Что такое lidar, и для чего он нужен в iphone?

Какая польза от LiDAR в iPad Pro?

В сущности, LiDAR — это датчик улучшенный датчик ToF, который можно увидеть на таких устройствах, как Galaxy Note 10+, Galaxy S20 Ultra и Huawei Mate 30 Pro. Но похоже, что Apple использовала собственный сканер LiDAR, который немного более продвинут, чем система ToF.

Apple утверждает, что новый датчик LiDAR может измерять объект на расстоянии до пяти метров. Напротив, датчик ToF на существующих смартфонах может обнаруживать объекты только на максимальном расстоянии около двух метров. Между тем, Apple утверждает, что ее система LiDAR может работать «на уровне фотонов с нано-секундной скоростью».

Apple считает, что ее сканер LIDAR будет чрезвычайно полезен для приложений дополненной реальности (AR). Для тех из вас, кто не знаком, AR относится к технологии, которая накладывает информацию и виртуальные объекты на реальные сцены в реальном времени. Он использует существующую среду и добавляет информацию для создания новой искусственной среды.

Apple уже довольно давно продвигает использование AR на iPad и iPhone. В настоящее время Apple App Store предлагает множество AR-приложений, многие из которых предназначены для студенческого сообщества.

Тем не менее, для разработчиков датчик LiDAR на iPad Pro полезен для создания будущих приложений. Система использует преимущества «ARKit», инструментария для разработчиков для создания мощных AR-приложений. Мы можем ожидать, что приложение Apple «Measure» и приложения сторонних разработчиков попытаются использовать преимущества сканера LiDAR на новом iPad Pro.

Нет ни слова о том, как датчик LiDAR улучшит фотографию на iPad Pro

Что такое лидар?

LiDAR — это сокращение от Light Detection and Ranging. Эта технология использует лазер или решетку лазеров в качестве источника света в уравнении, подробно описанном выше.

Одно показание LiDAR можно использовать для измерения таких вещей, как ширина комнаты, но несколько показаний LiDAR можно использовать для создания «облаков точек». Их можно использовать для создания трехмерных моделей объектов или топографических карт целых областей.

Хотя LiDAR может быть новым для мобильных устройств, сама технология существует уже довольно давно. В немобильных условиях LiDAR используется для всего, от картографирования подводной среды до обнаружения археологических памятников.

LiDAR Projects to get you started

To get you off the ground with LiDAR, here are a few project examples which you can follow to learn more about LiDAR and apply them:

LiDAR Arduino Laser Harp

Ref: Doctor Volt

Do you want to build a musical instrument that you can play in the air? With the LiDAR and the Arduino, you can do just that!

What do you need?

• RPLiDAR A1M8 360 Degree Laser Scanner Kit – 12M Range
• Seeeduino Mega
• Grove – Rotary Angle Sensor
• Resistor 10k ohm
• Capacitor 1 µF
• Microsoft Visual Studio Code Extension For Arduino Software

Interested? You can find the full tutorial on Hackster.io by Doctor Volt!

Intelligent Dinosaur Robot

Want to make an intelligent dinosaur robot that can walk, with a smart voice assistant like Alexa or Google Assistant? Why not try this dinosaur robot that is made with the Raspberry Pi, Arduino and LiDAR!

What do you need?

• Grove – Servo
• Seeedstudio Grove – TF Mini LiDAR
• Seeeduino Nano / Arduino Nano v3 
• Grove – 16-Channel PWM Driver (PCA9685)
• ReSpeaker 2-Mics Pi HAT
• Raspberry Pi Zero W
• Raspberry Pi Camera Module V2
• 18650×2 Battery Holder
• Triple Axis Accelerometer and Gyro Breakout – MPU-6050
• 5 volt UBEC
• Arduino IDE software
• Raspbian Software
• Google Assistant SDK
• Amazon Alexa Voice Service
• Laser Cutter
• 3D printer

Interested? You can find the full tutorial by Jacquin Buchanan on Seeed Studio Project Hub!

