logo1

logoT

 

Лидар это


не путать с радаром! / Амперка

Сканирование местности — одна из главных задач для беспилотных роботов, которые самостоятельно прокладывают путь из точки А в Б. Решать её можно по-разному: всё зависит от бюджета и поставленных целей, но общая суть инженерного подхода остаётся похожей. Лидарные системы стали стандартом де-факто для беспилотных автомобилей и роботов. А ещё лидар можно приладить к своему проекту на Arduino!

Как это работает

Название LiDAR расшифровывается как «Light Identification Detection and Ranging» — дословно, система световой идентификации, обнаружения и определения дальности. Из названия понятно, что лидар имеет что-то общее с радаром. Вся разница в том, что вместо СВЧ-радиоволн здесь используются волны оптического диапазона.

Давайте вспомним общий принцип работы подобных систем: у нас есть устройство, которое посылает наружу направленное излучение, затем ловит отражённые волны и строит исходя из этого картину пространства. Именно так и работает лидар: в качестве активного источника используют инфракрасный светодиод или лазер, лучи которого мгновенно распространяются в среде. Рядом с излучателем расположен светочувствительный приёмник — он и улавливает отражения.

Обозначения: D — измеренное расстояние; c — скорость света в оптической среде; f — частота сканирующих импульсов; Δφ — фазовый сдвиг.

Получив время, за которое вернулась отражённая волна, мы можем определить расстояние до объекта в поле зрения датчика. Подобный принцип определения дистанции называют времяпролётным — от английского Time-of-flight (ToF). А что дальше? У вас появляются разные возможности, как распорядиться этими данными.

Оптический дальномер

Дальномер — это частный случай лидара, у которого сравнительно узкий угол наблюдения. Устройство смотрит вперёд в узком сегменте и не получает посторонних данных, кроме удалённости объектов. Так работает оптический дальномер, основанный на принципе ToF. Рабочая дистанция зависит от используемого источника света: для ИК-светодиодов это десятки метров, а лазерные лидары способны стрелять лучом на километры вперёд. Неудивительно, что эти приборы прижились в беспилотных летающих аппаратах (БПЛА) и метеорологических установках.

Однако быстродействующий дальномер может пригодиться и в самодельных роботах на Arduino и Raspberry Pi: лидары не боятся засветки солнцем, а скорость реакции у них выше, чем у ультразвуковых датчиков. Используя лидар в качестве датчика пространства, ваше детище сможет видеть препятствия на увеличенной дистанции. Разные модели отличаются дальностью работы и степенью защиты. Модификации в герметичном корпусе позволят роботу работать на улице.

Лидарная камера

Следующая ступень развития — лидар в роли 3D-камеры. Добавляем к одномерному лучу систему развёртки и получаем прибор, который может построить модель пространства из облака точек в определённой зоне обзора. Для перемещения сканирующего луча чего только не применяют: от поворотных зеркал и призм до микроэлектромеханических систем (МЭМС). Подобные решения используют, например, для быстрого построения 3D-карты местности или оцифровки архитектурных объектов.

Сканирующий лидар с круговым обзором

Вот и мечта любого автопроизводителя — главный сенсор, который заменяет беспилотной машине почти все глаза. Здесь мы имеем комбинацию излучателей и приёмников, установленных на поворотной платформе, которая вращается со скоростью в сотни оборотов в минуту. Плотность генерируемых точек такова, что лидар строит полноценную картину местности, в которой видно другие машины, пешеходов, столбы и деревья на обочине, и даже изъяны дорожного покрытия или рельефную разметку!

Лидары с круговым обзором 360° — наиболее сложные и дорогие из всех разновидностей, но и самые желанные для разработчиков, поэтому они часто встречаются на прототипах беспилотных автомобилей, где вопрос стоимости не стоит слишком остро.

В заключение

Дожидаться светлого беспилотного будущего совсем необязательно, ведь можно начать собственные эксперименты с инфракрасным лидаром на Arduino или Raspberry Pi уже сейчас. Если вам нужен дальномер с рабочей дистанцией до 40 метров и моментальной реакцией — это подходящий вариант. А если заморочиться и моторизовать лидар, то у вас получится сделать и любительский 3D-сканер на принципе ToF.

Полезные ссылки

Что представляют собой данные лазерной съемки?—Справка

Лидар (Lidar - Light Identification, Detection and Ranging) - это технология получения и обработки информации дистанционного зондирования с помощью активных оптических систем (лазеров), использующих, в том числе, явления отражения света от поверхности Земли с проведением высокоточных измерений X, Y, Z координат. Лидар, изначально использовался в приложениях воздушной лазерной съемки, является с экономической точки зрения прекрасной альтернативой традиционной съемке с использованием фотограмметрической обработки данных. Данные лидарной съемки представляют собой наборов данных, содержащих облака точек, которые могут управляться, отображаться, анализироваться и совместно использоваться с помощью ArcGIS.

Основными компонентами аппаратного обеспечения лидара являются: транспортное средство или устройство (самолет, вертолет, штатив), система лазерного сканирования, GPS (Глобальная система позиционирования) и INS (Внутренняя система позиционирования). INS (Внутренняя система позиционирования) измеряет крен, тангаж и рысканье системы.

Лидар - это активный оптический сенсор, испускающий лазерные лучи в сторону цели во время движения транспортного средства по специальным съемочным маршрутам. Отражение лазера от объекта принимается и анализируется сенсором. Приемники записывают точное время, прошедшее с момента испускания лазерного импульса системой до момента его возвращения, для того чтобы вычислить расстояние между сенсором и целью. Совместно с информацией о внутреннем и внешнем позиционировании (GPS и INS), эти расстояния преобразуются в трехмерные точки, отображающие поверхность отражения лазерных импульсов.

Точечные данные подвергаются последующей обработке после сбора с учетом диапазона времени работы лазера, угла сканирования, координат GPS, информации о внутреннем позиционировании (INS), что позволяет получить точные координаты x,y,z.

Отражения лазерных импульсов лидара

Лазерные импульсы, испускаемые лидаром, отражаются как от находящихся на поверхности земли, так и от находящихся над землей объектов: от растительного покрова, строений, мостов и т.д. Один лазерный импульс может отражаться и возвращаться к сенсору как один раз, так и несколько. Любой лазерный импульс претерпевает несколько отражений при его движении к земной поверхности, разделяясь на столько частей, от какого количества поверхностей он отразился.

Первый возвращенный сигнал является наиболее показательным и будет соответствовать самому высокому объекту ландшафта, такому как, например, верхушка дерева либо крыша здания. Первый отраженный сигнал может также соответствовать и земной поверхности. В этом случае лидаром будет захвачено только одно отражение.

Большое количество возвратов используется для получения высот нескольких объектов, находящихся на пути лазерного импульса. Отраженные сигналы из середины "спектра" обычно соответствуют растительности, а последние отраженные сигналы используются для моделей собственно поверхности земли.

Последнее отражение, однако, не всегда будет соответствовать земле. К примеру, рассмотрим случай, когда импульс попадает в толстую ветку и не достигает земной поверхности. В этом случае последнее отражение произошло не от земли, а от ветки.

Атрибуты точек лидара

Помимо позиционных значений x, y и z системой сохраняется также дополнительная информация. Для каждого лазерного импульса записываются и сохраняются следующие атрибуты: интенсивность, номер отражения, количество отраженных сигналов, значения классификации точки, крайние точки линии полета, значения RGB, время GPS, угол и направление сканирования. В следующей таблице описаны атрибуты, которые можно получить для каждой точки.

Примечание:

Перечисленные ниже атрибуты лидара не всегда сохраняются в итоговых выходных файлах. Используйте Набор данных LAS (LAS dataset) для просмотра атрибутов и классификации лидарных данных.

Атрибут лидараОписание

Интенсивность

Сила отражения лазерного импульса, соответствующего лидарной точке.

Номер отраженного сигнала

Испускаемый лазерный импульс может создать до пяти отраженных сигналов в зависимости от объектов, от которых он отражается и возможностей лазерного сканера. Первый возвращенный импульс будет помечен как отраженный сигнал номер один, второй - как номер два и т.д.

Количество отраженных сигналов

Количество возвращенных сигналов - это общее число отражений данного импульса. К примеру, точка лазерных данных может быть вторым отраженным сигналом из пяти отражений.

Классификация точек

Каждая в дальнейшем обработанная точка лидара может содержать значение классификации, которое определяет тип объекта, отразившего лазерный импульс. Лидарные точки могут быть классифицированы на несколько категорий, таких, в том числе, как поверхность земли, верхняя граница купола леса и водная поверхность. Классам присваиваются целочисленные значения кодов, хранящиеся в файлах LAS.

Ребро линии полета

Точки отображаются в зависимости от значения, которое равно 0 либо 1. Точки, находящиеся на линии полета, имеют значение, равное 1, остальные - равное 0.

RGB

Данным лидара может быть присвоен атрибут RGB. Эта атрибутивная информация часто берется из изображений, которые получаются одновременно с лазерной съемкой.

GPS-время

Время GPS, соответствующее моменту испускания импульса. Значение времени соответствует числу прошедших секунд в неделе.

Угол сканирования

Угол сканирования - это значение в градусах из диапазона от -90 до +90. При 0 градусов лазерный импульс испускается перпендикулярно и осуществляется съемка в надир. При значении, равном -90 градусов, лазер испускает импульсы влево, а при +90 - вправо от самолета в направлении полета. Большинство систем лазерного сканирования работают в диапазоне от -30 до +30 градусов.

Направление сканирования

Направление сканирования - это направление движения зеркала сканирующей системы в момент испускания системой лазерного сигнала. Значение, равное 1, соответствует положительному направлению сканирования, а равное 0 - отрицательному. Положительное направление означает, что сканер двигается слева направо по направлению полета, а отрицательное - наоборот.

Что такое облако точек?

Обработанные в дальнейшем пространственно организованные данные лазерной съемки называют облаком точек. Исходные облака точек - это огромные наборы высотных 3D точек, имеющих значения x, y, z, а также дополнительную атрибутику, например, время GPS. Конкретные поверхности, отразившие сигнал, классифицируются после начальной обработки облака точек. Высоты земной поверхности, строений, покрова леса, путепроводов и других объектов, с которыми сталкивается лазерный луч, составляют данные облака точек.

Для получения более подробной информации см. раздел Классификация лидарных точек.

Облака точек лидара в ArcGIS чаще всего представляют собой набор растров или поверхностей TIN, Набор данных LAS, Набор данных представления поверхностей (terrain) или Набор данных мозаики.

Связанные разделы

Для чего нужен сканер LIDAR (Лидар) в iPhone 12 и iPad Pro и что это такое?

Если появление дополнительной камеры в iPhone или iPad явно заметно, то оснащение новых устройств Apple датчиком LIDAR многими игнорируется. Что это за технология такая и насколько нужна она широкому кругу пользователей?

♥ ПО ТЕМЕ: Темы оформления на iPhone (новые иконки): как менять, где скачать, как заработать на этом.

 

Что такое LiDAR?

Само слово LiDAR (Light Detection and Ranging) дословно расшифровывается, как «обнаружение и определение дальности с помощью света». Эта технология активно используется в геодезии, картографии, где излучателем света является лазер.

В системах же ближнего радиуса действия его успешно заменяют светодиоды. Принцип действия LiDAR довольно прост – излучатель испускает световые волны, а приемник получает возращенный от тела отраженный сигнал, при этом учитывается воздействие рассеивающей среды. На основании времени отклика можно определить расстояние до объекта.

Так видит LiDAR окружающий мир:

Появившийся в марте 2020 года iPad Pro (обзор) и осенью – iPhone 12 Pro и iPhone 12 Pro Max как раз и получили датчик LiDAR на блоке тыловых камер.

