Pasaulē jaudīgākais 3-D lāzera attēlveidotājs

Gaisa lāzerskenēšana pēdējos gados ir radījusi satriecošas kartes un ieskatus. Cita starpā tas atklāja pazudušas viduslaiku pilsētas ielu tīkla vājās kontūras, ko aizēnoja džungļi, kas ieskauj Kambodžas Ankorvatu (skatiet sadaļu Lāzerskenēšana atklāj jaunas senās Kambodžas pilsētas daļas), kas prasīja 20 stundu helikoptera lidojuma laika, lai kartētu 370. kvadrātkilometrus līdz viena metra izšķirtspējai.

Kosmosa šāviens : Space Shuttle Atlantis, kas novietots Kenedija kosmosa centrā Floridā, parādās 200 x 200 metru attēlā, kas uzņemts naktī no 13 600 pēdu augstuma tikai 18 sekundēs, izmantojot progresīvās LIDAR tehnoloģijas iepriekšējo versiju.

Bet drošā angārā Hanscom gaisa spēku bāzē Bedfordā, Masačūsetsā, Bombardier turbopropelleru vēders ir aprīkots ar tehnoloģiju, kas varētu pabeigt Kambodžas darbu aptuveni pusstundas laikā. Fizelāžai ir jauna LIDAR (gaismas noteikšanas un diapazona) 3-D attēlveidošanas sistēma, kas darbojas ar nepieredzētu ātrumu un augstu izšķirtspēju, saka Deils Frīds, galvenais sistēmas izstrādātājs Linkolnas laboratorijā, federāli finansētā pētniecības un attīstības centrā, ko vada MIT.

LIDAR sistēmas iedarbina lāzerus un nosaka atgrieztos fotonus, izmantojot šo atgriešanās laiku, lai izmērītu attālumu un tādējādi izveidotu 3-D attēlus. Jaunās attēlveidošanas sistēmas pamatā ir mikroshēma ar visu laiku lielāko pikseļu masīvu, kas nosaka tikai vienu fotonu katrā — vairāk nekā 16 384 pikseļus. Pikseļu masīvs, savienojot tos pārī ar optiskajām lēcām, ļauj attēlot plašākus apgabalus. Šo viena fotona detektoru masīvi spēj ļoti ātri kartēt plašas teritorijas, saka Frīds.

Mūsdienu gaisa LIDAR sistēmās atsevišķi detektori ir daudz mazāk jutīgi; un tie tiek mehāniski pārvietoti kopā ar lāzeru, kas izstaro gaismu, lai uztvertu plašāku redzes lauku.

Lai gan neviens Hanscom jaunās sistēmas attēls nav publiski pieejams, ir pārbaudīta agrākas paaudzes tehnoloģija, kas tika izveidota pirms četriem gadiem ar tikai vienu ceturtdaļu vairāk pikseļu. Sistēmu nosūtīja ASV militārpersonas humānās palīdzības misijā pēc 2010. gada janvāra Haiti zemestrīces; ar vienu biznesa reaktīvo lidmašīnu garāmbraucot 10 000 pēdu augstumā virs Portoprensas, ar 30 centimetru izšķirtspēju varēja uzņemt momentuzņēmumus 600 metrus lielos pilsētas laukumos, parādot precīzu pilsētas ielās izmētāto gruvešu augstumu.

Šī sistēma jau bija aptuveni četras reizes ātrāka un detalizētāka nekā Angkor Wat sistēma. Bet tagad Hanscom angārā esošais detektoru bloks ir vēl 10 reizes labāks un var ātrāk izveidot daudz lielākas kartes, saka Frīds.

Tehnoloģijā tiek izmantots pusvadītājs, ko sauc par indija gallija arsenīdu, kas darbojas infrasarkanajā spektrā ar salīdzinoši garu viļņu garumu, kas nodrošina lielāku jaudu un tādējādi garākus diapazonus lāzera skenēšanai gaisā.