LiDAR Radar

Ref: kd8bxp

With the LiDAR capabilities, you can of course also create a radar with it together with the Arduino!

What do you need

• Seeeduino V4.2 / Arduino Uno Rev3
• Seeedstudio Grove – TF Mini LiDAR
• 2 x Grove – Servo
• Grove – 16-Channel PWM Driver (PCA9685)

Interested? You can find the full tutorial by kd8bxp on Instructables!

Элементы модуля

Передатчик и приёмник

На модуле расположен LED передатчик и светочувствительный приёмник.

• Передатчик (Transmiter) передаёт инфракрасное излучения в окружающее пространство.
• Приёмник (Receive) соответственно принимает отраженные волны от предметов окружающего мира.

Получив время, за которое вернулась отражённая волна, электронная схема дальномера определяет расстояние до объекта в поле зрения датчика.

Контакты подключения

Датчик подключается к управляющей электронике через выходной кабель с четырьмя проводниками:

Цвет провода	Назначение	Подключение	Примечание
Красный	VCC	Питание	Входное напряжения строго 5 вольт.
Чёрный	GND	Земля
Зелёный	TX / SCL	Пин RX / SCL	Напряжения логики равно 3,3 вольт (толлерантно к 5 В)
Белый	RX / SDA	Пин TX / SDA	Напряжения логики равно 3,3 вольт (толлерантно к 5 В)

Чем отличаются LiDAR и ToF?

Функциональное различие между LiDAR и другими формами ToF заключается в том, что LiDAR использует импульсные лазеры для построения облака точек, которое затем используется для построения трехмерной карты или изображения. Приложения ToF создают «карты глубины» на основе обнаружения света, обычно через стандартную камеру RGB.

Преимущество ToF перед LiDAR заключается в том, что ToF требует менее специализированного оборудования, поэтому его можно использовать с меньшими и менее дорогими устройствами. Преимущество LiDAR заключается в простоте, с которой компьютер может считывать облако точек по сравнению с картой глубины.

В API глубины что Google создал для устройств Android, лучше всего работает на устройствах с поддержкой ToF и работает, создавая карты глубины и распознавая «характерные точки». Эти характерные точки, часто являющиеся барьерами между светом разной интенсивности, затем используются для определения различных плоскостей окружающей среды. По сути, это создает облако точек с более низким разрешением.

Как ToF и LiDAR работают с Mobile AR

Карты глубины и облака точек — это круто, и для некоторых людей и приложений их достаточно. Однако для большинства приложений AR эти данные должны быть контекстуализированы. И ToF, и LiDAR делают это, работая вместе с другими датчиками на мобильном устройстве. В частности, эти платформы должны понимать ориентацию и движение вашего телефона.

Определение местоположения устройства в сопоставленной среде называется одновременной локализацией и сопоставлением или «SLaM». SLaM используется для других приложений, таких как автономные транспортные средства, но для мобильных приложений AR наиболее необходимо размещать цифровые объекты в физической среде.

Это особенно верно для опыта, который остается на месте, когда пользователь не взаимодействует с ним, и для размещения цифровых объектов, которые кажутся позади физических людей и объектов.

Еще один важный фактор при размещении цифровых объектов как в LiDAR, так и в ToF-приложениях — это «якоря». Якоря — это цифровые точки в физическом мире, к которым «привязаны» цифровые объекты.

В приложениях мирового масштаба, таких как Pokemon Go, это делается с помощью отдельного процесса, называемого «Геотегирование». Однако в мобильных приложениях AR цифровой объект привязывается к точкам облака точек LiDAR или к одной из характерных точек на карте глубины.

Икеа Плейс

Вы можете легко реконструировать и оборудовать свой дом подходящей мебелью с помощью бесплатного приложения Ikea Place . Выбирайте из множества предметов, включая стулья, диваны, столы, письменные столы, книжные шкафы и лампы. Вы можете просматривать по коллекции, категории или теме. Просто поместите объект в определённое место в доме, чтобы посмотреть, как он подойдёт. После того, как вы вставили виртуальный элемент, вы можете изменить его положение и перемещать по комнате. Вы также можете добавить больше предметов и сохранить каждый, чтобы отремонтировать целые комнаты или весь дом.