LiDAR в iPhone 12 Pro и iPhone 12 Pro Max

 

LiDAR на iPad Pro

 

Для чего LiDAR в iPhone 12 Pro и iPad Pro?

LiDAR на iPhone может быть востребован уже сегодня и выполнять практические задачи. Можно говорить о применении технологии в съемке максимально естественных портретов с натуральным эффектом боке. LiDAR помогает волосам, ушам и другим частям тела человека или животных оставаться в фокусе. В будущем возможности этой технологии могут быть расширены и на портретные видео. Но это произойдет в следующих релизах операционной системы или даже с выходом новых моделей iPhone.

Видится возможным использовать LiDAR для сверхточного измерения физических расстояний. В практической жизни любой владелец актуального iPhone или iPad с такой технологией сможет без проблем точно измерить габариты своей квартиры: длину и высоту стен, кривизну пола. Но дело тут не в удовлетворении любопытства, такая информация может оказаться полезной при проведении строительных работ. Обычно там требуются дальномеры и нивелиры, но смартфон с лидаром может их подменить. Есть уже и приложения, которые с помощью лидара сканируют контуры рабочего пространства и затем создают модель производственного помещения, помещая туда трехмерные объекты.

А с учетом факта отличной работы сенсора LiDAR не только в светлое время суток, но и в темное, эта камера используется для улучшения Ночного режима съемки в iPhone 12 Pro и iPhone 12 Pro Max. Датчик отлично распознает объекты, что позволяет до 6 раз быстрее наводиться автофокусу. В результате резко уменьшится число ночных фотографий, в которых фокус оказался сбитым.

Есть и еще одна сфера применения технологии LiDAR. По утверждению компании, этот элемент был недостающим для реализации революционных приложений дополненной реальности. Датчик LIDAR от Apple способен измерять дистанцию до объектов на расстоянии до 5 метров, работая как в помещении, так и на улице. Операционная система объединяет эту информацию с данными камер, датчиков движения и обрабатывает с помощью алгоритмов компьютерного зрения. Это помогает iPhone и iPad Pro быстрее и лучше размещать на проанализированной сцене объекты дополненной реальности. Можно не сомневаться, что благодаря LIDAR уровень AR вырастет, даруя новые ощущения от возможностей техники Apple.

Надо сказать, что компания давно уже пытается освоить поле дополненной реальности, работая над соответствующим программным и аппаратным обеспечением еще с 2017 года. Тогда была представлена платформа ARKit для разработки под iOS подобных приложений. С тех пор каждое крупное обновление операционной системы появляется с демоверсией технологии AR, будь то Minecraft или Lego. И каждое улучшение камер или процессора неявно обещает и очередное улучшение технологии. Но пока еще не так много реальных возможностей ее применения.

Созданное на основе ARKit приложение автоматически и мгновенно получает информацию о размещении объектов в поле зрения камеры, улучшенный захват движения для вовлечения людей. Появление датчика LIDAR привело к обновлению ARKit и появлению нового Scene Geometry API, которое как раз и позволит использовать новый сканер для реализации невозможных ранее сценариев.

Вполне возможно, что датчик LIDAR даст новый импульс этой истории. И уже появляются приложения, использующие новую возможность устройств Apple. Так, в Apple Arcade появилась игра Hot Lava, которая превращает жилую комнату в игровую поверхность.

Устройство сканирует помещение и размещает в нем виртуальное поле из лавы и платформы для прыжков персонажа. Приложение Shapr3D дает возможность отсканировать комнату, а потом создает ее трехмерную модель для последующего редактирования. Похожий функционал и у IKEA Place, которая после анализа комнаты поможет подобрать для нее мебель.

Сканер LIDAR улучшит приложение Рулетка для вычисления габаритов материальных объектов. В нем появилась виртуальная рулетка для более детальных измерений.

Пока сфера дополненной реальности является удивительной, но вовсе не неотъемлемой частью нашей жизни. Компания Apple планомерно, шаг за шагом, делает все, чтобы это исправить. Можно только поприветствовать такое намерение разнообразить наше будущее. А сканер LIDAR – важный инструмент на пути реализации технологии.

Смотрите также:

Лидар технология - применение 3D сканеров Lidar в картографии и сборе геопространственных данных

В статье описана технология лидар, с помощью которой осуществляется лазерное сканирование объектов. Рассмотрены устройства, где реализована эта методика, а также описано применение лидаров в робототехнических комплексах.

Терминология и принцип работы лидара

Термин «лидар» – это аббревиатура. Полное выражение на английском языке: light identification, detection and ranging. Перевод: световое обнаружение и идентификация дальности.

В основе технологии лежит получение и обработка данных о различных удаленных объектах при помощи оптической системы. Локатор использует свойство света отражаться и рассеиваться в зависимости от степени прозрачности среды. Прибор способен получать информацию о твердых предметах и о жидкости.

Достоинства устройств лидар:

  • мгновенная мощность луча;
  • когерентность излучения;
  • низкие потери, обусловленные малой длиной волны.

В совокупности указанные характеристики сделали оборудование незаменимым при анализе среды на расстоянии до нескольких километров.

При работе лазерный луч отражается от поверхностей, возвращается к прибору и улавливается фотоприемником. Частота – до 150 000 импульсов в секунду. Аппарат запоминает время прохождения сигнала, на основе чего формирует координаты предмета в пространстве:

  • удаленность;
  • размеры;
  • геометрические особенности и пр.

Создается точная информация о цели в виде набора 3-мерных точек.

Laser lidar выпускается в 2 основных видах:

  • Микроимпульсные – обладают небольшой мощностью и допускаются к использованию без соблюдения особых мер безопасности.
  • Устройства с высокой энергией излучения, рассчитанные на исследования атмосферы. Они определяют параметры облаков; атмосферное давление ;силу ветра; влажность; содержание газов в воздухе.

Независимо от варианта устройства принцип действия лидар основан на применении одних и тех же систем.

Измерение расстояния

В лазерном дальномере используются разные типы лазера.

Распространенные длины волн:

  • топографические сканеры – 1064 нм;
  • батиметрические – 532 нм;
  • наземные коммерческие приборы – 600-1000 нм;
  • наземное научное оборудование – 1500 нм.

Эти значения выбираются с учетом факторов:

  • свойства окружающей среды;
  • отражающая способность изучаемых мест;
  • чувствительность детектора;
  • конструктивные требования к технике;
  • допустимая степень безопасности излучения для зрения.

Сканирование

Для определения не только расстояния, но и обзора цели измеряется множество точек. Методы функционирования сканирующего лидара:

  • качающееся зеркало – за счет изменения положения зеркала вокруг своей оси удается отсканировать нужную область и сформировать трехмерные данные;
  • вращающаяся призма – более совершенный метод, в котором исключен недостаток зеркала в виде непостоянной скорости движения, здесь луч скачет по граням призмы и создает ряды точек;
  • вращающееся зеркало – развертка формируется в виде эллиптической кривой, при этом каждая точка сканируется 2 раза;
  • оптоволоконная подсистема – в отличие от названных механических методов оптоволоконный способ обеспечивает более стабильную геометрию сканирования, поскольку между оптическими каналами оборудования и оптоволокном связи фиксированы.

Ориентация и позиционирование

Подсистема нужна, чтобы для каждой точки измерялось абсолютное значение ее положения в пространстве. Так достигается высокая достоверность измерений, которая используется в дальнейшем на практике.

Контроллер

Все компоненты lidar должны работать согласованно, чтобы генерировать облака точек. Для этого используется система управления, которая выставляет параметры сенсоров и контролирует работу всех элементов.

Хранилище информации

Результаты исследований представляют собой файлы с координатами и дополнительной информацией. Техника способна генерировать большие объемы измерений, поэтому в них предусмотрены собственные накопители, где все значения сохраняются сразу после сбора и цифровой обработки.

Результат сканирования лидара

Практическое применение

Традиционные способы трехмерной съемки для изучения ландшафта, воздушного или водного пространства стоят дорого и занимают много времени. Новая технология эффективнее, поэтому применяется в разных областях.

Моделирование ландшафта

С помощью пульсирующего лазерного луча удается исследовать рельеф местности с учетом любых объектов – травы, листвы, деревьев, перемещающихся объектов.

Полученный топографический 3D-контур создается быстро. С помощью лидара для БПЛА сканирование ведется на скорости свыше 4 000 м2 в минуту.

Фиксация ДТП, ЧП, несчастных случаев

Lidar может работать в инфракрасном и ультрафиолетовом диапазоне. Это выручает, когда нет возможности сканировать предметы при внешнем свечении, например, в случае с авариями ночью.

С дроном получается составить полную картину произошедшего независимо от времени суток за один полет.

Сельское хозяйство

3-мерные системы картографирования помогают в сельском хозяйстве, когда нужно создать:

  • ирригационную сеть;
  • водозащитные сооружения;
  • прочие вспомогательные объекты.

БПЛА с лидаром позволяет собрать точные данные об особенностях и рельефе почвы. При этом не надо ждать подходящую погоду и использовать специальную технику для сбора данных.

Археология

Характеристики ландшафта нужны для научных задач. При использовании lidar за 5-10 минут удается создать полную трехмерную модель интересующего места для дальнейших археологических исследований.

Современная технология lidar удешевляет, упрощает и ускоряет разные задачи. Звоните нашим менеджерам, чтобы они помогли выбрать и купить подходящий лидар с доставкой и гарантией. Мы реализуем следующие виды лидаров:

Эксперты оценили необходимость лидара в iPhone

Накануне компания Apple презентовала первые смартфоны со встроенным в камеру лидаром. Что собой представляет этот сенсор, как он работает и нужен ли он в iPhone, рассказывает «Газета.Ru».

13 октября компания Apple показала iPhone 12 Pro и 12 Pro Max, которые стали первыми смартфонами компании, получившими лидар (LiDAR). Это специальный датчик, который позволяет получить и обработать информацию об объектах. С его помощью можно выяснить температуру, длину, ширину и высоту объекта, а также узнать расстояние до него.

Принцип работы лидара похож на эхолокацию: инфракрасные и ультрафиолетовые лучи отражаются от объекта и возвращаются обратно, передавая необходимую информацию.

Изначально первые лидары были созданы для военных целей и отслеживали спутники.

Позже лидары стали активно использовать при создании карт. Для этого датчик устанавливают в самолетах и пролетают над местностью, которую нужно картографировать. Датчик может дать широкий спектр информации о том, что находится на земле и под водой, достигается это за счет разного светового диапазона испускаемых лучей.

Сейчас эта технология также активно задействована в транспортных средствах, предусматривающих возможность самоуправления. Благодаря функции быстрого сбора данных об окружающей среде датчик помогает автопилоту ориентироваться в пространстве.

«Сегодня лидар уже используется в беспилотных транспортных средствах и дронах, сервисных роботах, строительстве, геодезии и картографии», — рассказал «Газете.Ru» директор по развитию и сооснователь Promobot Олег Кивокурцев.

Благодаря использованию лидара роботы свободно и безопасно передвигаются, картографы строят карту местности, строители планируют расположение объектов.

«Лидар способен строить 3D-модели физических объектов, поэтому его применение возможно во многих сферах бизнеса. Например, он способен построить точную 3D-модель комнаты, которую потом можно использовать в дизайне интерьера, — поясняет технический директор 65apps Алексей Чувашов. — Лидар есть у робота-пылесоса — он крутится и измеряет дистанцию вокруг себя, а потом строит карту помещения и прокладывает свой путь по ней. Также лидар хорошо используется для дополненной реальности. Например, чтобы сфотографировать ступню и определить точный размер обуви».

Технология лидара широко применяется в различных сферах жизни, так что появление этой функции в смартфонах было вопросом времени.