Tikai pēdējo desmit gadu laikā masīvi ir izveidoti pikseļi, kas spēj noteikt atsevišķus fotonus. Lielākoties iegūtās attēlveidošanas sistēmas ir aprobežotas ar valdības un militāro darbu, piemēram, lielas Afganistānas klinainās reljefa ātruma kartēšanu līdz viena metra izšķirtspējai, kas nepieciešama, lai helikopteru apkalpes varētu atrast nosēšanās zonas.

Viegla mikroshēma : masīvs ar vairāk nekā 4096 pikseļiem — katrs spēj noteikt vienu fotonu — atrodas mikroshēmas augšpusē.

Tehnoloģija ir licencēta diviem uzņēmumiem, Prinstonas gaismas vilnis Krenberijā, Ņūdžersijā un Spectrolab , Boeing vienība Silmarā, Kalifornijā, kas izstrādā tos produktos. Pagājušajā gadā Princeton Lightwave kļuva par pirmo, kas komercializēja tehnoloģiju, kas attēlo Haiti. Iegūtais iepakojums bija apavu kastes lielumā, lai gan tā sākotnējā cena bija 150 000 USD, un tā bija paredzēta aizsardzības darbuzņēmēju tirgum.

Taču, uzlabojoties mikroshēmu izgatavošanas procesam un krītoties cenām, tehnoloģija varētu atrast daudz vairāk pielietojumu tādās jomās kā glacioloģija, lauksaimniecība un arheoloģija, un, iespējams, pat nonākt autonomos masu tirgus automobiļos, saka Marks Itzlers, Princeton izpilddirektors. Gaismas vilnis. Pašlaik automašīnu LIDAR komerciālās versijas, kas var redzēt tālāk par dažiem metriem, maksā vairāk nekā 30 000 USD, un tām parasti ir nepieciešams apjomīgs mehānisks aparāts.

Lai gan automašīnām tiek apsvērti dažādi LIDAR veidi, indija gallija arsenīda pieejai ir ilgtermiņa priekšrocības; to var droši palielināt līdz ārkārtīgi augstam jaudas līmenim. Pašreizējās sistēmās tiek izmantots silīcijs, kas darbojas redzamās gaismas frekvencēs. Rezultātā, tos paaugstinot līdz pietiekami augstam līmenim, lai varētu veikt svarīgus darbus, piemēram, atklāt dzīvnieku 200 metrus uz priekšu pat uz miglainas šosejas, palielinās acu traumu risks. Pietiekami daudz [automašīnu piegādātāju] redz acu drošību kā ilgtermiņa problēmu, jo viņi ir ļoti ieinteresēti viena fotona jutībā tajos viļņu garumos, kur jums ir šī acīm ārkārtīgi drošākā darbība, saka Itzlers.

Princeton Lightwave apspriežas ar galvenajiem piegādātājiem automobiļu rūpniecībai, lai izveidotu agrīnu prototipu. Itzlers saka, ka izmaksām būs strauji jāsamazinās, taču tam ir precedents: pirmais optiskais uztvērējs [izmantojot indija gallija arsenīdu] ātrdarbīgiem telekomunikāciju tīkliem bija 5000 USD, un šodien tas maksā 10 USD, viņš atzīmē.

Neatkarīgi no tā, vai tehnoloģija kļūst par automašīnām, Frīds saka, ka, novēršot vajadzību pēc dažām kustīgām daļām un attīstot lielākus viena fotona detektoru blokus, 3D attēlu cenas galu galā mainīs par 10 vai vairāk. jaunu lietojumprogrammu atvēršana.

Tikmēr jauni sasniegumi uz mikroshēmām balstītos emitētāju blokos varētu atvieglot gaismas izsūtīšanu bez detaļām. Iekšā papīrs iekšā Daba Pagājušajā gadā citi MIT pētnieki parādīja, kā 64x64 silīcija antenu masīvs var uzņemt vienu lāzera staru un nosūtīt to visur, kur lietotājs vēlas, pielāgojot mikroshēmas spriegumus.

paslēpties