Лидар сканер — это…

В iPhone 12 тоже будет лидар, в этом почти нет сомнений. Но зачем он там нужен?

Если вы ещё не в курсе, лидар – это специальный сенсор, способный распознавать трёхмерные объекты благодаря технологиям поглощения и рассеивания света. Он просто излучает пучок света, который отталкивается от предметов, расположенных на его пути, и возвращается назад. Таким образом удаётся сформировать силует препятствий, находящихся в зоне видимости, и определить области, свободные от посторонних объектов. Как правило, лидары применяются в системах автопилотирования, выступая в роли глаз беспилотного автомобиля.

Но зачем это смартфону? Ну, на самом деле лидар можно приспособить как минимум для трёх целей. Его можно использовать для распознавания лиц, как поступила Samsung со своим Galaxy S10 5G, который разработчики компании обучили считывать рельеф лица не хуже, чем Face ID. Но поскольку Apple решила установить лидары на заднюю панель своих устройств, логично предположить, что и использоваться они будут если не конкретно для фотосъёмки, то по крайней мере в роли вспомогательного инструмента для камеры. Значит, остаются только два варианта: работа с дополненной реальностью и портретная съёмка.

Types of LiDAR Systems

LiDAR systems are divided further into two different types based on their functionality:

Airborne LiDAR

Ref: NOAA Ocean Exploration and Research

• This is when a LiDAR system is installed on an aircraft during a flight to collect data and create 3D models of the landscape. As they are precise and accurate, they are used to create digital elevation models.
• They can be used to map land, measure seafloor, riverbed elevation and many more
• Airborne LiDAR is further split into two categories:
  • Topographic
  • Bathymetric

Terrestrial LiDAR

• Unlike airborne LiDAR, terrestrial LiDAR systems are either stationary or mobile. They can be installed on moving vehicles or tripods on the ground to collect accurate data.
• They are often used for conventional topography, monitoring cultural heritage documentation and used for observing roads, analyzing infrastructure and many more.
• Terrestrial LiDAR is further split into two categories:
  • Mobile LiDAR
  • Static LiDAR

LiDAR components and sub-modules to enable Advanced Driver Assistance Systems (ADAS)

Overview of common LiDAR measurement methods

The 3D LiDAR method is based on scanning or imaging the environment by means of many individual optical distance measurements (= Light Detection And Ranging). These distance information is combined into a 3D image (“point cloud”) of the environment seen by the LiDAR sensor. The distance information per image is recorded successively (Scanning LiDAR) or simultaneously (non-scanning Flash LiDAR), depending on the LiDAR measurement method.

Flash LiDAR (Non-Scanning LiDAR)

Flash LiDAR sensors illuminate their field of view by means of a single expanded laser pulse or laser beam. The reflected laser light is then imaged on a detector array and the time-of-flight for the light per detector element is evaluated. This results in a complete 3D image of the field of view for each single laser pulse emitted. Since Flash-LiDAR sensors do not use any moving parts, these sensors are robust, insensitive to vibrations and compact. For example, they can be easily integrated into autonomous vehicles also in large quantities.

Scanning LiDAR

Scanning LiDAR sensors scan the environment with many individual laser pulses. For this purpose, a collimated, pulsed laser beam (as a point or line shape) is guided over the field of views by means of a scanning optical system (transmitter optics). The light reflected by the sensor’s environment is then guided to a photodetector (receiver optics). Rotating polygon mirrors or micro-electromechanical systems, so-called MEMS, based on semiconductors are used as deflection optics. Disadvantages of these sensors are their bulky size, wear due to moving components, and also manufacturing costs.

Как улучшить портреты на айфоне

Лидар может улучшить портретную съёмку, но зачем, если она на iPhone и так всегда была на высоте?