«iPhone 12 Pro впервые использует лидар на основной камере — для повышения качества фотографий: в зависимости от расстояния до объекта меняется фокус объектива — снимки становятся более четкими и насыщенными. Это большое преимущество айфона перед другими решениями», — отметил Кривокурцев.

close

100%

Собеседник «Газеты. Ru» также уточнил, что лидары уже использовались в смартфонах, но на фронтальной поверхности — для Face ID, поскольку трехмерное распознавание лица повышает стабильность работы сканера, что предотвращает возможный взлом устройства.

«Лидар — это, безусловно, технология будущего. Все, что движется, будет оснащено лидарами: от роботов до автомобилей. Но применение лидара в смартфонах только начинается, прогнозировать дальнейшую судьбу технологии в этой индустрии пока сложно», — считает эксперт.

Ведущий аналитик Mobile Research Group Эльдар Муртазин напомнил, что первым продуктом Apple с лидаром стал новый iPad Pro. Там он используется в камере для оценки расстояния до предметов, но другого практического применения у этого датчика нет.

Эксперт обращает внимание, что эта технология не новая и хорошо известная, но внедрять ее в телефоны не обязательно.

«Сфера применения огромная, в тех же самоуправляемых автомобилях. Apple просто взял чужую технологию и адаптировал для мобильных устройств. Зачем — не очень понятно, но ничего нового в этом нет», — рассуждает Муртазин.

По словам Алексея Чувашова, технология лидара не является прорывной, но в мобильных устройствах появилась недавно. При этом похожие технологии есть и в устройствах на базе Android.

«Apple просто в очередной раз доработала интересную технологию и добавила в свой новый флагманский гаджет», — заявил эксперт.

Он добавил, что лидар в смартфонах — это шаг к развитию AR и возможному распространению технологий дополненной реальности среди широкого круга пользователей.

Как предположил Кивокурцев, у лидара в iPhone могут быть две перспективы развития.

«Первая — использование в инженерных приложениях, когда необходимо понять площадь помещения, расстояние до объектов, их размер.

Лидар — это убийца рулетки, с помощью которой долгие годы измеряли размер предметов.

Второе направление — это дополненная реальность. Технологии AR используются в образовании, играх, медицине. Уже сегодня с помощью дополненной реальности мы можем свободно «примерить» элементы гардероба или расставить мебель в квартире — и варианты применения будут только увеличиваться, вплоть до «примерки» новой внешности», — считает собеседник «Газеты.Ru».

Как десяток ведущих компаний пытаются создать мощный и недорогой лидар / Хабр

Лидар совершенно необходим для робомобилей – и вот, как работают некоторые из ведущих датчиков


Лидар, или световой радар, это технология, критически важная для создания робомобилей. Датчики предоставляют компьютеру трёхмерное облако точек, обозначающее окружающее автомобиль пространство, а его концепт помог командам выиграть конкурс DARPA Urban Challenge в 2007 году. С тех пор системы лидаров стали стандартом для робомобилей.

В последние годы были созданы десятки стартапов, работающих с лидарами, и соревнующимися с лидером индустрии Velodyne. Все они наобещали более приемлемые цены и улучшенную эффективность работы. В 2018 году журнал Ars уже делал подборку основных тенденций в индустрии лидаров, и описал, почему эксперты ожидали появления улучшенных и менее дорогих систем в ближайшие несколько лет. В той статье не было подробностей по поводу самих компаний – в основном потому, что они держали информацию о работе своей технологии в тайне.

Но за последний год я получал непрерывный поток рекламы, исходящей от разработчиков лидаров, и побеседовал с большим количеством их представителей. Журнал Ars находится на связи директорами, по меньшей мере, восьми таких компаний, а также с компаниями, занимающимися анализом индустрии или их клиентами. Всё это общение позволило составить неплохое представление не только о тенденциях индустрии лидаров, но и о технологиях и бизнес-тратегиях отдельных компаний.

Сегодня существует три основных отличия лидаров друг от друга. После описания этих возможностей будет легче понять технологии девяти ведущих компаний, разрабатывающих лидары.

Чтобы не раздувать зря статью, мы опишем независимые компании, которые в основном занимаются лидарами. Поэтому мы не будем описывать собственную технологию лидаров от Waymo, стартапы, работающие с лидарами, которые купили себе GM и Ford в 2017 году, или попытки разработки лидаров от более крупных компаний, таких, как Valeo (сделавшая лидар для моделей Audi 2018 и 2019 годов A7 и A8), Pioneer или Continental. Сложно выпытать у этих крупных компаний подробности об их технологиях, но и без них есть, что описать.

Три крупных фактора, отличающих лидары друг от друга

Базовая идея лидара проста: датчик испускает лазерные лучи в разных направлениях, и ждёт, пока их отражения вернутся. Скорость света известна, и время в пути туда и обратно даёт точную оценку расстояния.

И хотя базовая идея проста, детали усложняют всё очень быстро. Каждый изготовитель лидаров должен принять три базовых решения: как направлять лазер в разные стороны, как измерять время на путь туда и обратно, и свет какой частоты использовать. Мы рассмотрим каждое из них по очереди.

Технология управления лучом

Большинство ведущих лидаров используют один из четырёх методов направления лазерных лучей в разные стороны (две компании, Baraja и Cepton, сообщили, что используют другие технологии, которые они не объяснили):

  • Вращающийся лидар. Velodyne создала современную лидарную индустрию в 2007, представив лидар, в котором было размещено 64 лазера по вертикали, и вся эта штуковина вращалась со скоростью в несколько оборотов в секунду. Датчики из вышего сегмента от Velodyne до сих пор используют такую технологию, и, по крайней мере, один из конкурентов, Ouster, поступил так же. Преимущества такого подхода – покрытие на 360 градусов, но критики ставят вопросы о том, можно ли сделать дешёвый и надёжный вращающийся лидар, подходящий для массового рынка.
  • Механический сканирующий лидар использует зеркало, перенаправляя единственный лазерный луч в разных направлениях. Некоторые из компаний используют подход под названием «микроэлектромеханическая система» (МЭМС) для управления зеркалом.
  • Активная фазированная антенная решетка использует ряд излучателей, способных изменять направление лазерного луча, подстраивая относительную фазу сигнала между соседними передатчиками. Мы подробно опишем эту технологию в секции про Quanergy.
  • Лидар на основе вспышек подсвечивает всю область сразу. Существующие технологии используют один широкоугольный лазер. Технология испытывает трудности с большими расстояниями, поскольку до любой точки доходит лишь малая часть лазерного света. По меньшей мере, одна компания, Ouster, планирует создать многолазерную вспышку, в которой будет массив из тысяч или миллионов лазеров, направленных в разные стороны.

Измерение расстояния

Лидар измеряет время, которое требуется свету для того, чтобы дойти до объекта, и отразиться от него. Есть три простых способа сделать это:

  • Время в пути. Лидар отправляет короткий импульс и измеряет, сколько времени пройдёт до фиксации возвращающегося импульса.
  • Лидар непрерывного излучения с частотной модуляцией (НИЧМ). Отправляет непрерывный луч света, частота которого постоянно меняется во времени. Луч разбивается на два, и один из них отправляется во внешний мир, а потом по возвращению объединяется с другим. Поскольку частота у источника луча меняется непрерывно, разница в пути двух лучей выражается через разность их частот. В результате получается картина интерференции, частота биений которой является функцией от времени в пути (и, следовательно, от расстояния). Этот путь может показаться беспричинно усложнённым, но у него есть парочка преимуществ. Лидар НИЧМ устойчив к интерференции от других лидаров или от Солнца. Лидар НИЧМ может также использовать допплеровское смещение для измерения скорости объектов, а не только расстояния до них.
  • Лидар непрерывного излучения с амплитудной модуляцией (НИАМ) можно рассматривать, как компромисс между двумя предыдущими вариантами. Такой лидар, как и простой датчик, измеряющий время в пути, отправляет сигнал, а потом измеряет время, которое у него ушло на то, чтобы отразиться и вернуться. Но если простые системы отправляют один импульс, лидар НИАМ отправляет сложную схему (псевдослучайный поток цифровых нулей и единиц). Сторонники подхода говорят, что благодаря этому лидар НИАМ более устойчив к интерференции.

Длина волны лазера

Описанные в данной статье лидары используют один из трёх вариантов длин волн: 850, 905 или 1550 нм.

Этот выбор имеет значение по двум причинам. Одна из них – безопасность глаз. Жидкость внутри глаза прозрачна для света с длиной волны 850 и 905 нм, что позволяет свету дойти до сетчатки. Если лазер будет слишком мощным, он может причинить глазу непоправимый вред.

С другой стороны, глаз непрозрачен для излучения с длиной волны 1550 нм, что позволяет таким лидарам работать на большей мощности, не вредя сетчатке. Увеличение мощности позволяет увеличивать дальность действия.

Так почему же все не используют лазеры с длиной волны 1550 нм в лидарах? Детекторы, работающие с частотами 850 и 905 нм, можно создать на основе недорогих и распространённых кремниевых технологий. Для создания лидара с длиной волны 1550 нм требуется использовать экзотические и дорогие материалы, такие, как арсенид галлия-индия.

И хотя лазеры на 1550 нм могут работать с большей мощностью, не представляя угрозы для глаз, такие уровни мощности могут приводить к другим проблемам. На выставке CES в Лас-Вегасе в этом году один человек сообщил, что мощный лазер на 1550 нм в лидаре от AEye испортил ему камеру. И, конечно, лазеры большей мощности потребляют больше энергии, что уменьшает дальность хода и энергетическую эффективность машины.

Учтя всё это, давайте рассмотрим десятку ведущих разработчиков лидаров.

Velodyne



Три продукта Velodyne: Alpha Puck, Velarray и Veladome

Управление лучом: вращение.

Измерение расстояний: время в пути.

Длина волны: 905 нм

Velodyne изобрела современный трёхмерный лидар более десяти лет назад, и с тех пор доминирует на этом рынке. Характерные вращающиеся лидары компании часто используются в робомобилях, и компания, скорее всего, останется лидером рынка в 2019. Однако некоторые наблюдатели задаются вопросом, сможет ли компания поддерживать свою лидирующую позицию в последующие годы.

В конце 2017 флагманские лидары Velodyne на 64 лазера продавались по $75 000 за штуку. Velodyne представила новую модель на 128 лазеров, которая, по слухам, будет ещё дороже — $100 000.

Касательно этих цифр представитель Velodyne ответил: «Мы не раскрываем стоимость продукции, однако, озвученные цены характерны для единичных продуктов. В закупках автомобильных масштабов цены существенно ниже, и мы активно поставляем автопроизводителям продукцию по низким ценам».

Velodyne продаёт и менее дорогие лидары, включая 16-лазерную "шайбу", которая в прошлом году продавалась по $4000. Также Velodyne продаёт и твердотельную модель, Velarray. Velodyne говорит, что это система с длиной волны в 905 мм «с проприетарным методом управления лучом без трения». Velodyne ожидает, что в оптовых объёмах эта модель в итоге будет стоить менее $1000. Однако эти лидары не дают такого высокоточного результата, как вращающиеся модели на 64 и 128 лазеров.

Некоторые критики утверждают, что у Velodyne были трудности с производством и качеством продукции.

«Деликатные движущиеся датчики лидара, являющиеся средством к существованию компании, оказалось сложно производить эффективно и с высоким качеством, и они могут быть раздражающе хрупкими при применении в автомобилях», писал недавно журналист Эд Нидермайер, цитируя источники сектора робомобилей.

Представитель компании поспорил с таким отзывом, утверждая, что Velodyne «за годы работы довела науку изготовления этих датчиков в больших количествах до совершенства», и что «было доказано, что они выдерживают жёсткие условия эксплуатации в автомобилях».

