Новый LiDAR одновременно создаёт 3D-карты и определяет свойства окружающих объектов
Учёные разработали новую систему LiDAR, которая способна не только создавать подробные трёхмерные карты окружающего пространства, но и одновременно определять скорость движения объектов и их физические свойства. Технология расширяет возможности традиционных лазерных сканеров и может найти применение в автономном транспорте, робототехнике, дистанционном зондировании Земли и космических исследованиях.
Обычные системы LiDAR работают по принципу измерения времени прохождения лазерного импульса до объекта и обратно. По этим данным устройство рассчитывает расстояние и формирует трёхмерную карту сцены из миллионов точек. Однако большинство современных LiDAR в основном определяют только положение объектов и расстояние до них, не получая информации о составе или характеристиках поверхности.
Новая технология объединяет сразу несколько типов измерений в одном устройстве. Помимо координат объектов, система способна одновременно определять их скорость и анализировать свойства материала с помощью информации о поляризации отражённого света. Это позволяет отличать разные поверхности и получать больше данных об окружающей среде без установки дополнительных сенсоров.
Разработчики отмечают, что такой подход может изменить возможности автономных машин. Современные беспилотные автомобили и роботы должны быстро понимать окружающий мир: распознавать препятствия, оценивать движение других объектов и принимать решения в реальном времени. Новый LiDAR способен предоставить больше информации за одно измерение, что потенциально повысит надёжность таких систем.
Технология также может быть полезна для дистанционного мониторинга Земли. Более информативные лазерные системы смогут точнее анализировать рельеф местности, состояние растительности, ледяного покрова и различных природных объектов. Аналогичные принципы уже используются в спутниковых и авиационных LiDAR-системах для создания высокоточных моделей поверхности планеты.
Одним из перспективных направлений применения нового LiDAR могут стать космические миссии. Будущие автоматические аппараты, исследующие Луну, Марс или астероиды, смогут получать не только трёхмерные карты поверхности, но и дополнительные сведения о составе пород и состоянии окружающей среды.
Исследователи считают, что объединение пространственных данных, информации о движении и характеристиках материалов приближает LiDAR к созданию полноценной системы машинного восприятия окружающего мира. В перспективе такие сенсоры могут стать важным элементом автономных роботов, интеллектуальных транспортных систем и научных платформ нового поколения.
Исследование в журнале Optica.