Портретная съёмка пока выглядит самым вероятным сценарием массового использования лидара. Благодаря тому что он позволяет распознавать трёхмерные объекты, он сможет добиться более естественного и правильного эффекта размытия. Но вот проблема – телеобъективы, которые Apple использовала в iPhone с 2016 года, и так справлялись со своей задачей на 100%. Что-то я не припомню, чтобы кто-то из экспертов негативно отозвался о портретной съёмке даже на iPhone 7 Plus, не говоря уже о более новых моделях. Напротив, флагманские аппараты Apple либо превосходили конкурентов, либо шли с ними вровень, но никак не уступали. Поэтому, в общем, и здесь лидар будет ни к чему.

Аналогичного мнения придерживается и Михаил Королёв, основатель AppleInsider.ru:

Я бы тоже очень хотел ошибиться и в сентябре узнать, что Apple придумала для лидара в iPhone 12 совершенно гениальное применение, а не вот эти притянутые за уши сценарии вроде AR или портретной съёмки. Но, учитывая, что пока никто даже в теории не придумал, как ещё можно использовать этот аппаратный компонент, меня не покидает стойкое ощущение, что Apple действительно свернула куда-то не туда и уделяет время технологии, которая банально не нужна большинству пользователей.

LeddarTech Lidar Sensors

Vu8 Lidar Sensor

The LeddarTech Vu8 is a compact solid-state lidar which provides highly accurate multi-target detection over eight independent segments. Detecting targets at up to a 215 meter range and weighting only 75 grams, the Vu8 delivers nearly twice the range for half the volume compared with the Leddar M16 from which it inspires.

The Vu8 uses a fixed laser light source, which significantly increases the sensor’s robustness and cost-efficiency. The Vu8 has a high tolerance to noise and interference.  This means it is unaffected by other sensors’ signal, by lighting conditions including direct sunlight, and it provides reliable detection in various weather conditions including rain and snow.

The Vu8 sensor is particularly suited for navigation and collision avoidance applications in driver-assisted, semi-autonomous and autonomous vehicles, such as drones, trucks, heavy equipment for construction and mining, shuttles, buses and other public transportation vehicles.

Applications such as Advanced Traffic Management System (ATMS) requiring longer ranges as well as wide fields of view will also benefit greatly from the new Vu8 sensor.

Features and Benefits of the Vu8 Lidar Sensor

• Detection range up to  700 feet (215 meters)
• Compact and lightweight (75 grams)
• 8 independent segments with simultaneous acquisition and lateral discrimination capabilities
• 20°, 48° and 100° beam width options, for optimized field of view
• Rapid refresh rate up to 100 Hz
• Immune to ambient light
• No moving parts, for ultimate robustness
• Easy to integrate, includes Leddar Enabler SDK
• Based on the modular LeddarVu platform for flexible integration and customization
• Best cost/performance ratio

Ad: Check out this superb DJI Mavic 2 Zoom deal on Amazon.

LeddarOne Lidar Sensor

This LeddarOne lidar sensor is a full-beam sensor module which is entirely dedicated to a single point measurement which makes it ideal for applications such as level sensing, security and surveillance, drone altimeter and presence detection.

The LeddarOne can be easily integrated into almost any system. The module’s compact size, low power consumption and high accuracy gives developers and integrators great flexibility to enhance their own products.

Features of the LeddarOne Lidar Sensor

• 0 to 40 meter detection range
• Compact and lightweight 0.5 ounces (14 grams)
• Rapid data acquisition time, up to 140 Hz
• Proven reliability, even in harsh conditions
• No moving parts, for ultimate robustness
• Low power consumption
• 3-degree, diffuse beam
• Very compact (2” diameter)
• Immune to ambient light
• Easy to integrate, includes Leddar Enabler SDK
• Best cost/performance ratio

You can read more on the LeddarOne here which, includes full specifications and the many uses for this small compact lidar sensor.

Lidar Drone For LeddarOne and Vu8 Sensors

DraganFlyer Commander – this drone is ideal for the Leddartech LeddarOne and Vu8 lidar sensor.  These lidar sensors weight are very light so you don’t need a massive drone to carry them.

This DraganFlyer Commander drone is a high performance, high endurance, electric powered, autonomous helicopter featuring a patented carbon fiber folding airframe and interchangeable payloads for a variety of mission types.

