LiDAR به غیر از برنامه های اسکن گوشی هوشمند، کاربردهای دیگری نیز دارد.
اکثر مردم درک درستی از نحوه کار اسکنرهای رادار دارند. این حسگرها که دهه‌ها در ناوبری استفاده می‌شوند، سیگنال‌های رادیویی را به هر جهت می‌فرستند و مدت زمان بازتاب را اندازه‌گیری می‌کنند، بنابراین امکان تشخیص اجسام نزدیک را فراهم می‌کنند.
LiDAR مخفف “Light Detection And Ranging” است و شبیه رادار است اما به جای آن از لیزر استفاده می کند. زمانی که اپل شروع به استفاده از آن در دستگاه های خود کرد، این نوع سنسور بیشتر در بین مشتریان شناخته شد.
LiDAR Evolution: از آزمایشگاه ها تا دستگاه های اپل
سنسورهای LiDAR مدت‌ها قبل از اینکه محصولات اپل از آنها استفاده کنند استفاده می‌شد. این فناوری در دهه 1960 ایجاد شد و یکی از اولین موارد استفاده از پرتوهای لیزر بود.
LiDAR و رادار به طور مشابه کار می کنند، اما دومی تا حدودی ابتدایی است و برای موقعیت یابی بهتر است، در حالی که اولی امکان تصویربرداری سه بعدی دقیق را فراهم می کند. همچنین، از آنجایی که لیزرها در بردهای طولانی تری نسبت به رادار وضوح بالایی دارند، می توان از آنها همراه با اسکنر سیگنال رادیویی برای اطلاعات عمیق تر استفاده کرد.
در نهایت، سنسورهای LiDAR در سطح صنعتی – مانند آنهایی که در نجوم استفاده می‌شوند – به اندازه یک خودرو بزرگ هستند، اما حسگرهایی که برای بردهای کوتاه‌تر در نظر گرفته شده‌اند، می‌توانند بسیار کوچکتر باشند. به همین دلیل، کاربردهای احتمالی بسیار متفاوت است.
کاربردهای LiDAR در مقیاس بزرگ
LiDAR در درجه اول برای برنامه های کاربردی در مقیاس بزرگ مانند صنعت، دولت و علم برای چندین دهه استفاده می شد.
1. اکتشاف فضایی
از زمان اختراع، LiDAR برای نقشه برداری سه بعدی در نظر گرفته شده است. در طول سفر آپولو 15 در سال 1971، فضانوردان از حسگرهای LiDAR برای نقشه برداری از سطح ماه استفاده کردند.
همین تکنولوژی هنوز هم در حال استفاده است. هلیکوپتر Ingenuity که توسط ناسا به مریخ فرستاده شده است، برای عملیات نیمه خودمختار، به ویژه در هنگام برخاستن و فرود، به اسکنرهای LiDAR متکی است. از آنجایی که هفت دقیقه طول می‌کشد تا اطلاعات از زمین به مریخ برود و فرمان‌ها به سیاره سرخ ارسال شوند، Ingenuity باید به تنهایی پرتاب شود و پهلو بگیرد.
2. مطالعات دریای عمیق
LiDAR کاربردهای زمینی بیشتری نیز دارد. به عنوان مثال، کشتی های علمی از اسکنرهای LiDAR در بدنه خود برای ایجاد نسخه های سه بعدی از بستر استفاده می کنند.
این امکان درک بهتر کف اقیانوس را فراهم می کند و می تواند برای نقشه برداری زنجیره کوه های زیر آب و سایر ویژگی های کف دریا استفاده شود. وسایل نقلیه زیرآبی (سرنشین دار یا بدون سرنشین) می توانند از LiDAR برای اسکن دقیق تر محیط اطراف خود استفاده کنند.
3. اکولوژی
در حالی که در مورد استفاده علمی، از حسگرهای LiDAR می توان برای اندازه گیری های محیطی نیز استفاده کرد. یکی از اولین کاربردها، در دهه 1960، اندازه گیری ابرهای طبیعی و آلودگی در فضاهای شهری بود.
علاوه بر آن، LiDARهای تعبیه‌شده در هواپیماها یا ماهواره‌ها نیز برای نقشه‌برداری سایبان‌ها استفاده می‌شوند که امکان نظارت بر جنگل‌زدایی را فراهم می‌کند. احیای جنگل را می توان با مقایسه رشد درختان در یک منطقه خاص در یک بازه زمانی معین اندازه گیری کرد.
4. توپوگرافی و زمین شناسی
قبل از اینکه حسگرهای LiDAR به طور گسترده برای مصارف صنعتی در دسترس قرار گیرند، نقشه‌های ارتفاعی با ترکیب عکس‌های معمولی و داده‌های رادار ایجاد شدند. یک هواپیما بر فراز منطقه ای که قرار است نقشه برداری شود پرواز می کند، با دوربینی که از هوا عکس می گیرد و راداری که سیگنال های رادیویی ساطع می کند.
این نیاز به یک رویکرد دو مرحله‌ای داشت: گزارش‌های رادار باید با مهرهای زمانی عکس پس از فرود هواپیما هماهنگ می‌شدند و این کار را زمان‌بر می‌کرد. با استفاده از اسکنرهای LiDAR، نقشه‌برداری سه‌بعدی انجام می‌شود – جناس در نظر گرفته شده – در پرواز، و عکس‌ها به‌عنوان لایه اضافی از جزئیات استفاده می‌شوند.
