Mis on LiDAR? Kuidas igapäevased seadmed spetsiaalseid lasereid kasutavad

• LiDAR, tuntud ka kui Light Detection and Ranging, kasutab lasereid 3D-objektide kauguse, kuju ja orientatsiooni mõõtmiseks.  
• LiDAR on muutumas üha tavalisemaks, ilmudes sellistes seadmetes nagu iPhone 12 Pro, robottolmuimejad ja isejuhtivate autode prototüübid.
• Need seadmed kasutavad LiDAR-lasereid, et skaneerida neid ümbritsevat keskkonda, saades täpsema pildi ala kujust ja selle läheduses asuvatest objektidest.

Kaasaegne elektroonika kubiseb kaameratest, Bluetoothist

ja muud vähem levinud andurid. LiDAR on üks selline andur, mis on leidnud tee Apple'i iPhone 12 -sse, samuti paljudesse robottolmuimejatesse ja enamikesse isejuhtivatesse autodesse.

LiDAR tähistab valguse tuvastamist ja ulatust ning on nagu RADAR, kuid asendab raadiolainete asemel laservalgust. Ja see on tarbeelektroonikas üha olulisem andur. 

Mis on LiDAR ja kuidas see toimib

Võib-olla olete teadlik, et RADAR (raadiotuvastus ja ulatus) edastab raadiolaineid ja mõõdab aega, mis kulub tagasisignaali saamiseks, mis annab teavet objektide kaugusel.

LiDAR töötab peaaegu samamoodi, mõõtes laserkiire "lennuaega" (ToF), et saada teavet objektide kohta, millelt laser tagasi põrkab. 

LiDARil on aga RADARi ees suur eelis. Kuna valguse lainepikkus on palju lühem kui raadiolainetel, on see täpsem ja suudab sihtmärgist üksikasjalikuma pildi maalida. See tähendab, et LiDAR ei mõõda ainult kaugust millegini; see võib järeldada palju teavet ka objekti kuju kohta.

See pole veel kõik; korduvate pingitega on võimalik määrata mitte ainult selle liikumissuunda ja kiirust, vaid ka orientatsiooni. Näiteks saab LiDAR-iga seade saada teavet selle kohta, kuidas lähedalasuvad objektid pöörduvad ja kas need on LiDAR-seadme poole või sellest eemale.

LiDAR ei ole esimene lennuaja andur, mis leiab tee olmeelektroonikasse. Samsungil on näiteks nutitelefonides nagu Galaxy S20+ ja Galaxy S20 Ultra infrapuna-ToF-andurid, kuid need pole laserid, vaid infrapunakiired. Galaxy telefonid sisaldavad ka rakendust nimega Quick Measure, mis kasutab ToF-i, et hinnata telefoni ees oleva objekti suurust ja helitugevust.

Kuid tõelised LiDAR-andurid, nagu iPhone 12 Pro oma, saadavad välja ruudustikutaolise laserite mustri, mitte ühe kiire, mis muudab LiDARi keskkonnapildi loomisel täpsemaks ja kiiremaks.

LiDAR-i saab kasutada oma ruumi virtuaalse mudeli loomiseks.

Apple

Kuidas LiDAR-i tarbeelektroonikas kasutatakse

Ajalooliselt on LiDAR teaduslik instrument, mida on kasutatud sellistes rakendustes nagu lennukid ja droonid maapinna kaardistamiseks. Viimasel ajal on LiDAR-andurite hind langenud ja LiDAR leiab tee üha enam tarbijatele suunatud seadmetesse.

Kui üldine rakendus – kohalikust keskkonnast üksikasjaliku pildi loomine – on ligikaudu sama, siis erinevad seadmed kasutavad LiDAR-i erinevalt. Siin on peamised tänapäeval kasutatavad rakendused:

• Nutitelefonid. LiDAR-i põhikasutus nutitelefonides, nagu iPhone 12 Pro, on arvutuslik fotograafia – täpsemalt LiDARi sügavustuvastusvõimaluste kasutamine fotorežiimide (nt ööportreed) täiustamiseks. Kuid LiDAR-il on palju potentsiaali liitreaalsuseks (AR), mille puhul arvutiga loodud visuaalid on manustatud reaalsesse keskkonda (telefoni kaamera kaudu vaadatuna) telefoni ekraanile.
• Robotid. Robottolmuimejad kasutavad navigeerimiseks ja takistuste vältimiseks üha enam LiDAR-i. Näiteks selliste kaubamärkide nagu Wyze ja Roborock tolmuimejad suudavad tegelikult tuvastada, milliseid takistusi nad kokku puutuvad (nt jalatsi eristamine lapse mänguasjast) ja nende ümber paremini liikuda.
• Autod. Kuigi Tesla ei sisalda praegu üheski isejuhtimisrežiimiga autos LiDAR-andureid, tuginevad paljud teised isejuhtivate autode prototüübid osaliselt LiDAR -ile, et kaardistada maastikku, teid, autosid ja sõidukit ümbritsevaid inimesi.