Недавно Velodyne подписала лицензионный договор с Veoneer, известной компанией в цепочки поставок автомобильных запчастей. У Veoneer есть большой опыт создания компонентов, удовлетворяющих стандартам качества автомобильных компаний, и у неё могут появиться идеи о внесении изменений в классический дизайн Velodyne с целью улучшения качества и уменьшения цены продукта. Однако им нужно действовать быстро, поскольку целый ряд других компаний уже нацелился на место лидера.

Luminar


Управление лучом: механическое сканирование

Измерение расстояний: время в пути.

Длина волны: 1550 нм

Многие считают Luminar одним из главных соперников Velodyne. Компания занимается этим бизнесом с 2012 года, и в прошлом году начала производство лидаров в больших количествах. Компания утверждает, что качество её продукции находится на высшем уровне.

В частности это происходит благодаря тому, что в Luminar решили использовать лазеры с длиной волны 1550 нм. Использование безопасной для глаз длины волн позволяет Luminar выкручивать мощность лазера, благодаря чему лидар дальше видит. Но лазеры на 1550 нм означают, что Luminar приходится использовать экзотический арсенид галлия-индия для обнаружения вернувшихся импульсов. Это должно быть дорого, но Luminar в прошлом году сообщили нам, что стоимость приёмников в их лидарах составляет всего $3.

В прошлом году в ответ на наши расспросы о Luminar президент компании Velodyne Марта Холл указала нам на серьёзный недостаток лидаров от Luminar – большое энергопотребление. Это особенно важно, поскольку лидары от Luminar представляют собой фиксированные датчики с полем зрения в 120 градусов. Это значит, что для обеспечения просмотра всех 360 градусов потребуется четыре прибора от Luminar (с учётом наложения их полей зрения), вместо всего одного от Velodyne или Ouster. Однако затем в письме представитель Luminar ответил, что последняя версия их лидара значительно уменьшила потребление энергии по сравнению с ранними моделями, и потребляет «на круг примерно 50 Вт».

Также Luminar ничего не сообщает по поводу цен. В прошлом мае директор Luminar Остин Рассел рассказал нам, что их лидар должен будет «подешеветь до нескольких тысяч долларов», чтобы суметь состязаться на потребительском рынке, и что этот вопрос для компании «не является проблемой». Однако из этого следует, что в то время стоимость приборов получалась значительно выше нескольких тысяч.

Luminar опережает многих изготовителей лидаров в области реальных поставок, поскольку начала массовое производство более девяти месяцев назад. За последние 18 месяцев Luminar сумела заключить партнёрские соглашения с компаниями Toyota, Volkswagen и Volvo.

В недавнем интервью Рассел указал на эти сделки, назвав их крупнейшими конкурентными преимуществами компании. Он сказал мне, что крупнейшие компании разрабатывают робомобили на основе лидаров от Luminar, и им дорого обойдётся переход на продукцию конкурентов в будущем.

AEye


Управление лучом: механическое сканирование

Измерение расстояний: время в пути.

Длина волны: 1550 нм

У AEye много общего с Luminar. Она использует механическое сканирующее зеркало для управления лучами. Она использует лазер безопасной для глаз длины волны 1550 нм, позволяя ему работать на больших уровнях энергии. В результате у лидара от AEye впечатляющие характеристики по дальности. AEye говорит, что их лидар может видеть на расстоянии вплоть до 1000 м – это гораздо больше, чем те 200-300 м, которыми хвастаются самые дорогие устройства.

В декабрьском интервью директор AEye Люис Дюссан расхваливал высокоэнергетические импульсы, которые способны выдавать волоконные лазеры лидара AEye. Он сказал, что многие лидары конкурентов основаны на диодных лазерах, «ограниченных мощностью в 100-150 Вт. Волоконные лазеры могут доходить до 100 000 Вт – очень короткий импульс, большое количество сигнала».

Большая энергия позволяет увеличивать расстояние, но у неё есть и свои недостатки. В этом году на выставке CES в Лас-Вегас один человек рассказал журналу Ars, что его дорогая камера оказалась испорченной, когда он сделал фотографию лидара от AEye. Глаза заполнены жидкостью, непроницаемой для волн длиной 1550 нм. А камеры – нет. Видимо, мощный лазер AEye попал на хрупкую матрицу фотокамеры.

В заявлении для журнала Ars компания AEye описала повреждение камеры как проблему, присущую всей индустрии. Но Ангус Пакала, директор конкурирующей компании Ouster, спорит с этим. Он писал: «Наши сенсоры безопасны для глаз и камер. И точка». Luminar сообщила, что «мы провели всесторонние испытания с той же камерой с теми же линзами и с теми же настройками, что были у повреждённой на CES, и не смогли причинить ей вреда» при помощи лидара от Luminar.

Большинство лидаров используют фиксированную схему сканирования. Лидар AEye использует другой подход, который компания называет «подвижным сканированием». Схему сканирования AEye можно настроить программно и менять динамически. Согласно Дюссану, подвижная схема сканирования работает с гибкостью волоконного лазера. «От снимка к снимку можно контролировать энергию импульсов», — сказал он Ars. ПО управляет не только тем, когда произойдёт следующее измерение, но и тем, сколько энергии будет использовано – и, следовательно, какое расстояние будет измерено в следующий раз.

В результате, когда лидар замечает далеко находящийся объект, он может увеличить разрешение сканирования и уровень энергии в данной части изображения, и получить больше точек данных. В итоге может получиться скан с высоким разрешением, который поможет различить пешехода, мотоцикл или габаритный мусор, оставшийся на дороге.

С другой стороны, существует опасность чрезмерной оптимизации. Если лидар будет тратить много времени на сканирование уже распознанных объектов, возникает опасность, что на систематическое сканирование времени останется слишком мало, из-за чего он пропустит другие объекты.

Ouster


Управление лучом: вращение

Измерение расстояний: время в пути.

Длина волны: 850 нм

На первый взгляд, лидар от Ouster выглядит очень похоже на Velodyne. Это вращающиеся системы, измеряющие время импульсов в пути, и обе компании продают приборы с 16, 64 и 128-ю лазерами. И это не совпадение: Ouster специально разрабатывала продукцию так, чтобы её можно было использовать для замены приборов от Velodyne, поскольку многие потенциальные клиенты освоились с их классическим форм-фактором.

Но если вскрыть устройства от Ouster, окажется, что внутри они выглядят совсем не так. Классический дизайн Velodyne, судя по патенту, использует 64 отдельных лазера и 64 отдельных детектора. Ouster же придумала, как упаковать 64 лазера на один чип, а второй их чип содержит 64 датчика, распознающих отражённый свет. Такой интегрированный дизайн может кардинально уменьшить стоимость и сложность производства лидаров.

Самый сложный из лидаров Ouster, поставки которого должны начаться в этом году, это OS-2, 64-лазерный прибор, продающийся по $24 000. Ouster говорит, что его дальность работы сравнима с самыми дорогими лидарами от Velodyne. Ouster также продаёт лидары и с меньшим радиусом действия всего за $3500.

Ouster может запихнуть 64 лазера на чип, используя поверхностно-излучающий лазер с вертикальным резонатором (VCSEL) — в отличие от обычных лазерных диодов, излучающих в плоскости, параллельной поверхности. Поскольку VCSEL излучают перпендикулярно поверхности подложки, много лазеров можно разместить на полупроводниковом кристалле. Технология уже давно используется в таких пользовательских приложениях, как компьютерные мыши, но она всегда считалась недостаточно мощной для использования в лидаре. В Ouster говорят, что придумали, как создать лидар высокой эффективности при помощи VCSEL.

Ouster использует ещё одну полупроводниковую технологию, диоды однофотонного каскада (SPAD), чтобы обнаруживать возвратившийся свет. Как и VCSEL, SPAD можно изготовить при помощи стандартных технологий производства кремниевых чипов, и в один кристалл можно запихнуть много SPAD. Благодаря этому Ouster было довольно несложно перейти с 64-лазерных приборов в прошлом году на 128-лазерные, анонс которых состоялся в январе, а поставки начнутся летом. Компании просто пришлось заменить в старой модели чипы с 64 лазерами и 64 детекторами на новые 128-е чипы.

И обновление с 64 до 128 лазеров – это только начало, утверждает директор Ангус Пакала. Он рассчитывает, что за несколько лет компания представит лидары, в распоряжении которых будут тысячи – а, возможно, и миллионы – лазеров VCSEL и детекторов SPAD.

Пока что Ouster концентрируется на создании одномерных массивов лазеров для использования во вращающемся датчике, похожем на устройства от Velodyne. Но Пакала говорит, что ту же технику можно использовать и для создания двумерных массивов из лазеров и детекторов – наподобие матрицы в фотоаппарате. Это может привести к созданию нового класса лидаров на основе вспышек, где каждый «пиксель» будет обслуживать своей парой лазер-детектор. В результате у лидара будут преимущества вспышки – никаких движущихся частей, возможность воспринять «кадр» сразу и целиком – без жертв дальности обычного лидара.

Суть стратегии Ouster заключается в том, чтобы использовать в своих интересах промышленную базу потребительской электроники, в которой VCSEL уже используются в компьютерных мышках, для дальномеров у камер смартфонов, и в других областях. Пакала утверждает, что VCSEL ещё есть куда улучшать по таким параметрам, как яркость, стоимость и энергоэффективность. А все улучшения технологий VCSEL (и SPAD) будут автоматически работать на руку Ouster.

Blackmore


Управление лучом: механическое сканирование.

Измерение расстояний: непрерывное излучение с частотной модуляцией.

Длина волны: 1550 нм

Как и Ouster, Blackmore надеется использовать в своих целях развёрнутую инфраструктуру полупроводниковой промышленности. Однако её интересует индустрия оптических коммуникаций, а не потребительской электроники.

На первый взгляд, лидары и устройства оптической связи отличаются друг от друга, но на самом деле у них больше общего, чем можно было представить. Они отправляют информацию, закодированную в свете, улавливают свет позже и извлекают информацию из него.

«Оптический слой Blackmore создан на основе стандартных компонентов для оптоволоконной связи», — написано на сайте компании. «Пользуясь наработанными за десятилетия решениями в области оптоволоконной связи, мы с уверенностью заявляем, что наши схемы масштабируемы и надёжны».

Практически во всех других аспектах лидар Blackmore удивительно сильно отличается от продукции компаний Ouster и Velodyne. Вместо вращения на 360 градусов, лидар зафиксирован с полем зрения в 120 градусов по горизонтали и 30 градусов по вертикали. Он использует непрерывное излучение с частотной модуляцией для измерения расстояний, что позволяет измерять и скорость объектов.

Blackmore несколько недель назад представила новый интересный лидар на CES. Первоначальная его стоимость составляет $20 000, и он обладает впечатляющими характеристиками. Компания надеется со временем постепенно снижать стоимость лидара.

Baraja


Управление лучом: спектроскопическое сканирование.

Измерение расстояний: непрерывное излучение с амплитудной модуляцией.

Длина волны: 1550 нм

Baraja – один из самых необычных стартапов, о которых я рассказывал в прошлом году – и один из наиболее таинственных.

У большинства лидаров поле зрения составляет 120 градусов или меньше, что означает необходимость покупать не менее четырёх штук для обеспечения полного покрытия 360 градусов. Это может выйти дорого, а также требует расстановки хрупкой электроники по краям машины, где её очень легко повредить.

Идея Baraja состоит в том, чтобы переместить всю хрупкую электронику в багажник. Находящийся там обработчик сигналов соединяется по оптоволокну с четырьмя дешёвыми и прочными головками датчиков, которые можно разместить снаружи машины.

В интервью прошлым летом директор компании Федерико Колларте сказал мне, что четыре головки датчиков «состоят, по сути, из кремниевого стекла. Они дёшевы, надёжны, хорошо выдерживают стихии. В случае аварии нужно будет просто заменить головку датчика».

