Что такое лидар? Как повседневные устройства используют специализированные лазеры

• LiDAR, также известный как Light Detection and Ranging, использует лазеры для измерения расстояния, формы и ориентации 3D-объектов.  
• LiDAR становится все более распространенным явлением, появляясь в таких устройствах, как iPhone 12 Pro, роботах-пылесосах и прототипах беспилотных автомобилей.
• Эти устройства используют лазеры LiDAR для сканирования окружающей среды, получая более точную картину того, как сформирована область и какие объекты находятся рядом.

Современная электроника кишит камерами, Bluetooth

, и другие менее распространенные датчики. LiDAR — один из таких датчиков, который нашел свое применение в iPhone 12 от Apple, а также во многих роботах-пылесосах и большинстве беспилотных автомобилей.

LiDAR расшифровывается как Light Detection and Ranging и похож на RADAR, но заменяет лазерный свет радиоволнами. И это становится все более важным датчиком в бытовой электронике. 

Что такое LiDAR и как он работает

Возможно, вы знаете, что RADAR (Radio Detection and Ranging) передает радиоволны и измеряет время, необходимое для получения обратного сигнала, который предоставляет информацию о том, насколько далеко находятся объекты.

LiDAR работает почти так же, измеряя «время полета» (ToF) лазерного луча, чтобы получить информацию об объектах, от которых лазер отражается. 

Однако LiDAR имеет большое преимущество перед RADAR. Поскольку свет имеет гораздо более короткую длину волны, чем радиоволны, он более точен и может нарисовать более подробную картину цели. Это означает, что LiDAR не просто измеряет расстояние до чего-либо; он также может вывести много информации о форме объекта.

Это не все; при повторных пингах можно определить не только его направление движения и скорость, но и его ориентацию. Например, устройство с LiDAR может узнать подробности о том, как поворачиваются близлежащие объекты и обращены ли они к устройству LiDAR или от него.

LiDAR — не первый датчик Time of Flight, который нашел применение в бытовой электронике. Samsung использует инфракрасные датчики ToF в таких смартфонах, как, например, Galaxy S20+ и Galaxy S20 Ultra, но это не лазеры, а инфракрасные лучи. В телефонах Galaxy также есть приложение Quick Measure, которое использует ToF для оценки размера и объема объекта перед телефоном.

Но настоящие датчики LiDAR, такие как тот, что в iPhone 12 Pro, посылают сетку лазеров, а не одиночный луч, что делает LiDAR более точным и быстрым в формировании картины окружающей среды.

LiDAR можно использовать для создания виртуальной модели вашей комнаты.

Яблоко

Как LiDAR используется в бытовой электронике

Исторически сложилось так, что LiDAR — это научный инструмент, который использовался в таких приложениях, как самолеты и дроны, для картографирования поверхности земли. В последнее время стоимость датчиков LiDAR снизилась, и LiDAR находит применение во все большем количестве устройств, ориентированных на потребителя.

В то время как общее применение — создание подробной картины локальной среды — примерно одинаково, различные устройства используют LiDAR по-разному. Вот основные приложения, используемые сегодня:

• Смартфоны. Основное использование LiDAR в таких смартфонах, как iPhone 12 Pro, — это вычислительная фотография, в частности, использование возможностей LiDAR для определения глубины для улучшения режимов фотосъемки, таких как ночные портреты. Но у LiDAR есть большой потенциал для дополненной реальности (AR), в которой компьютерные визуальные эффекты встроены в реальную среду (как видно через камеру телефона) на экране телефона.
• Роботы. Роботы-пылесосы все чаще используют LiDAR для навигации и обхода препятствий. Пылесосы таких брендов, как Wyze и Roborock, например, могут определять виды препятствий, с которыми они сталкиваются (например, отличить обувь от детской игрушки), и лучше ориентироваться в них.
• Автомобили. Хотя в настоящее время Tesla не использует датчики LiDAR ни в одном из своих автомобилей с режимами автономного вождения, многие другие прототипы автомобилей с автоматическим управлением частично полагаются на LiDAR для картирования местности, дорог, автомобилей и людей вокруг автомобиля.