除iPhone和iPad以外的LiDAR传感器的8种用途

除了智能手机扫描应用程序之外,LiDAR 还有许多其他用途。

大多数人对雷达扫描仪的工作原理都有一定的了解。这些传感器在导航中使用了数十年,向各个方向发送无线电信号,并测量反射所需的时间,从而可以检测附近的物体。

LiDAR代表“光探测和测距”,类似于雷达,但使用激光代替。当苹果开始将其包含在他们的设备中时,这种传感器在客户中变得更加广为人知。

激光雷达演进:从实验室到苹果设备

LiDAR传感器早在苹果产品推出之前就已经使用。该技术创建于 1960 年代,是激光束的首批用途之一。

LiDAR和雷达的工作方式类似,但后者有些基础,更适合定位,而前者允许详细的3D成像。此外,由于激光在比雷达更远的距离内保持高分辨率,因此它们可以与无线电信号扫描仪一起使用以获得更深入的信息。

最后,工业级LiDAR传感器 - 如天文学中使用的传感器 - 与汽车一样大,但用于较短范围的传感器可能要小得多。正因为如此,可能的用途差异很大。

大规模激光雷达应用

几十年来,LiDAR 主要用于工业、政府和科学等大规模应用。

1. 太空探索


自发明以来,LiDAR一直致力于3D测绘。在1971年的阿波罗15号探险期间,宇航员使用LiDAR传感器绘制月球表面。

如今,同样的技术仍在使用。NASA派往火星的Ingenuity直升机依靠LiDAR扫描仪进行半自主操作,特别是在起飞和着陆期间。由于信息从地球传输到火星以及将命令发送回红色星球需要七分钟,因此独创性需要自行发射和对接。

2. 深海研究

LiDAR也有更多的地面应用。例如,科学船在其船体中使用LiDAR扫描仪来创建海床的3D版本。

这样可以更好地了解海底,并可用于绘制水下山脉链和其他海底特征。水下车辆(载人与否)可以使用LiDAR对周围环境进行更详细的扫描。

3. 生态学

在科学使用方面,LiDAR传感器也可用于环境测量。早在 1960 年代,最早的用途之一是测量城市空间中的自然云和污染云。

除此之外,嵌入飞机或卫星的激光雷达也被部署在树冠上,允许森林砍伐监督。重新造林也可以通过比较给定时间范围内特定地区树木的生长来衡量。

4. 地形和地质

在LiDAR传感器广泛用于工业用途之前,高程图是通过结合常规照片和雷达数据来创建的。一架飞机将飞越要绘制的区域,相机拍摄机载照片,雷达发射无线电信号。

这需要两步走的方法:飞机降落后,雷达日志必须与照片时间戳同步,这使得任务非常耗时。使用LiDAR扫描仪,3D映射是即时完成的(双关语),照片被用作额外的细节层。

由于不同的土壤以不同的方式吸收激光,这种方法也可用于研究地面成分。对于地质学家来说,这意味着由于LiDAR传感器部分进行了现场研究,因此又一步的研究变得更快。

5. 运输和交通

 

通过使用LiDAR传感器,交通系统的设计和操作也变得更加容易。有趣的是,LiDAR 在交通中有许多应用,例如测量使用给定路径的精确数量的车辆,因此可以为该道路制定更好的规划。

交通监控也可用于激光雷达扫描仪。固定的用于实时路况监测,而可移动的可以作为高性能测速阀安装。这些陷阱比基于雷达的陷阱效果更好,因为它们可以在扫描时检测到违规车辆的车牌。

消费类激光雷达用途

自从苹果将激光雷达纳入其 2020 年 iPad Pro 系列以来,许多电子产品开始集成激光雷达。虽然到目前为止还没有其他品牌在其手机或平板电脑中使用LiDAR——Android制造商倾向于更喜欢飞行时间(ToF)传感器——但我们每天使用的许多电子产品都有激光雷达。

1. 扫地机器人

虽然入门级扫地机器人仅依靠接近传感器和记忆距离来完成工作,但最好的扫地机器人还有很多其他技术。LiDAR传感器就是其中之一。

对于这种类型的设备,LiDAR 允许精确的环境映射。有了这些信息,它就不会试图从地上吸走丢失的乐高积木,并且可以更好地了解家具之间的小间隙,以便更好地清洁。

2. 自动驾驶汽车

车辆上的接近传感器并不是什么新鲜事:几十年来,它们一直在帮助我们避免轻微的停车情况。然而,自动驾驶汽车需要先进的技术来避免严重事故。

正因为如此,LiDAR是大多数自动驾驶汽车安全系统的重要组成部分。它允许提供有关汽车周围环境的实时详细和远程信息,包括建筑物、其他车辆,更重要的是,人。

一个值得注意的例外是特斯拉,它在其原型上使用LiDAR传感器来微调其自动驾驶系统。他们出售的车辆只有摄像头以防止碰撞。然而,特斯拉的Autopilot并不以其堪称典范的安全性而闻名。

3. 建筑与室内设计

有许多支持激光雷达的iPhone和iPad应用程序,包括一些用于建筑和装饰的应用程序。但专业人士可能需要更高级的工具来完成这项任务。

专用LiDAR传感器允许建筑师和室内设计师创建室内和室外空间的精确3D地图。使用这些方法,他们可以节省测量时间,并可以更好地为客户开发解决方案。

用于建筑的LiDAR扫描仪还与专业人士用于创建建筑物和家具的3D建模软件集成。通过将所有数据放在一起,他们可以确保项目在现实生活中看起来尽可能类似于数字模型。

LiDAR 不仅仅是苹果

苹果将像LiDAR一样有用的技术带到用户手中,值得称赞。但激光雷达的历史并不是从库比蒂诺开始的;它也不会就此结束。

我们大多数人每天都依赖LiDAR传感器 - 通勤,家庭清洁,甚至我们居住的建筑物 - 甚至可能不知道。好吧,现在你做到了。