• • 35 minute flight time
  • Dual battery system
  • Quick release payloads
  • Folding air frame
  • Autonomous flight
  • Long range
  • max speed 31 mph (50 km/h)
  • Flight planning software
  • Complete ready-to-fly system
  • Aircraft weight 2.7 kg (6 lbs)
  • Payload capacity 1 kg (2.2 lbs)

Robota Eclipse 2.0 – This fixed wing UAV is an excellent solution with applications in agriculture, construction, mining, urban analysis, lidar imagery and much more.  Read this Robot Eclipse paper this fixed wing drone was used with lidar technology for drone altimeter applications.

This 1st video also shows you what the LeddarOne is used for and how it works.

Summary

That’s all for What is a LiDAR Sensor? – Technology, Uses, and Projects! Through this guide, I hope that you have learned more about LiDAR technology and its functions!

What do you think of the LiDAR sensor? How would you use it in your projects? Let us know in the comments down below!

If you are interested in more LiDAR products, you can check out our LiDAR series where we offer over 10 types of LiDAR sensors for your project needs!

If the LiDAR sensor isn’t what you are looking for in the distance sensor category, you can check out our guide on the different types of distance sensor and how to select one that suits your project!

LiDAR Sensor Examples

Here at Seeed, we offer a variety of LiDAR sensors. Here are a few of our favourites for those just starting out on LiDAR technology!

TFmini Plus – ToF LIDAR Range Finder

• This is a small size, low power consumption, single point short-range LiDAR sensor.
• TFmini Plus is a distance sensor of LIDAR which can emit near-infrared ray and measure the phase difference between the emitting ray and reflected ray to calculate the distance through ToF.
• Because of the LIDAR principle, it is hard to give an accurate distance between the transparent objects like water or glass. However, it is still a sensitive distance sensor in measuring the moving object and calculate the distance between the object and TFmini in real-time.
• This distance sensor leaves I2C and UART interface for developers and you can simply plug TFmini through the TTL to USB converter to the PC and get the distance data on your computer.
• As for the software, there is a test software upper computer software of TFmini that you can download to observe the distance changing when the object is moving in real-time.
• Interested in more details? You can check out the datasheet.
• Here is a video of the TFmini Plus in action:

Seeedstudio Grove – TF Mini LiDAR

• The TF Mini LiDAR is based on ToF (Time of Flight) principle and integrated with unique optical and electrical designs, so as to achieve stable, precise, high sensitivity and high-speed distance detection.
• ToF is the abbreviation of Time of Flight technology, and its operating principle is as follows: a modulated near-infrared light is sent from the sensor and reflected by an object; the distance to the object to be shot can be converted with the sensor by calculating the time difference or phase difference between the light sending and the light reflection, so as to produce the depth information. 

• Using one of our Seeeduinos? You can easily plug them in through one the Grove Serial Interfaces and get started!
• Here is a video of it in action:

Intel RealSense LiDAR Depth Camera L515

Require a small yet high performing LiDAR sensor? This new Intel RealSense LiDAR Depth Camera L515 will be perfect!

The Intel RealSenseTM LiDAR Depth Camera L515 is Intel’s first release of a LiDAR camera enabling highly accurate depth sensing in a small form factor.

Small enough to fit in the palm of your hand, the L515 is 61mm in diameter and 26mm in height. At approximately 100g, it’s designed to be easily situated on any system, or attached to a tablet or phone. It also runs at less than 3.5W, considerably lower than competing time-of-flight (TOF) solutions. As all of the depth calculations run on the device, it also has low host compute requirements, resulting in true platform independence.

TFmini S LiDAR module – Short-Range ToF LIDAR Range Finder

• TFmini S LiDAR module – Short-Range ToF LIDAR Range Finder is a distance sensor of LIDAR which can emit near-infrared ray and measure the phase difference between the emitting ray and reflected ray to calculate the distance through ToF.
• Because of the LIDAR principle, it is hard to give an accurate distance between the transparent objects like water or glass. However, it is still a sensitive distance sensor in measuring the moving object and calculate the distance between the object and TFmini in real-time.
• This distance sensor leaves I2C and UART interface for developers and you can simply plug TFmini through the TTL to USB converter to the PC and get the distance data on your computer.
• As for the software, there is a test software upper computer software of TFmini that you can download to observe the distance changing when the object is moving in real-time.
• Interested? You can check out its datasheet for more information.

