verrattuna. Keinot miinojen havaitsemiseen veden pinnan lähellä olevista kerroksista ilmassa leviävien lidarien avulla on patentoitu, tällaisten lidarien tehokkuutta ei tunneta.
Vedenalaiset näköjärjestelmät . Lidarien vedenalaisen käytön alunperin merellä oli Kaman Corporation , joka patentoi toimivan teknologian vuonna 1989 [46] . Voimakas (ilmaan verrattuna) valon sironta vedessä pitkään rajoitti vedenalaisten lidarien toiminnan kymmeniin metreihin. Laserpulssi pystyy "läpäisemään" pitkiäkin etäisyyksiä, mutta hyödyllinen heijastuva signaali on loisvalaistuksen taustalla erottamaton. Kaman voitti tämän ongelman käyttämällä elektronisia sulkimia, jotka avasivat optisen polun CCD - vastaanottimeen vain lyhyen odotetun vasteen ajaksi. Lisäksi itse kohdekuva muodostettiin "varjon vähennys" -menetelmällä, mikä lisäsi merkittävästi järjestelmän kantamaa. Kaman soveltaa lyhyen aikaikkunan menetelmää myös lentokoneiden järjestelmiin; niissä optisen kanavan avautumishetki asetetaan kantolentokoneen korkeusmittarilla [47] .
Seuraavina vuosina Kaman kehitti lidarien aihetta sekä hahmontunnistuksen laajuuden ja luotettavuuden lisäämiseen että osaksi uusia käyttöalueita. Esimerkiksi vuonna 1999 patentoitu lidarien käyttö nopean vedenalaisen yhteyden muodostamiseen miehittämättömien vedenalaisten ajoneuvojen kanssa (ohjatut torpedot ) optisen kanavan kautta [48] . Vuonna 1992 ehdotettiin yksittäisiä lidareita sukeltajille ja sukeltajille [49] . On todennäköistä, että merkittävä osa laivaston kehitystä jää suurelle yleisölle tuntemattomaksi.
Ajoneuvojen nopeuden määrittäminen . Australiassa käytetään yksinkertaisimpia lidareita autojen nopeuden määrittämiseen - aivan kuten poliisitutkille. Optinen "tutka" on paljon kompaktimpi kuin perinteinen, mutta vähemmän luotettava nykyaikaisten autojen nopeuden määrittämisessä: monimutkaisen muodon kaltevien tasojen heijastukset "sekoittavat" lidarin.
Aktiiviset turvajärjestelmätMiehittämättömät ajoneuvot . Vuosina 1987-1995 EUREKA Prometheus -projektin aikana , joka maksoi Euroopan unionille yli miljardi dollaria, kehitettiin ensimmäiset konkreettiset miehittämättömät ajoneuvot . Tunnetuin prototyyppi, VaMP (kehittäjä - Bundeswehrin yliopisto Münchenissä ) ei käyttänyt lidareita silloisten prosessorien laskentatehon puutteen vuoksi . Heidän uusimmassa kehitystyössään, MuCAR-3 :ssa (2006), käytetään yhtä 360 asteen lidaria, joka on nostettu korkealle ajoneuvon katon yläpuolelle, sekä eteenpäin suuntautuva monitehokamera ja inertianavigointijärjestelmä [50] . Alijärjestelmä käyttää MuCAR-3 lidaria optimaalisen lentoradan valitsemiseen epätasaisessa maastossa, se antaa kulmaresoluutio 0,01 ° optisen vastaanottimen dynaamisella alueella 1:10 6 , mikä antaa tehokkaan katselusäteen 120 m. Hyväksyttävän pyyhkäisynopeuden saavuttamiseksi 64 erilaista lasersädettä, joten yksi täydellinen "kehys" vaatii pyörivän peilin yhden kierroksen [50] .
Vuodesta 2003 lähtien Yhdysvaltain hallitus on rahoittanut robottiajoneuvojen kehitystä ja kilpailua Defence Advanced Development Agencyn ( DARPA ) kautta. DARPA Grand Challenge -kilpailuja järjestetään vuosittain . vuoden 2005 kilpailun voitti Stanfordin kone , joka perustui viiteen suuntautuvaan näkymään perustuvaan näköjärjestelmään.
Applen Project Titan -niminen laite , joka siirtää autopilottitoiminnon mihin tahansa autoon, nähtiin kaduilla lokakuussa 2017. Apple valitsi Lexus RX -auton autopilotin testaukseen . Sen katolle asennettiin laite, jossa oli tutka ja 12 lidaria, jotka auttavat järjestelmää tutkimaan ympäristöä.
Automaattiset telakointijärjestelmät . Kanadalainen yritys Optech suunnittelee ja valmistaa lidareihin perustuvia järjestelmiä automaattista telakointia varten kiertoradalla [51] .
IBM - skannauslidariin perustuvat robottien lähikonenäköjärjestelmät muodostavat sylinterimäisen pyyhkäisyn, jonka horisontin peittokulma on 360° ja pystysuuntainen katselukulma jopa +30...-30°. Itse etäisyysmittari, joka on asennettu pyyhkäisyoptisen pään sisään, toimii matalatehoisella vakiosäteilyllä , jota moduloidaan noin 10 MHz:n kantoaaltotaajuudella. Etäisyys kohteisiin (kantoaallon ollessa 10 MHz - enintään 15 m) on verrannollinen valonlähdettä moduloivan referenssioskillaattorin ja vastesignaalin väliseen vaihesiirtoon. IBM lidar käyttää yksinkertaista analogista jatkuvan vaiheen erotinta ja sillä on korkea kulmaresoluutio, jota käytännössä rajoittaa vain lidarin kolmiulotteisen "kuvan" käsittelevän prosessorin nopeus ja signaalin automaattinen ohjausjärjestelmä. taso vastaanottimen lähdössä (nopeat AGC:t aiheuttavat vaihevääristymiä vastaanotettuun signaaliin, hitaat kaventaa dynaamista aluetta). Joseph Engelberger [52] testasi tällaisia lidareita palveluroboteissa vuosina 1990–1994, mutta lidarin käyttö sarjatuotteissa luopui sitten halpojen ultraääniantureiden sijaan .
Apple asentaa lidarin iPhone- ja iPad -puhelimiin vuodesta 2020 alkaen.