Привлекательная идея. Проблема в том, что я не могу сообразить, как она будет работать – и не смог убедить Колларте пояснить мне её в деталях.

Baraja описывает свой лидар как «лидар спектроскопического сканирования», что означает, что лучи лазеров управляются изменением частоты света, проходящего через призму. Просто представить, как можно управлять таким лучом в одном измерении, но сложно понять, как достичь двумерного управления".

Когда я спросил об этом Колларте, он сказал: «Для второго измерения мы используем тот же концепт спектрального сканирования. И у нас ещё есть вспомогательная механическая система».

Он добавил, что эта система не включает в себя ни зеркала, ни вращающиеся лазеры. Он сказал, что она «использует такую же призматическую оптику – этот момент мы всё ещё держим в секрете».

Также Baraja остаётся единственной компанией из тех, с кем мы общались, использующей непрерывное излучение с амплитудной модуляцией для измерения расстояний. Колларте рассказал нам, что одним из преимуществ такого подхода является то, что «для отдельных импульсов не требуется больших энергий». Некоторые оптические компоненты могут повредиться из-за скачков энергии, и их отсутствие даёт инженерам гибкость в использовании более широкого спектра вариантов — что потенциально позволит создать менее дорогую и более надёжную технологию.

Колларте говорит, что Baraja (как и Blackmore) старается «перенести компоненты и технологии из оптических телекоммуникаций», где большая экономия на масштабе позволяет удерживать стоимость продукта на низком уровне. Baraja, судя по всему, находится на ранних этапах коммерциализации, но Колларте говорит, что при производстве сотен тысяч устройств компания рассчитывает снизить их стоимость до «нескольких сотен» долларов.

Quanergy


Управление лучом: Активная фазированная антенная решетка.

Измерение расстояний: время в пути.

Длина волны: 905 нм

Вокруг Quanergy три года назад развернулась сильная шумиха, когда она объявила о создании твердотельного продукта со стоимостью менее $250, которую можно будет достигнуть при масштабном производстве. Но критики говорят, что компания не сумела выполнить свои обещания.

«У Quanergy, судя по всему, с трудом получается заставить датчики работать на нужных дистанциях», — сказал в интервью Сэм Абулсамид, аналитик из компании Navigant.

Quanergy – одна из немногих компаний, делающих лидары по технологии активной фазированной антенной решетки. Как было указано в пояснении к концепции 2017 года:

Фазированная решётка – это ряд передатчиков, способных менять направление электромагнитного луча, подстраивая относительную фазу сигнала от одного передатчика к другому.

Если все передатчики синхронно излучают электромагнитные волны, луч отправится прямо, т.е., перпендикулярно массиву. Чтобы отклонить луч влево, передатчики сдвигают фазу сигнала отправляемого каждой антенной, и сигнал от передатчиков слева оказывается позади сигнала передатчиков справа. Для отклонения луча вправо решётка совершает противоположное действие, сдвигая фазу самых левых элементов вперёд по отношению к правым.

Такая технология десятилетиями использовалась в радарах, где передатчиками служат антенны радаров. Оптические фазированные решётки применяют тот же принцип к свету, упаковывая массив лазеров на достаточно небольшом чипе.

Если бы Quanergy удалось заставить эту технологию хорошо работать, у неё была бы масса преимуществ. При отсутствии движущихся частей твердотельное устройство могло бы быть дешёвым, надёжным и универсальным. Лидар от Quanergy, как и прибор от AEye, настраивается программно и динамически переключается между разрешением и скоростью обновления.

Но у Quanergy нет особенных успехов на рынке. В ноябрьском интервью директор Луэй Эльдада сказал, что «мы проходим нужные этапы, мы идём по графику». Но есть причины сомневаться в этом. К примеру, Ангус Пакала был сооснователем Quanergy до того, как уйти и основать компанию Ouster в 2015-м.

Абульсамид указывает на недавний интерес Quanergy к использованию лидаров в промышленной безопасности – в этой области применения не требуются такие расстояния, как у робомобилей. Эльдада сказал мне, что теперь у Quanergy появился более типичный лидар с механическим наведением, предназначенный для рынка безопасности.

Cepton


Управление лучом: проприетарная технология микродвижений.

Измерение расстояний: время в пути.

Длина волны: 905 нм

Полностью автоматические робомобили – наиболее требовательная область применения лидаров, и пока что я в основном описывал продукты, нацеленные на этот рынок. Но Cepton – пример уважаемого производителя лидаров, в основном нацеленного на использование их технологии в передовых вспомогательных системах для водителей (ADAS). Сегодняшние системы ADAS используют радары и камеры для контроля полосы и динамического круиз-контроля. Но все ждут от автопроизводителей появления лидаров на машинах будущего, которые смогут обеспечить более сложные ADAS-системы.

Проблема в том, что, как мы увидели, лучшие лидары стоят десятки тысяч долларов, и эта ситуация может не поменяться даже при их производстве в промышленных масштабах. Поэтому такие компании, как Cepton, нацеливаются на производство лидаров средней дальности, достаточно доступных для их включения в автомобили, которые будут выпускать уже через несколько лет.

И когда я спросил директора Cepton Джун Пей о лидаре дальнего действия, требуемого для робомобилей, он открестился от этого рынка, сказав, что не думает, что клиенты начнут запрашивать подобные устройства в больших количествах «в обозримом будущем».

Вместо этого Cepton сконцентрировалась на рынке ADAS, где уже начинают заключать сделки на крупные объёмы поставок. Cepton утверждает, что её конкурентным преимуществом является цена.

«Мы – единственная компания, способная продавать лидары дешевле $1000», — сказал Пей. Прошлым летом Cepton объявила о сделке с Koito, японской компанией и одним из крупнейших мировых поставщиков автомобильных фар, по которой та включит их технологию лидаров в дизайн фар. Это значит, что если автопроизводитель решит, что лидар от Cepton устраивает их по всем параметрам, он сможет без проблем добавить такую возможность в свои автомобили.

Пей сказал мне, что технология микродвижения, управляющая лучом, уникальна для этой индустрии. Традиционные МЭМС используют для перенаправления света крохотное механически перемещающееся зеркальце. Но Пей говорит, что Cepton использует «очень проприетарный оптический дизайн, устраняющий зеркальце, но всё равно способный получать картинку высокого разрешения». Он также описал его, как «небольшую вибрационную систему, работающую по принципу динамика» – но отказался раскрывать подробности.

Innoviz


Управление лучом: механическое сканирование.

Измерение расстояний: время в пути.

Длина волны: 905 нм

Innoviz, как и Cepton, в основном концентрируется на сделках большого объёма с автопроизводителями. Она торгует доступными лидарами средней дальности, подходящими для использования в ADAS. И весьма успешно.

В прошлом апреле BMW объявила о планах установить лидар от Innoviz в свои автомобили в 2021 модельном году. Также в этом партнёрстве участвует Magna, известный поставщик, который поможет с логистикой, необходимой для установки готовой запчасти в тысячи автомобилей.

Автопроизводители экспериментируют со многими технологиями лидаров, поэтому многие их изготовители могут похвастать заключением сделок с OEM-производителями. Но сделка BMW выделяет Innoviz на фоне остальных конкурентов – BMW, судя по всему, серьёзно настроена на установку их лидаров в автомобили для продажи, а не просто покупает эти устройства для испытаний на прототипах.

В производстве автомобилей сроки освоения новой продукции весьма велики, поэтому Innoviz будет чем заняться в ближайшие несколько лет, и, конечно, одна заключённая сделка позволит Innoviz заключать новые сделки в будущем. Он полон оптимизма касательно этой сделки".

Сделка с BMW, судя по всему, будет использоваться для реализации ADAS, но у Innoviz есть амбиции и в области робомобилей. В последней своей модели InnovizOne компания хвастается дальностью до 200 метров с объектами с 50% отражающей способностью и полем зрения в 120 градусов.

Лидары для автомобилей стоили $75.000, а теперь лидары будут в каждом iPhone / Хабр

Как Apple удалось создать доступные лидары без движущихся частей для iPhone

На презентации iPhone 12 во вторник Apple представила возможности нового лидара. По словам Apple, лидар позволит усовершенствовать камеру iPhone за счёт ускорения фокусировки, особенно в условиях низкой освещённости. Возможно, таким образом появится новое поколение сложных AR-приложений.

Во вторник на презентации было рассказано о том, как работает лидар в iPhone, хотя это не первое устройство с лидаром от Apple. Впервые компания представила устройство, использующее эту технологию, в марте – это был обновленный iPad. И хотя пока еще никто не успел разобрать iPhone 12, мы можем многое узнать из недавних разборок последнего iPad.

Принцип работы лидара заключается в том, что он посылает лазерный свет и измеряет, сколько времени ему потребуется на возврат. Поскольку свет движется с постоянной скоростью, время пути туда и обратно может быть преобразовано в точную оценку расстояния. Повторяйте этот процесс на двумерной сетке, и в результате получится трехмерное «облако точек», показывающее расположение объектов внутри комнаты, на улице или другом месте.

Июньский анализ, проведенный компанией «System Plus Consulting», показал, что лидар в iPad посылает свет, используя матрицу вертикально-излучающих лазеров (VCSEL), изготовленную компанией «Lumentum». Затем он фиксирует обратную вспышку, используя массив однофотонных лавинных диодов (SPAD), поставляемых компанией Sony. Я объясню что это такое в следующем разделе.

Я нашел презентацию Apple особенно интересной, потому что я работал над текстом о компаниях, которые используют эти технологии (VCSEL и SPAD) для создания гораздо более мощного лидара для автомобильного рынка. Вертикально-излучающие лазеры и однофотонные лавинные диоды интересны тем, что они могут массово изготавливаться с использованием обычных технологий производства полупроводниковых приборов. Таким образом, выгода возникает за счет огромной экономии на производстве в больших объемах. По мере того, как растет распространенность датчиков на основе лазеров с вертикальным излучением, будет расти их качество (а цена будет снижаться).

Две компании, работающие над топовыми лидаром на основе лазеров с вертикальным излучением (Ouster и Ibeo) уже сейчас получают больше поддержки, чем большинство игроков на тесном рынке лидаров. Решение Apple о принятии этой технологии (и возможность того, что другие производители смартфонов последуют примеру Apple), обеспечит им попутный ветер в ближайшие годы.

Лазеры с вертикальным излучением позволили Apple создать очень простые лидары


Компания Velodyne стала пионером на рынке лидаров, выпустив 64-лазерный датчик

Первый трехмерный лидар был представлен компанией Velodyne более десяти лет назад. Вращающееся устройство стоило около 75 000 долларов и по габаритам было значительно больше смартфона. Apple должна была удешевить и уменьшить лидары, чтобы их можно было вставлять в iPhone, и лазеры с вертикальным излучением позволили компании этого добиться.

Что такое лазер с вертикальным излучением? Если вы создаете лазер, используя традиционные методы производства полупроводниковых устройств, у вас есть две основные технологии. Вы можете сделать лазер, излучающий свет в плоскости подложки (лазеры с торцевым излучением) или сверху (лазеры поверхностного излучения с вертикальным резонатором – VCSEL).

Лазеры торцевого излучения традиционно были более мощными. Лазеры с вертикальным излучением десятилетиями используются в самых различных устройствах – от оптических мышей до сетевых передатчиков. Считалось, что они не подходят для высокотехнологичных решений, где требовались большие пучки света, но технология развилась, и лазеры с вертикальным излучением стали более мощными.

Для обнажения излучателя лазера с торцевым излучением обычно требуется полировка торца пластины для образования резонатора. Это увеличивает стоимость и сложность производственного процесса и ограничивает количество лазеров, которые могут быть размещены на одной пластине. В свою очередь, лазеры с вертикальным излучением выпускают свет перпендикулярно пластине, поэтому их не нужно разрезать или упаковывать по отдельности. Таким образом, один чип может содержать сотни (и даже тысячи) лазеров с вертикальным излучением. В целом, при условии производства в больших масштабах, микросхема с тысячами лазеров с вертикальным излучением может стоить не больше нескольких долларов.