RPLiDAR A1M8 360 Degree Laser Scanner Kit – 12M Range

• RPLIDAR A1 is a low cost 360-degree 2D laser scanner (LIDAR) solution developed by SLAMTEC. The system can perform a 360-degree scan within a 6-meter range. The produced 2D point cloud data can be used in mapping, localization and object/environment modeling.  
• RPLIDAR A1’s scanning frequency reached 5.5 Hz when sampling 360 points each round. And it can be configured up to 10 Hz maximum. 
• RPLIDAR A1 is basically a laser triangulation measurement system. It can work excellent in all kinds of indoor environments and outdoor environment without sunlight. 
• If you require a different range for your LiDAR project, you can check out:
  • RPLiDAR A2M8 360 Degree Laser Scanner Kit – 12M Range
  • RPLiDAR A2M6 360 Degree Laser Scanner Kit – 18M Range

Дополненная реальность уже здесь, и у неё нет финала

То, что раньше было неудачным Kinect для XBOX, переродилось в киллер-фичу iOS

Пока я искал информацию для материала, заметил одну вещь. Большинство заголовков о развитии лидаров вышли в последние два года, и в основном в 2019-м. Видно, что индустрия плотно развивается, в ней около десятка конкурентов, и впереди много лет прогресса.

Всё потому что AR настолько среди нас, что мы пропустили переломный момент.

Бесконечные маски в Инстаграме, перебрасывающие сразу на сайт QR-метки, грядущие уведомления об опасных контактах от коллаборации Apple | Google.

В общем, реальности смешиваются и, как это бывает с прогрессом, незаметно для его участников. LiDAR может станет ступенью для осязания всего процесса.

Ходит много слухов о том, что грядущие iPhone 12 Pro тоже оснастят таким сенсором

С учётом потенциала и места для улучшения технологии, легко верю в то, что Apple лучше нас понимает важность лидара, а для использования AR сканер станет критичным параметром

В тему: Apple представила iPhone 12 Pro и iPhone 12 Pro Max. Что нового

iPhones.ru

Pro от продвинутый.

Павел Телешевский

У меня 4 новых года: обычный, свой, WWDC и сентябрьская презентация Apple. Последний — самый ожидаемый, и ни капли за это не стыдно.
Instagram/Telegram: @tinelray

PRODUCTS

Benewake LiDAR products, including basic flash LiDAR and 3D LiDAR, have achieved mass production level with corresponding certificates. Our LiDAR solutions are widely used in autonomous vehicles (collision avoidance), drones (logistics, agricultural plant protection), ITS, robots (smart home), AGV (logistics and warehouse management).

Long Range LiDAR

• Horn-X2

  Horn-X2 is a long range LiDAR with detection range up to 300m and large Field of View 90°*30°. Maximum 0.05°*0.05° angular resolution ensured its ability to detect tiny objects even from hundreds of meters away. Horn-X2’s sufficient functional redundancy and utmost reliability can satisfy different demands in areas of rail transportations, ship dispatch, airport docking, and urban traffics. We support parameter customization, providing a comprehensive solution for a smart & safe system.

• Horn-RT

  Horn-RT LiDAR Coming Soon

Long Range LiDAR

• Horn-X2

  Horn-X2 is a long range LiDAR with detection range up to 300m and large Field of View 90°*30°. Maximum 0.05°*0.05° angular resolution ensured its ability to detect tiny objects even from hundreds of meters away. Horn-X2’s sufficient functional redundancy and utmost reliability can satisfy different demands in areas of rail transportations, ship dispatch, airport docking, and urban traffics. We support parameter customization, providing a comprehensive solution for a smart & safe system.