از آنجایی که خاک‌های مختلف لیزر را به روش‌های متمایز جذب می‌کنند، از این روش می‌توان برای مطالعه ترکیب زمین نیز استفاده کرد. برای زمین شناسان، این بدان معنی است که از آنجایی که حسگرهای LiDAR تا حدی مطالعه در محل را انجام می دهند، مرحله دیگری از تحقیق بسیار سریعتر می شود.
5. حمل و نقل و ترافیک
طراحی و بهره برداری از سیستم های ترافیکی با استفاده از حسگرهای LiDAR نیز آسان تر می شود. جالب توجه است که LiDAR کاربردهای زیادی در حمل و نقل دارد، مانند اندازه گیری تعداد دقیق وسایل نقلیه که از یک مسیر معین استفاده می کنند، بنابراین می توان برنامه ریزی بهتری برای آن جاده توسعه داد.
نظارت بر ترافیک همچنین از اسکنرهای LiDAR استفاده می کند. ثابت ها برای نظارت بر وضعیت جاده در زمان واقعی استفاده می شوند، در حالی که موارد متحرک را می توان به عنوان تله سرعت با کارایی بالا نصب کرد. این تله‌ها بهتر از تله‌های رادار عمل می‌کنند زیرا می‌توانند پلاک خودروی متخلف را هنگام اسکن تشخیص دهند.
مصرف کننده LiDAR استفاده می کند
از آنجایی که اپل LiDAR را در خط تولید iPad Pro 2020 خود قرار داد، بسیاری از لوازم الکترونیکی شروع به ادغام LiDAR کردند. در حالی که هیچ برند دیگری تاکنون از LiDAR در تلفن‌ها یا تبلت‌های خود استفاده نمی‌کند – سازندگان اندروید تمایل دارند حسگرهای Time-of-Flight (ToF) را ترجیح دهند – بسیاری از لوازم الکترونیکی که ما روزانه استفاده می‌کنیم دارای LiDAR هستند.
1. جاروبرقی ربات
در حالی که جاروبرقی های ربات سطح ابتدایی برای انجام کار خود تنها به حسگرهای مجاورت و به خاطر سپردن فاصله ها متکی هستند، بهترین جاروبرقی های روباتی فناوری های زیادی دارند. سنسورهای LiDAR یکی از این سنسورها هستند.
برای این نوع دستگاه، LiDAR امکان نگاشت دقیق محیط را فراهم می کند. با این اطلاعات، سعی نمی‌کند آن قطعه لگو گمشده را از زمین بمکد و می‌تواند از شکاف‌های کوچک بین مبلمان برای تمیز کردن بهتر بهتر آگاه شود.
2. اتومبیل های خودران
سنسورهای مجاورت در وسایل نقلیه چیز جدیدی نیستند: آنها برای چندین دهه به ما کمک می کنند از موقعیت های پارک جزئی اجتناب کنیم. با این حال، خودروهای خودران برای جلوگیری از تصادفات جدی به فناوری پیشرفته نیاز دارند.
به همین دلیل، LiDAR بخش مهمی از سیستم های امنیتی در اکثر وسایل نقلیه خودران است. این اجازه می دهد تا اطلاعات دقیق و طولانی مدت در زمان واقعی در مورد محیط اطراف خودرو، از جمله ساختمان ها، وسایل نقلیه دیگر، و مهمتر از آن، افراد دریافت کنید.
یکی از استثناهای قابل توجه تسلا است که از حسگرهای LiDAR بر روی نمونه های اولیه خود برای تنظیم دقیق سیستم خودران خود استفاده می کند. وسایل نقلیه ای که آنها می فروشند فقط دارای دوربین برای جلوگیری از برخورد هستند. با این حال، خلبان خودکار تسلا به دلیل ایمنی مثال زدنی خود شناخته شده نیست.
3. معماری و طراحی داخلی
بسیاری از برنامه‌های LiDAR برای آیفون و آیپد وجود دارد، از جمله برخی برای معماری و دکوراسیون. اما متخصصان ممکن است به ابزارهای پیشرفته تری برای این کار نیاز داشته باشند.
حسگرهای اختصاصی LiDAR به معماران و طراحان داخلی این امکان را می‌دهند که نقشه‌های سه بعدی دقیقی از فضاهای داخلی و خارجی ایجاد کنند. با استفاده از آنها، در زمان اندازه‌گیری صرفه‌جویی می‌کنند و می‌توانند راه‌حل‌هایی را برای مشتریان خود بهتر توسعه دهند.
اسکنرهای LiDAR برای معماری نیز با نرم‌افزار مدل‌سازی سه بعدی که توسط متخصصان برای ایجاد ساختمان‌ها و مبلمان استفاده می‌شود، ادغام می‌شوند. با در اختیار داشتن تمام داده ها با هم، آنها می توانند اطمینان حاصل کنند که یک پروژه در زندگی واقعی تا حد امکان شبیه به مدل های دیجیتالی خواهد بود.
خیلی بیشتر از اپل برای LiDAR وجود دارد
اپل به خاطر آوردن فناوری مفید مانند LiDAR به دست کاربرانش، شایسته تقدیر است. اما تاریخ LiDAR از کوپرتینو شروع نشد. نه به اینجا ختم می شود.
بسیاری از ما روزانه به حسگرهای LiDAR متکی هستیم – برای رفت و آمد، تمیز کردن خانه، حتی برای ساختمانی که در آن زندگی می کنیم – و ممکن است حتی آن را ندانیم. خوب، حالا شما انجام دهید.