То же самое и с однофотонными лавинными диодами. Как следует из названия, они достаточно чувствительны, чтобы обнаружить одиночный фотон. Высокая чувствительность означает, что они страдают от шумов. Для того, чтобы использовать такие диоды в таких устройствах, как лидары, необходима сложная постобработка. Большое преимущество однофотонных лавинных диодов заключается в том, что как и лазеры с вертикальным излучением, они могут производиться с использованием привычных технологий, и тысячи таких диодов могут размещаться на одном кристалле.

Сочетание лазеров с вертикальным излучением и однофотонных лавинных диодов позволяет значительно упростить конструкцию лидара. Оригинальный трехмерный лидар, созданный Velodyne, содержал 64 отдельно упакованных лазера на вращающейся установке. Каждый лазер имел соответствующий ему детектор. Сложность этой конструкции и необходимость точной подгонки каждого лазера были одними из причин дороговизны устройств от Velodyne.

В последнее время некоторые компании экспериментировали с использованием маленьких зеркал, чтобы «направлять» лазерный луч в соответствии с заданным паттерном сканирования. В такой конструкции достаточно всего одного лазера, но она все еще нуждается в подвижной части.

В свою очередь, Apple, Ouster и Ibeo производят лидары без движущихся частей. Лидары на основе чипов с сотнями/тысячами лазеров с вертикальным излучением могут использовать отдельные лазеры для каждой точки в поле зрения датчика. А поскольку все эти лазеры предварительно упаковываются на одном чипе, сборка этих устройств намного проще по сравнению с лидарами от Velodyne.

В последних моделях iPhone использовался еще один трехмерный датчик под названием TrueDepth Camera – он обеспечивал работу функции FaceID. Также сообщается, что в этом модуле использовался массив лазеров с вертикальным излучением от Lumentum. Принцип работы TrueDepth заключается в проецировании 30 000 точек на лицо пользователя для формирования трехмерной модели и сравнения сохраненной модели с полученной (с учетом ее деформаций).

Лидар в iPad проецирует намного меньше точек, чем камера TrueDepth. Видео от iFixIt, снятое ИК-камерой показало, что лидар проецирует сетку размерностью в несколько сотен пикселей. При этом если датчик TrueDepth распознавал глубину на основе формы света, падающего на лицо человека, то лидар в iPad измеряет расстояние напрямую, засекая время на полет света до объекта и обратно. Такой подход, вероятно, обеспечивает более высокую точность измерения глубины, а также увеличивает дальность работы датчика.

В более мощных лидарах также используются лазеры с вертикальным излучением (VCSEL) и однофотонные лавинные диоды (SPAD)


Лидары OS-1 и OS-2 от Ouster

Производительность лидаров от Apple намного ниже, чем у топовых датчиков, производимых компаниями, специализирующимися на лидарах. Velodyne, компания выпустившая первый трехмерный лидар, утверждает, что их датчик может работать с дальностью в 200 метров, в то время как датчик от Apple работает с дальностью 5 метров.

Многие лидары, использующие лазеры с вертикальным излучением, более мощны чем датчики, которые используются в устройствах от Apple. Например, самый мощный лидар от Ouster на основе VCSEL-лазеров может похвастаться дальностью около 100 метров при 10-процентной отражательной способности.

Все нынешние датчики от Ouster похожи на вращающиеся устройства от Velodyne. В них используются чипы, в которых установлены от 16 до 128 лазеров с вертикальным излучением – эти чипы устанавливаются столбцами на вращающейся основе. Простота этой цельной конструкции позволила Ouster снизить цену своих устройств и стать одним из крупнейших конкурентов Velodyne. Впрочем, эти датчики все еще стоят тысячи долларов – слишком дорого для использования в автомобилях, не говоря уже о смартфонах.

На прошлой неделе Ouster объявила о планах выпустить новый твердотельный лидар без движущихся частей. Вместо того, чтобы выставлять в ряд от 16 до 128 лазеров, в новом устройстве от Ouster будут использоваться 20 000 лазеров с вертикальным излучением, расположенных в двумерной сетке.

Ibeo придерживается аналогичной стратегии и может превзойти Ouster. Компания Ibeo разработала самый первый лидар, когда-либо поставляется на рынок автомобилей массового потребления — датчик для Audi A8. Это было абсолютно примитивное устройство с разрешением всего в 4 линии по вертикали. Сейчас компания занимается разработкой нового устройства под названием IbeoNext. Данная модель будет иметь лазерную сетку размером 128 на 80 пикселей – чуть меньше чем в проектируемом датчике от Ouster, но значительно больше, чем в последних устройствах от Ibeo. Компания утверждает, что ее новый датчик будет иметь дальность работы 150 метров и 10-процентную отражательную способность.

Последний игрок, о котором стоит упомянуть – Sense Photonics, компания, о которой мы рассказывали еще в январе. Как и другие компании, о которых мы говорили, Sense в своих лидарах использует лазеры с вертикальным излучением и однофотонные лавинные диоды. При этом, при работе с лазерами Sense используют технологию, которая называется микротрансферной печатью. С ее помощью лазеры могут потребять больше энергии, не перегреваться и оставаться безопасными для человеческих глаз. Пока что устройства от Sense не отличались большой дальностью работы, но генеральный директор компании Шона Макинтайр сказала Ars, что компания стремится разработать датчик, работающий с дальностью 200 метров – об этом устройстве Sense объявит в начале 2021 года.

Лидары скоро ворвутся на автомобильный рынок


Лидар от Ibeo

Ibeo, Sense и Ouster выпускают новые недорогие модели, поскольку ожидают резкого роста спроса со стороны автомобильной промышленности. Лидары могут значительно улучшить ADAS-системы.

Например, многие считают, что у Tesla одни из передовых ADAS-систем в индустрии. При этом у компании есть постоянная проблема – ее автомобили врезаются в неподвижные объекты, иногда со смертельным исходом. Лидары справляются с обнаружением неподвижных объектов лучшем, чем камеры и радары, а значит внедрение лидаров может предотвратить множество аварий, за счет чего системы ADAS будут более полезными для водителей.

До нынешних времен считалось, что лидары слишком дороги для автомобильного рынка, но ситуация меняется. Некоторые компании обещают, что в следующие несколько лет выпустят лидары, стоящие менее 1000 долларов.

Ouster планирует подготовить свой датчик ES2 к массовому производству для автомобильной индустрии в 2024 году. Компания заявляет, что изначально устройство будет стоить 600 долларов, а в будущем цена снизится до 100.

Ibeo не объявила цену на IbeoNext, но компания заявляет, что уже заключила сделку с Great Wall Motors (крупным автопроизводителем в Китае) о начале серийного производства в 2022 году.

Компании, не использующие лазеры с вертикальным излучением, также устремились на этот рынок. Одной из наиболее известных компаний в этом пуле является компания Luminar – она объявила о сотрудничестве с Volvo в мае. Volvo планирует выпустить автомобили с лидаром от Luminar в 2022 году.

Все эти конструкции имеют свои сильные и слабые стороны (причем разные). Пока что Luminar может похвастаться значительной дальностью – целых 250 метров. Возможно дело в том, что Luminar использует лазеры с длиной волны 1550 нм, которая находится далеко за пределами диапазона видимого света. Жидкость в человеческом глазу непроницаема для такого света, а значит Luminar может использовать мощные лазеры, которые не будут опасны для человеческих глаз. Также у лидаров от Luminar более широкое поле зрения, чем у устройств от Ouster.

Самый большой вопрос к Luminar – смогут ли они уложиться в заявленную цену, равную 1000 долларов. Когда я два года назад брал интервью у генерального директора Luminar Остина Рассела, он сказал, что Luminar нужно будет «снизить цену до нескольких тысяч», чтобы выйти на массовый рынок. Тогда я предположил, что лидар от Luminar стоит больше, чем «несколько тысяч». Теперь же компания утверждает, что цена на их лидары упадет ниже 1000 долларов.

Ouster и Ibeo же не имеют проблем с тем, чтобы сделать свои устройства дешевыми. Вероятно, у компаний возникнет проблема с достижением дальности работы в 200 метров – считается, что она необходима для работы на скоростях езды по магистрали.

«Лазеры с вертикальным излучением уступают по яркости тем лазерам, что используются в привычных лидарах», – так мне сказал генеральный директор Ouster Ангус Пакала. «Если вы создадите физическую модель, подключите однофотонный лавинный диод и лазер с вертикальным излучением, то в результате получите невысокую производительность». Впрочем, Пакала сказал, что Ouster разработала ряд «фундаментальных решений на разных уровнях», которые могут заставить это сочетание работать. Пакала сказал, что в перечень этих решений входят «исключительное» подавление света, выбивающегося из диапазона, и «размещение устройств обработки сигнала рядом с диодами», что помогает отличить возвращающиеся лазерный свет от шумов.

Таким образом, в ближайшие годы Ouster, Ibeo и Sense столкнутся с большой проблемой: развить производительность сочетания лазеров с вертикальным излучением и однофотонных лавинных диодов до такой степени, чтобы их устройства могли работать с дальностью в 200 метров. Если им удастся решить эту задачу, то низкая стоимость и простота чипов дадут этим компаниям решающее преимущество. Если же им не удастся, то они могут опуститься на более низкий уровень этого рынка.


Вакансии

НПП ИТЭЛМА всегда рада молодым специалистам, выпускникам автомобильных, технических вузов, а также физико-математических факультетов любых других высших учебных заведений.

У вас будет возможность разрабатывать софт разного уровня, тестировать, запускать в производство и видеть в действии готовые автомобильные изделия, к созданию которых вы приложили руку.

В компании организован специальный испытательный центр, дающий возможность проводить исследования в области управления ДВС, в том числе и в составе автомобиля. Испытательная лаборатория включает моторные боксы, барабанные стенды, температурную и климатическую установки, вибрационный стенд, камеру соляного тумана, рентгеновскую установку и другое специализированное оборудование.

Если вам интересно попробовать свои силы в решении тех задач, которые у нас есть, пишите в личку.



О компании ИТЭЛМА

Мы большая компания-разработчик

automotive

компонентов. В компании трудится около 2500 сотрудников, в том числе 650 инженеров.

Мы, пожалуй, самый сильный в России центр компетенций по разработке автомобильной электроники. Сейчас активно растем и открыли много вакансий (порядка 30, в том числе в регионах), таких как инженер-программист, инженер-конструктор, ведущий инженер-разработчик (DSP-программист) и др.

У нас много интересных задач от автопроизводителей и концернов, двигающих индустрию. Если хотите расти, как специалист, и учиться у лучших, будем рады видеть вас в нашей команде. Также мы готовы делиться экспертизой, самым важным что происходит в automotive. Задавайте нам любые вопросы, ответим, пообсуждаем.


Список полезных публикаций на Хабре

LIDAR (LIDAR) данные измерений - National Geoportal

LIDAR ( Light Detection and Ranging ) данные измерений от бортового лазерного сканирования ALS ( Airborne Laser Scanning - бортовое лазерное сканирование) представляют площадь в виде измерений облака точек с конкретными координатами XYZ. Файлы сохраняются в формате LAS и, помимо координат точек, содержат, среди прочего, информация о классе данной точки и интенсивности отражения сигнала.Точкам также могут быть присвоены значения RGB (соответствующие синему, зеленому и красному цветам), полученные из аэрофотоснимков. В файлах LAS выделяются следующие классы точек:

0

-

обработано, но не классифицировано,

2

-

точек заземления ,

3

точки, представляющие низкую растительность, т.е.в диапазоне 0-0,40 м,

4

точек, представляющих среднюю растительность, т.е. в диапазоне 0,40-2,00 м,

5

точек, представляющих высокую растительность, т.е. в диапазоне выше 2,00 м,

6

точек, представляющих здания, сооружения и инженерные сооружения,

7

-

шум,

8

-

точки, представляющие акватории,

12

-

-

зоны покрытия.