• Horn-RT

  Horn-RT LiDAR Coming Soon

• Smaller Blind Zone, Higher Frame Rate, Enclosure Rate IP65

  • TF03

    TF03 is a industrial high-speed LiDAR, It contains two versions with 100m and 180m. TF03 includes compensation algorithms for outdoor glare and other interference, so it works normally under strong light environment and rain, fog and snow conditions. Different built-in operating modes let customers change parameters and configuration to meet their need.

  • TF-Luna

    TF-Luna is a single-point ranging LiDAR, based on TOF principle. With unique optical and electrical design, it can achieve stable, accurate and highly sensitive range measurement.
    The product is built with algorithms adapted to various application environments and adopts multiple adjustable configurations and parameters so as to offer excellent distance measurement performances in complex application fields and scenarios.

• Solid-State Array LiDAR

  Solid-State Array LiDAR

  CE30
  Benewake launched CE30, a solid-state LiDAR with large FOV. It could simultaneously output grey and depth information within 132° horizontal FOV and 9° vertical FOV. Meanwhile no mechanical rotating component brings higher reliability and stability.

Излучатель

В абсолютном большинстве конструкций излучателем служит лазер, формирующий короткие импульсы света высокой мгновенной мощности. Периодичность следования импульсов или модулирующая частота выбираются так, чтобы пауза между двумя последовательными импульсами была не меньше, чем время отклика от обнаружимых целей (которые могут физически находиться дальше, чем расчётный радиус действия прибора). Выбор длины волны зависит от функции лазера и требований к безопасности и скрытности прибора; наиболее часто применяются Nd:YAG-лазеры и следующие длины волн (в нанометрах):

• 1550 нм — инфракрасное излучение, невидимое ни глазу человека, ни типичным приборам ночного видения. Глаз не способен сфокусировать эти волны на поверхности сетчатки, поэтому травматический порог для волны 1550 существенно выше, чем для более коротких волн
• 1064 нм — ближнее инфракрасное излучение неодимовых и иттербиевых лазеров, невидимое глазу, но обнаружимое приборами ночного видения
• 532 нм — зелёное излучение неодимового лазера, эффективно «пробивающее» массы воды
• 355 нм — ближнее ультрафиолетовое излучение

Также возможно использование вместо коротких импульсов непрерывной амплитудной модуляции излучения переменным напряжением.

Customized 3D LiDAR optical sensor components and modules from a single source

The precise and efficient emission and detection of light is the key to complex LiDAR sensors, which are increasingly being tuned for performance, reliability, compactness and cost-effectiveness. Here, specialists like Jenoptik are in demand, who offer comprehensive know-how along the photonic chain glass and polymer optics.

Our LiDAR components and modules on receiver and transmitter level for all common types of 3D LiDAR sensors are based on more than 40 years of experience and are tailored to the specific needs of our customers. As a partner to our customers, we offer solution-oriented consulting, development, production, and service from a single source. Our wide range of expertise and system competence already makes us one of the leading tier 2 suppliers for LiDAR sensor system suppliers in the automotive sector.

Современное состояние и перспективы

Исследования атмосферы

Исследования атмосферы стационарными лидарами является наиболее массовой отраслью применения технологии. В мире развёрнуто несколько постоянно действующих исследовательских сетей (межгосударственных и университетских), наблюдающих за атмосферными явлениями.

Раннее оповещение о лесных пожарах

Лидар, размещённый на возвышенности (на холме или на мачте) и сканирующий горизонт, способен различать аномалии в воздухе,
порождённые очагами пожаров. В отличие от пассивных инфракрасных систем, распознающих только тепловые аномалии, лидар
выявляет дымы по аномалиям, порождаемым частицами горения, изменению химического состава и прозрачности воздуха и т. п.

Исследования Земли

Вместо установки лидара на земле, где принимаемый отражённый свет будет зашумлён из-за рассеяния в загрязнённых, нижних слоях атмосферы, «атмосферный» лидар может быть поднят в воздух или на орбиту, что существенно улучшает соотношение сигнал-шум и эффективный радиус действия системы.

