LiDAR má kromě aplikací pro skenování smartphonů mnoho dalších využití.
Většina lidí má určitou představu o tom, jak radarové skenery fungují. Tyto senzory, používané v navigaci po celá desetiletí, vysílají rádiové signály v každém směru a měří, jak dlouho trvá, než se odrazí, což umožňuje detekci blízkých objektů.
LiDAR je zkratka pro "Light Detection And Ranging" a je podobný radaru, ale místo toho používá lasery. Tento druh senzoru se stal mezi zákazníky známější, když jej Apple začal zařazovat do svých zařízení.
LiDAR Evolution: Od laboratoří k zařízením Apple
Senzory LiDAR byly používány dlouho předtím, než je obsahovaly produkty Apple. Tato technologie byla vytvořena v 60. letech minulého století a byla jedním z prvních použití laserových paprsků.
LiDAR a radar fungují podobně, ale druhý je poněkud základní a lepší pro polohování, zatímco první umožňuje podrobné 3D zobrazování. Také, protože lasery udržují vysoké rozlišení na delší vzdálenosti než radar, mohou být použity spolu se skenery rádiového signálu pro podrobnější informace.
A konečně, průmyslové snímače LiDAR – jako ty, které se používají v astronomii – jsou velké jako auto, ale ty, které jsou určeny pro kratší vzdálenosti, mohou být mnohem menší. Z toho důvodu se možnosti použití značně liší.
Použití LiDAR ve velkém měřítku
LiDAR byl po desetiletí používán především pro rozsáhlé aplikace, jako je průmysl, vláda a věda.
1. Průzkum vesmíru
LiDAR je od svého vynálezu určen pro 3D mapování. Během expedice Apollo 15 v roce 1971 astronauti použili senzory LiDAR k mapování povrchu Měsíce.
Stejná technologie se používá dodnes. Vrtulník Ingenuity vyslaný NASA na Mars spoléhá na skenery LiDAR pro poloautonomní provoz, zejména během vzletu a přistání. Vzhledem k tomu, že cesta informací ze Země na Mars a odeslání příkazů zpět na Rudou planetu trvá sedm minut, Ingenuity se musí spustit a zakotvit sám.
2. Hlubinné studie
LiDAR má také více pozemních aplikací. Například vědecké lodě používají ve svých trupech skenery LiDAR k vytváření 3D verzí mořského dna.
To umožňuje lepší pochopení dna oceánu a lze jej použít pro mapování podmořských horských řetězců a dalších prvků mořského dna. Subavodní vozidla (s posádkou i bez) mohou využít LiDAR pro ještě podrobnější skenování svého okolí.
3. Ekologie
Pokud jde o vědecké využití, senzory LiDAR lze použít i pro měření životního prostředí. Jedním z prvních použití, již v 60. letech, bylo měření přírodních a znečištěných mraků v městských prostorech.
Kromě toho jsou LiDAR zabudované v letadlech nebo satelitech také nasazeny k mapování vrchlíků, což umožňuje dohled nad odlesňováním. Zalesňování lze také měřit porovnáním růstu stromů v určité oblasti během daného časového rámce.
4. Topografie a geologie
Než se senzory LiDAR staly široce dostupnými pro průmyslové použití, byly výškové mapy vytvořeny kombinací běžných fotografií a radarových dat. Nad oblastí, která má být zmapována, by létalo letadlo s kamerou, která by pořizovala vzdušné snímky a radar by vysílal rádiové signály.
To vyžadovalo dvoustupňový přístup: radarové záznamy musely být synchronizovány s časovými razítky fotografií po přistání letadla, takže úkol byl časově náročný. Pomocí skenerů LiDAR se 3D mapování provádí – slovní hříčka – za běhu a fotografie se používají jako další vrstva detailů.
Vzhledem k tomu, že různé půdy absorbují laser odlišným způsobem, lze tento přístup také použít ke studiu složení půdy. Pro geology to znamená, že další krok výzkumu je mnohem rychlejší, protože senzory LiDAR částečně provádějí studii na místě.
5. Doprava a provoz
Vymýšlení a provoz dopravních systémů je také snazší s použitím senzorů LiDAR. Je zajímavé, že LiDAR má mnoho aplikací v dopravě, jako je měření přesného počtu vozidel, která používají danou cestu, takže lze pro tuto silnici vyvinout lepší plánování.
Sledování dopravy má také využití pro skenery LiDAR. Pevné se používají pro monitorování stavu vozovky v reálném čase, zatímco pohyblivé lze instalovat jako vysoce výkonné lapače rychlosti. Ty fungují lépe než radarové pasti, protože dokážou při skenování detekovat poznávací značku vozidla.
Spotřebitelské použití LiDAR
Od té doby, co Apple zahrnul LiDAR do své řady iPad Pro 2020, začalo LiDAR integrovat mnoho elektroniky. Zatímco žádná jiná značka zatím LiDAR ve svých telefonech nebo tabletech nepoužívá – výrobci Androidu mají tendenci preferovat Senzory doby letu (ToF).– mnoho elektroniky, kterou denně používáme, má LiDAR.
1. Robotické vysavače
Zatímco základní robotické vysavače se při své práci spoléhají pouze na senzory přiblížení a zapamatování vzdáleností, nejlepší robotické vysavače mají spoustu dalších technologií. Senzory LiDAR jsou jedním z nich.
Pro tento typ zařízení umožňuje LiDAR přesné mapování prostředí. S těmito informacemi se nebude snažit vysát ztracený LEGO kousek ze země a může si lépe uvědomovat malé mezery mezi nábytkem pro lepší čištění.
2. Samořídící auta
Senzory přiblížení na vozidlech nejsou žádnou novinkou: již desítky let nám pomáhají vyhnout se drobným situacím při parkování. Samořídící auta však potřebují pokročilé technologie, aby se předešlo vážným nehodám.
Z tohoto důvodu je LiDAR klíčovou součástí bezpečnostních systémů ve většině autonomních vozidel. Umožňuje v reálném čase podrobné a dlouhodobé informace o okolí vozu, včetně budov, dalších vozidel a, což je důležitější, lidí.
Jednou z výrazných výjimek je Tesla, která na svých prototypech používá senzory LiDAR k doladění svého samořídícího systému. Vozidla, která prodávají, mají pouze kamery, aby zabránily srážce. Nicméně, Autopilot od Tesly není znám svou příkladnou bezpečností.
3. Architektura a interiérový design
Je jich mnoho Aplikace s podporou LiDAR pro iPhone a iPad, včetně některých pro architekturu a dekoraci. Profesionálové však mohou pro tento úkol vyžadovat pokročilejší nástroje.
Dedikované senzory LiDAR umožňují architektům a interiérovým designérům vytvářet přesné 3D mapy vnitřních a venkovních prostor. Pomocí nich šetří čas při měření a mohou lépe vyvíjet řešení pro své zákazníky.
Skenery LiDAR pro architekturu se také integrují se softwarem pro 3D modelování, který používají profesionálové k vytváření budov a nábytku. Tím, že budou mít všechna data pohromadě, mohou zajistit, že projekt bude v reálném životě vypadat co nejvíce podobně jako digitální makety.
LiDAR má mnohem víc než jen Apple
Apple si zaslouží uznání za to, že svým uživatelům přinesl tak užitečnou technologii jako LiDAR. Ale historie LiDAR nezačala v Cupertinu; ani tím to neskončí.
Většina z nás se denně spoléhá na senzory LiDAR – při dojíždění, úklidu domů, dokonce i v budově, ve které bydlíme – a možná o tom ani neví. No, teď už ano.