Поскольку файлы LAS имеют большой объем, в настоящее время практически всегда используется их сжатая версия LAZ, что намного удобнее без потери каких-либо данных из исходного файла.

Хорошим инструментом для работы с файлами LAS является инструмент LiMON Viewer, с помощью которого мы можем просматривать облака точек и выполнять базовый анализ. CloudCompare и Fugro Viewer также являются бесплатными программами для визуализации облака точек и моделей местности.

Рис. 1. Просмотр файла LAS в LiMON Viewer

Данные измерений LIDAR используются, среди прочего, для для создания и обновления NMT и NMPT, а также сами по себе являются полезным аналитическим материалом. В Польше мы покрываем всю страну данными ALS с различной плотностью точек от 4 точек / м 2 90 150 даже до 20 точек / м 90 149 2 90 150 (в случае городов).

измерения, сечения) данных лазерного сканирования. Чтобы использовать этот инструмент, увеличьте масштаб карты до интересующей области, затем щелкните карту правой кнопкой мыши и выберите в контекстном меню функцию « Вид облака точек ». Инструмент загрузит и отобразит данные, соответствующие соответствующей таблице данных LAS для выбранного места, как показано на рис. 2.

Рисунок 2. Просмотр данных ALS на веб-сайте www.geoportal.gov.pl

Рисунок 3.Обзор и анализ данных ALS на www.geoportal.gov.pl

Если этих функций недостаточно, необходимо загрузить исходные данные измерений LIDAR и использовать соответствующее программное обеспечение для их обработки.

Службы загрузки файлов LAS

Данные измерений LIDAR в форме файлов LAS (LAZ) доступны бесплатно и могут использоваться бесплатно. Выгрузка данных возможна с сайта www.geoportal.gov.pl, где в разделе « Data to download » есть групповая группа « Measurement data NMT » и два слоя « Data pom NMT- PL-KRON86-NH "и второй" Измерение данных.NMT-PL-EVRF2007-NH ".

Рисунок 4. Слои для загрузки данных ALS, доступные на сайте www.geoportal.gov.pl

После включения одного из вышеупомянутых слоев и приближения к месту интереса, вы увидите прямоугольники, показывающие разделы файла LAZ, затем щелкните в интересующей области, и вы сможете загрузить соответствующий файл LAZ на экране, как показано на рис. 5.

Рисунок 5. Иллюстрация процесса загрузки LAZ-файл

загружается на компьютер пользователя и, в зависимости от решения пользователя, отображается в приложении по умолчанию, как показано на рис.6.

Рисунок 6. Визуализация загруженного файла LAZ в LiMON Viewer

Загрузка данных измерений LIDAR на www.geoportal.gov.pl выполняется службами WMS в зависимости от системы высот:

и, в частности, от их функции GetFeatureInfo , который предоставляет ссылку для загрузки соответствующего файла LAZ в качестве атрибута в точке щелчка. Подключив представленные сервисы к QGIS или другой программе, мы также можем скачивать файлы LAZ прямо из этих программ (рис.7).

Рисунок 7. Иллюстрация процесса загрузки таблицы облаков точек (LAZ) в QGIS

Для данных измерений LIDAR также доступна служба WFS, представляющая индексы данных, доступные в Национальном геодезическом и картографическом ресурсе, разделенные на две системы высот:

  • Первая услуга представляет данные измерений LIDAR с разбивкой на отдельные годы (с 2011 по 2019 год) в системе высот PL-KRON86-NH
  • Вторая услуга представляет данные измерений LIDAR с разбивкой на отдельные годы (от С 2018 по 2020 год) в системе подъема PL -EVRF2007-NH

Рисунок 8.Представление доступных сервисов WFS для данных LIDAR

Чтобы загрузить индекс данных измерений LIDAR, вы можете использовать любое программное обеспечение с функцией клиента WFS, например QGIS. Имея листы, видимые в указателе, вы можете легко загрузить содержание отдельных листов данных измерений LIDAR. Мы делаем это с помощью инструмента « Информация об объекте », который после щелчка по заданному листу отобразит его метаданные, в частности « Ссылка для скачивания », с помощью которой вы можете загрузить данные измерений LIDAR.

Рисунок 9. Использование сервиса WFS для данных измерений LIDAR в программе QGIS

Возможность загрузки индекса с помощью сервиса WFS также осуществляется непосредственно на сайте www.geoportal.gov.pl с помощью инструмента - «Загрузить данные из сервиса WFS» . Доступ к функциям осуществляется с панели инструментов, расположенной в левой части пользовательского интерфейса приложения карты, как показано на изображении ниже.

Рисунок 10.Использование сервиса WFS для данных измерений LIDAR в программе QGIS

.90,000 Чем полезен LiDAR в iPhone?

LiDAR в новейших устройствах Apple позволяет еще более точно отображать реальность и помогает в работе приложений дополненной реальности. К сожалению, пока им не нашлось много применений.

Во время премьеры последних iPhone Apple похвалила использование датчика LiDAR в модели 12 Pro. Его задачей было не только улучшить качество фотографий, но и добавить в телефон топовые функции, когда дело касается функций, связанных с дополненной реальностью.Никто не ставит под сомнение этот первый аспект, потому что фотографии с iPhone по-прежнему считаются одними из лучших, когда дело доходит до фотографии на смартфоне. Однако в последнем случае, чем больше времени проходит после премьеры, тем больше и больше раздаются голоса о том, что LiDAR может быть впечатляющей технологией, но найти для нее реальное применение сложно. Это не означает, что это приложение не применяется. Вот (краткий) список того, что вы можете делать только с датчиком LiDAR на iPhone 12 Pro:

Сделайте уникальный снимок на Snapchat

Если у вас есть модель 12 Pro и вы любите использовать Snapchat, у меня для вас хорошие новости.Благодаря новой функции, представленной компанией, вы можете встретить новый год с эффектом AR, используя только LiDAR. Благодаря этому мерцающее конфетти падает не только на стоящего человека, но и, например, на мебель или пол. Пока - ничего впечатляющего, но я думаю, что со временем на платформу будет добавляться не только все больше и больше похожих фильтров с использованием дополненной реальности. Возможно, все другие платформы с их собственной версией взаимоотношений, в первую очередь с Instagram, также будут включены.

Сканировать любой объект в космосе

В ноябре прошлого года, после премьеры iPhone 12 Pro, в сети появилось множество технологических демонстраций, показывающих, как можно использовать LiDAR для лучшего и более точного картирования реальных объектов и их переноса. в дополненную реальность. Хотя такое отображение можно было сделать до использования в устройстве обычной камеры и гироскопа, LiDAR позволяет делать это быстрее, точнее и с большим количеством деталей.В App Store есть много приложений (Polycam или 3D Scanner App), которые позволяют именно такое развлечение.

Играйте в (довольно простые) игры с дополненной реальностью

Производители, похоже, очень стараются найти другие альтернативные игровые платформы. Несмотря на увеличивающийся бюджет производства, платформы VR (Oculus, HTC Vive) еще не обслуживают большое количество пользователей дома. Что касается AR, игра в дополненной реальности тоже пока не очень популярна. Устройства Apple с LiDAR могут немного улучшить эту статистику, потому что благодаря более точному отображению среды они могут обеспечить лучшее взаимодействие виртуальных элементов с реальной средой.Однако мы все еще говорим об очень простых играх, и что-то мне подсказывает, что мы еще немного подождем производства больших студий в AR.

Технология LiDAR, несомненно, имеет большой потенциал, и если бы мне пришлось снимать, что могло бы приблизить нас, например, к голографическим видеоконференциям, то это было бы. Я убежден, что по мере того, как все больше и больше устройств (не только Apple) будут оснащаться этим датчиком, мы все чаще будем видеть его использование в повседневной жизни.

.90 000 LiDAR в телефоне - что это, как работает и для чего можно использовать?

У Apple много поклонников. Любители айфонов и других устройств этой компании постоянно ждут чего-то нового, чего больше нигде не найти. Настоящие инновации появились с выпуском iPhone 12 Pro. Также была представлена ​​новая система камер со встроенным LiDAR, то есть сканером окружения. Что такое LiDAR, как он работает и где его можно использовать?

Что такое система LiDAR в телефоне?

У некоторых это название ассоциируется с авиацией.Для остальных из нас имя LiDAR остается загадкой. Поэтому я быстро объясню эту концепцию. LiDAR происходит от первых букв Light Detection and Ranging . Это означает не что иное, как определение направления солнечных лучей, оно определяется их глубиной. Инструмент также излучает световое электромагнитное излучение, которое представляет собой просто хорошо известный лазер. Лучи лучей записываются, и программа создает карту пространства, конечно же трехмерную.Стоит знать, что каждый LiDAR имеет определенное расстояние, на котором он работает лучше всего. Apple гарантирует, что в своих устройствах LiDAR он работает на расстоянии до 5 метров, что очень впечатляет. Кроме того, Apple также использовала LiDAR для фокусировки в неблагоприятных условиях, то есть в случае недостаточного освещения или полной темноты.

Как работает LiDAR?

LiDAR работает очень похоже на радар. За исключением того, что он использует лазерный свет вместо микроволн.Телефон LiDAR позволит вам точно определять расстояние между устройством и объектами перед ним. Как это возможно? Ну, LiDAR в телефоне измеряет время, в течение которого лазерный луч достигает объекта, а затем возвращается. Благодаря этому стало возможным создавать 3D-модели сфотографированных объектов с сохранением высокой точности.

LiDAR дает нам гарантию лучшего качества фотографий, использования новых эффектов, а также отлично подходит для приложений, работающих на основе AR, то есть дополненной реальности.

Для чего мы можем использовать LiDAR?

LiDAR, помимо телефонов, используется, например, в самолетах и ​​для картографии. Так что, как нетрудно догадаться, в iPhone он будет использоваться совсем для других целей. В iPhone 12 Pro приложение должно включить специальную опцию «LiDAR CA». Это означает, что при использовании автофокусировки видеокамере будет легче различать передний план, второй и третий объекты. Благодаря этому фотосъемка выйдет на новый уровень профессионализма, только благодаря LiDAR.Это также улучшит функции автопортрета и съемки в портретном режиме. Кроме того, мы можем использовать LiDAR для фотосъемки в ночном режиме, а также в других неблагоприятных условиях. Также он отлично подойдет для записи видео в режиме автофокуса.

Вот и все для мобильных устройств.

Эта система очень часто используется в автономных автомобилях. Многие производители легковых автомобилей (и не только) «учат» автомобили ездить в одиночку.

Я рекомендую следующее видео, демонстрирующее возможности приложения 3dScannerApp, которое доступно на iPhone 12 Pro и iPad Pro.Все сканированные изображения обрабатывались на указанных выше устройствах.

Это правда, что я не очень разбираюсь в теме 3D-принтеров, но я думаю, что это открывает много возможностей для сканирования объектов, которые затем можно распечатать самостоятельно.

В свою очередь, в этом видео можно увидеть возможности системы LiDAR iPhone 12 - возможности сканирования и весь интерфейс.

В каких мобильных устройствах используется LiDAR?

Оказывается, LiDAR широко используется в смартфонах.Встречаем это устройство, например, при использовании Google Maps. Это означает, что LiDAR можно найти не только на iPhone, но и на моделях с системой Android. В этой ситуации мы тоже встретим его на планшетах, а не только на айпадах. Однако только на iPhone 12 и 12 Pro мы можем использовать LiDAR для улучшения фотографии. Благодаря этому фотографии приобретут новое, лучшее измерение.