Строительство и горное дело

Лидары, сканирующие неподвижные объекты (здания, городской ландшафт, открытые горные выработки), относительно дёшевы: так как объект неподвижен, то особого быстродействия от системы обработки сигнала не требуется, а сам цикл обмера может занимать достаточно долгое время (минуты).

Морские технологии

Измерение глубины моря. Для этой задачи используется дифференциальный лидар авиационного базирования. Красные волны почти
отражаются поверхностью моря, тогда как зелёные частично проникают в воду, рассеиваются в ней, и отражаются от морского дна. Технология пока не применяется в гражданской гидрографии из-за высокой погрешности измерений и малого диапазона измеряемых глубин.

Поиск рыбы. Аналогичными средствами можно обнаруживать признаки косяков рыбы в приповерхностных слоях воды. Специалисты американской государственной лаборатории ESRL утверждают, что поиск рыбы лёгкими самолётами, оборудованных лидарами, как минимум на порядок дешевле, чем с судов, оборудованных эхолотами.

Спасение людей на море. В 1999 ВМС США запатентовали конструкцию авиационного лидара, применимого для поиска людей и человеческих тел на поверхности моря; принципиальная новизна этой разработки — в применении оптического маскирования отражённого сигнала, снижающего влияние помех.

Разминирование. Обнаружение мин возможно с помощью лидаров, непосредственно погруженных в воду (например, с буя, буксируемого катером или вертолётом), однако не имеет особых преимуществ по сравнению с активными акустическими системами (сонарами).

На транспорте

Определение скорости транспортных средств. В Австралии простейшие лидары используются для определения скорости автомобилей — так же, как и полицейские радары. Оптический «радар» существенно компактнее традиционного, однако менее надёжен в определении скорости современных легковых автомобилей: отражения от наклонных плоскостей сложной формы «запутывают» лидар.

Беспилотные транспортные средства. В 1987—1995 годах в ходе проекта EUREKA Prometheus, стоившего Европейскому союзу более 1 млрд долларов, были выработаны первые практические разработки беспилотных автомобилей. Наиболее известный прототип, VaMP (разработчик — Университет бундесвера в Мюнхене) не использовал лидары из-за недостатка вычислительной мощности тогдашних процессоров. Новейшая их разработка, MuCAR-3 (2006), использует единственный лидар кругового обзора, поднятый высоко над крышей машины, наравне с направленной мультифокальной камерой обзора вперёд и инерциальной навигационной системой.

Промышленные и сервисные роботы. Системы машинного зрения ближнего радиуса действия для роботов, основанные на сканирующем лидаре IBM, формируют цилиндрическую развёртку с углом охвата горизонта 360° и вертикальным углом зрения до +30..-30°. Собственно дальномер, установленный внутри сканирующей оптической головки, работает на постоянном излучении малой мощности, модулированном несущей частотой порядка 10 МГц. Расстояние до целей (при несущей 10 МГц — не более 15 м) пропорционально сдвигу фаз между опорным генератором, модулирующим источник света, и ответным сигналом.

Q&A

Всё ещё не понятно? – пиши вопросы на ящик

LiDAR не умеет делать то, что может Face ID. И наоборот

Разобрались, что LiDAR стреляет лазером из дронов, самолётов и спутников. В iPad Pro это работает по тому же принципу, но на “минималках”.

В iPad Pro стоит не один луч, а 1152 штук в шахматном порядке.

Лучи крупнее в диаметре и намного дальше друг от друга, чем в Face ID. Из-за этого планшет технически не сможет составить точную карту глубины, потому что не считывает волосы и даже крупные детали, например уши.

Вот почему портретного режима в нём нет.

Зато у LiDAR шире покрытие. В отличие от Face ID, работает это приблизительно так:

• 1. Излучатель бьёт дальше крупными точками
  2. «Приёмник» их ловит
  3. Процессор A12Z собирает из отметок полигоны
  4. Из полигонов под разными углами составляется карта

В итоге получается цифровой отпечаток помещения, а не вашего лица. Просто инженеры масштабировали проектор для других целей.