.

LIDAR лазерное сканирование | Geoplan

Лазерное сканирование LIDAR - это самая современная система космического картографирования, доступная на рынке. С помощью LIDAR, среди прочего, районы тропических лесов Амазонки, которые позволили открыть для себя древние города, до сих пор покрытые джунглями и, следовательно, невидимые для человеческого глаза. В этом примере показано, как различные приложения могут использоваться для сканирования лидара и , обычно используемых в геодезических работах для пространственного проектирования.

Как работает LIDAR Terrain Scan?

LIDAR (от англ. Light Detection And Ranging) - это, говоря простым языком, система для сканирования и картирования пространства в трех измерениях с помощью лазерного луча. Основываясь на изменениях длин волн, излучаемых лазером, и различиях во времени возврата луча, мы можем определить расстояния между измеряемыми объектами. В результате можно создать 3D-модель местности, на которой было проведено лазерное сканирование LIDAR .

Для чего требуется лидарное сканирование?

Terrain Scanning LIDAR используется во многих областях, начиная с самых популярных - строительства и дизайна.Мы можем использовать LIDAR, например, для реализации проекта на труднодоступном участке необычной формы, при строительстве дорог, а также для обозначения всех каналов, насыпей или трубопроводов. Более того, лазерное сканирование LIDAR используется при проектировании крупных инвестиций, таких как жилые комплексы или офисные комплексы.

LIDAR Terrain Scan также используется в сельском хозяйстве. Он позволяет эффективно изучать рост растений, анализировать эффективность выращивания и урожайность как таковую.Благодаря преимуществам, получаемым от использования LIDAR, эффективность селекции растений может быть значительно повышена.

Еще одна область применения лазерного сканирования LIDAR - лесное хозяйство. С его помощью вы можете выполнить полное картографирование территории, засаженной деревьями. Это же приложение LIDAR используется в археологии.

Последняя область, которая выигрывает от сканирования LIDAR, - это энергия. Благодаря точному картированию местности, LIDAR позволяет проектировать высоковольтные линии в труднодоступных и потенциально опасных для такого проекта местах, например,лесная или альпийская местность.

Как использовать лазерное сканирование LIDAR?

Среди наших клиентов дизайнеры и архитекторы, а также компании, занимающиеся планированием территорий. Лидарное сканирование - отличная основа для планирования проектов в каждом из упомянутых диапазонов. Благодаря своим возможностям, а также многолетнему опыту наших сотрудников, можно выполнить очень точное отображение выбранной области, например, карту для целей дизайна.Он позволяет определять расположение водотоков или скрытых воронок. Мы рекомендуем Вам воспользоваться предложением нашей компании и довериться многолетнему опыту наших специалистов - лазерное сканирование y - это проверенное и профессиональное решение.

.90 000 LiDAR в iPhone 12 Pro - это прорыв, который Apple не может продать [обзор]

Я всегда уважал Apple, потому что ни одна другая компания не занималась внедрением новых технологий и разъяснением пользователю причин, по которым есть что-то, что может их взволновать.

iPhone X получил усовершенствованную камеру TrueDepth, которая по сути представляет собой Kinect, установленный в новом смартфоне. Хотя весь потенциал новых датчиков может быть использован только внешними приложениями, Apple сразу же задумалась над несколькими сценариями использования.Я говорю о распознавании лиц, моделировании сценического освещения и Animoji. Три специфические нативные функции, поражающие воображение.

Или 3D Touch на iPhone 6s. Когда он появился, Apple полностью перестроила интерфейс iOS таким образом, чтобы в полной мере использовать преимущества этой технологии. Насколько этот подход отличался от, например, Huaweia, который упаковал две бесполезные функции в конкурентный Mate S и продвигал сам факт наличия экрана, чувствительного к давлению.

LiDAR на iPhone 12 Pro другой.Apple может похвастаться технологиями, а не потенциальными приложениями

LiDAR - это современный 3D-датчик с впечатляющими возможностями. Проблема в том, что вы, вероятно, не узнаете об этих впечатляющих возможностях от Apple.

Вот что производитель сообщает на своей странице продукта:

Не знаю, как вы, но здесь я вижу только техническую тарабарщину , которая никак не влияет на воображение. Чуть ниже Apple перечисляет «приложения AR, которые работают намного умнее», «в шесть раз более быстрый автофокус при слабом освещении» и «портреты в ночном режиме», но, на мой взгляд, такое расплывчатое описание является обесцениванием того, на что способен LiDAR.

Официальный 2,5-минутный рекламный ролик в этом плане тоже не очень полезен. В отрывке из LiDAR Apple упоминает только размытие фона при съемке ночных фотографий. Это то, что Pixel 5 может делать с самой камерой без какой-либо дополнительной поддержки сенсора.

Равномерное измерение роста - простая, но потенциально полезная функция & hairsp; - & hairsp ;, полностью игнорируется в маркетинговой кампании.

А теперь предоставим слово сторонним разработчикам

То, что Laan Labs сделала с LiDAR, вызывает у меня отвисшую челюсть.Убедитесь сами:

Этот короткий видеоролик, продвигающий приложение, не только выглядит как фрагмент научно-фантастического фильма, но и показывает реальный сценарий использования. Я могу зайти в любой мебельный магазин, просканировать диван телефоном, а затем разместить виртуальный предмет мебели в своей гостиной и проверить, как он будет выглядеть. Вау!

Тем временем, просматривая официальные рекламные материалы, я читал о «невидимых световых лучах» и слышал о функции размытия фона.Эффект? Многие обзоры и сравнения iPhone 12 Pro с более дешевой моделью полностью игнорируют наличие LiDAR. Как будто это что-то совершенно неуместное, в то время как & hairsp; - & hairsp; на мой взгляд & hairsp; - & hairsp; - это дополнение более важное, чем телеобъектив, стальная рамка и 2 дополнительных гигабайта оперативной памяти вместе взятые.

Такая реализация новаторской технологии кажется полностью отличной от Apple, которая до недавнего времени была чемпионом мира по продвижению своих решений. На этот раз вместо того, чтобы предлагать клиентам несколько разумных сценариев использования, компания предпочитает утомлять их техническими аспектами и использовать свой потенциал на программистах.Не ожидал чего-то подобного от Apple.

См. Также:

.Лазерная фотограмметрия

LIDAR с дрона

Лазерная лидарная фотограмметрия с дрона. LIDAR (Light Detection and Ranging) - лазерное сканирование, является одним из самых современных методов сбора данных для численной модели местности.

Лидар (от англ. Аббревиатуры LIDAR, образованной от выражения: Light Detection and Ranging) - устройство, похожее на радар, но использующее свет вместо микроволн. Устройство отличается высоким разрешением.

Лидар

представляет собой комбинацию лазера и телескопа. Лазер посылает очень короткие и точно измеренные, но сильные световые импульсы определенной длины волны и в определенном направлении через специальную оптическую систему. Этот свет рассеивается по пути, что наблюдается с помощью телескопа, расположенного в том же устройстве, а затем регистрируется чувствительным детектором - фотодиодом или фотоумножителем, а также камерами CCD и CMOS, которые исследуют интенсивность наблюдаемого рассеянного света. .Затем полученные данные подвергаются компьютерному анализу.

Преимущества

К преимуществам можно отнести:

  • независимо от условий освещения,
  • значительная независимость от погоды, за исключением тумана и сильной облачности,
  • высокая точность 0,15-0,25 м,
  • короткое время обработки данных и невысокая стоимость.

Недостатки

К недостаткам можно отнести:

  • поглощение лазерных импульсов облаками, туманом, водой, асфальтом и гудроном,
  • большой объем наборов данных.

Лазерные системы

Во время крейсерского полета фиксируется прямоугольная полоса местности в плоскости, поперечной направлению полета. Картографирование поверхности местности выполняется с самолета с известным положением, определенным с помощью GPS и INS (инерциальной навигационной системы).

Есть два типа лазерных систем:

  • Гораздо чаще используется импульсный лазер, когда время между отправкой и получением лазерного импульса измеряется для расчета расстояния.Следующий импульс отправляется после получения предыдущего.
  • Laser CW (непрерывная волна) с непрерывным излучением света, в котором измеряются разности фаз между отправленным и полученным импульсом.

Приложения

  • Проектирование трассы автомобильных, железнодорожных и трубопроводных трасс,
  • Регистрация высоковольтной линии и обнаружение столкновения с навесом,
  • Измерение заснеженных и покрытых льдом поверхностей, мониторинг ледников,
  • Создание числовой модели растительного покрова для лесных территорий (планирование дорог, дренажные системы),
  • Карты наводнений,
  • Создание числовой модели земного покрова для населенных пунктов, создание 3D-моделей для городов (планирование размещения антенн, распространение шума и загрязнения),
  • Учет и оценка ущерба от стихийных бедствий: ураганы, землетрясения, наводнения,
  • Измерение водно-болотных угодий,
  • Измерение массы земли (отвалы, свалки),
  • Получение параметров растительности: высота дерева, диаметр кроны, плотность облесения, определение биомассы, границы леса,
  • Гидрографические измерения до глубины 70 м.
  • Обнаружение останков археологических объектов.

Лазерная фотограмметрия LIDAR с дрона

примеры:

Лазер LIDAR (фотограмметрия) с дрона

Нравится:

Нравится Загрузка ...

.Рынок 90 000 LiDAR будет стоить 2,9 миллиарда долларов через 4 года

Технология LiDAR несколько лет назад была неизвестна большинству людей, являясь производным от традиционных радаров. Сегодня, благодаря стремлению популяризировать автономные автомобили, эти устройства становятся все более известными и популярными среди производителей. Согласно прогнозам, стоимость рынка LiDAR вырастет почти в пять раз в следующие 4 года.

Лазерный радар

Но что такое LiDAR? Подавляющее большинство традиционных радаров работают за счет использования радиоволн для картографирования пространства в пределах своего диапазона .Это решение, несмотря на его достоинства и недостатки, можно встретить в огромном количестве товаров. Автомобили, самолеты и даже корабли оснащены радарами.

Как следует из названия, LiDAR имеет отношение к радарам. Хотя сама цель его работы на самом деле одна и та же, используемые в нем технологии совершенно разные. Вместо радиоволн в LiDAR используется лазерных луча, которые, отражаясь от окружающей среды, возвращаются к передатчику через соответствующие промежутки времени.

Именно благодаря этой разнице во времени LiDAR может определить, как далеко находится данный объект. Использование лазеров также намного дешевле традиционных лазеров . Еще одним преимуществом является возможность получения гораздо более широкого изображения окружающей среды, поскольку именно LiDAR, благодаря своей вращающейся головке, способен отображать все вокруг себя.

Будущее LiDAR

Благодаря анализу, проведенному TrendForce, мы выяснили, что всего за 4 года рынок LiDAR будет стоить головокружительные 2.9 миллиардов долларов США . Это почти в 5 раз больше, чем в 2020 году, когда было всего 682 миллиона человек.

Сотрудники TrendForce утверждают, что это увеличение будет в основном за счет популяризации автономных автомобилей, в которых чаще всего используются LiDAR. На этом рынке единственным серьезным противником этой технологии является Илон Маск, который неоднократно утверждал, что эти устройства слишком сложны и слишком дороги, и их можно заменить набором камер с соответствующим программным обеспечением.

Лидар - не только автомобили. Уже несколько лет этот тип датчиков используется в продукции Apple ( iPad Pro и iPhone 12 Pro и 12 Pro Max ). LiDAR также можно найти в некоторых роботах-пылесосах , таких как Xiaomi Mi Robot Vacuum Mop Pro , протестированный нами.

.

Смотрите также

     ico 3M  ico armolan  ico suntek  ico llumar ico nexfil ico suncontrol jj rrmt aswf