ứng dụng laser trong lidar trong thực tiễn đời sống

348

Tìm hiểu về khái niệm radar và lidar

LIDAR  tiếng anh là Light Detection and Ranging. Dùng để chỉ một kĩ thuật giám sát dùng các xung ánh sáng laser để ghi nhận khoảng cách giữa hai vật nào. Các xung này kết hợp với những dữ liệu khác có thể giúp tạo ra một bản đồ ba chiều chính xác và chi tiết về một không gian, một môi trường. LIDAR được dùng trong mục đích tìm kiếm dấu tích của các công trình cổ đại xa xưa, hay dùng cho xe tự hành để nó nhận biết môi trường xung quanh ngoài vũ trụ, hoặc dùng cho robot để nó biết nó cần đi đường nào để không đụng người ta (Ví dụng như ứng dụng dành trên xe oto).

ứng dụng laser trong lidar

RADAR là máy phát gửi một xung vô tuyến (hoặc vi sóng) vào không khí, và một phần của các xung sóng này được phản xạ bởi các vật thể. Các sóng vô tuyến phản xạ được bắt bởi người nhận của hệ thống radar. Khoảng thời gian từ truyền dẫn đến nhận tín hiệu được sử dụng để tính toán khoảng (hoặc khoảng cách), và góc của sóng phản xạ cho độ cao của vật. Ngoài ra tốc độ của đối tượng được tính bằng Doppler Effect.

“Hiệu ứng Doppler là một hiệu ứng vật lý, đặt tên theo Christian Andreas Doppler, trong đó tần số và bước sóng của các sóng âm, sóng điện từ hay các sóng nói chung bị thay đổi khi mà nguồn phát sóng chuyển động tương đối với người quan sát. Ví dụ dễ thấy nhất: Tiếng còi xe cấp cứu tiến đến bạn sẽ có tần số cao hơn (chói hơn) so với khi xe đứng yên. Tần số này giảm dần (trầm hơn) khi xe vượt qua bạn và nhỏ hơn bình thường khi xe chạy ra xa.”

Sự khác nhau cơ bản giửa radar và lidar

  • RADAR sử dụng sóng vô tuyến điện trong khi đó Lidar sử dụng tia sáng, laser sẽ chính xác hơn.
  • RADAR sử dụng ăngten để truyền và nhận các tín hiệu, trong khi LiDAR sử dụng CCD và laser để truyền và nhận.
  • Kích thước và vị trí của vật thể có thể được xác định bởi RADAR, nhưng Lidar có thể cho phép đo bề mặt chính xác.

==> xem thêm: khắc laser trên da tại Hà Nội

Ứng dụng của lidar hiện nay

Bắn tốc độ xe

Một trong những ứng dụng rất thực tiễn của LIDAR đó là súng bắn tốc độ. Bạn để ý các anh công an áo vàng đứng ngoài đường ( đôi khi là nấp trong bụi cây) cầm máy bắn tốc độ để đo tốc độ di chuyển người tham gia giao thông. Cây súng này sẽ phát ra tia laser, chùm sáng chạm vào người tham gia giao thông rồi quay trở về. Bằng cách đo khoảng cách và thời gian, súng sẽ nói cho cảnh sát biết bạn đang chạy với tốc độ bao nhiêu.

Trước khi súng LIDAR ra đời, cảnh sát thường xài súng radar. Súng radar sử dụng hiệu ứng doppler để đo tốc độ, mà hiệu ứng này lại phụ thuộc vào âm thanh và các loại sóng nên khó đo từng xe riêng lẻ, lại dễ bị các thiết bị dò sóng cảnh sát phát hiện.

ứng dụng laser trong lidar

ứng dụng trong Khí tượng, thủy văn, địa lý

Trong ngành khí tượng thủy văn, có hai loại LIDAR được sử dụng là Topographic và Bathymetric. LIDAR topographic sử dụng tia laser với bước sóng gần dải hồng ngoại để vẽ lại địa hình của mặt đến, trong khi LIDAR bathymetric sử dụng laser xanh lá có khả năng đâm xuyên qua nước để vẽ địa hình của đáy biển hay đo độ sâu của lòng sông. Nhờ những hệ thống LIDAR này mà các nhà khoa học có thể đo đạc chính xác môi trường tự nhiên và nhân tạo với độ chính xác cao, lưu dữ liệu đó vào các hệ thống thông tin địa lý, để phục vụ cho những chiến dịch giải cứu khẩn cấp và nhiều thứ khác.

Gần đây nhất, thành phố New York còn sử dụng LIDAR để xây dựng nên bản đồ ba chiều của khu vực Manhattan. Các nhà khoa học sẽ dùng bản đồ đó để quyết định nên triển khai phương án chống ngập như thế nào cho thành phố. Nếu không có LIDAR, họ phải sử dụng các kĩ thuật đo đạc bằng tay tốn rất nhiều thời gian với độ chính xác thấp, dẫn đến việc đưa ra giải pháp không chính xác và thậm chí còn khiến tình hình ngập trở nên tồi tệ hơn.

ứng dụng laser trong lidar

Ứng dụng laser trong khảo cổ học

Ứng dụng LIDAR vào ngành khảo cổ học chỉ mới bắt đầu được chú ý từ năm 2010 khi cặp vợ chồng khảo cổ Arlen/Diane Chase (đến từ Đại học Trung tâm Florida) sử dụng nó để nghiên cứu tàn tích của Caracol, một hành phố cổ của người Maya. Nhờ có LIDAR mà trong vòng 10 tiếng đồng hồ, ông bà Chase đã thu được nhiều dữ liệu địa hình hơn so với việc khám phá khu rừng trong vòng 3 thập kỉ. Từ năm 1983 đến năm 2000, các nhà khảo cỗ vẽ được bản đồ của khoảng 2 nghìn hecta đất. Trong khi đó, với sự giúp đỡ của LIDAR, Chase đã vẽ xong bản đồ của 20 nghìn hecta.

ứng dụng laser trong lidar

Thế nhưng LIDAR không chỉ có tiềm năng phát hiện ra những tòa nhà cỡ lớn. Nó còn có thể cung cấp manh mối về quy hoạch của cả một đô thị bằng cách khám phá những khu chợ, đấu trường, quảng trường cũng như những không gian mở khác. Trong một bài viết hồi năm 2011 cho tờ Journal of Archaeological Sciences, Chase và cộng sự của mình dự đoán rằng LIDAR sẽ thay thế cho phương pháp vẽ bản đồ khảo cổ truyền thống.

Một hạn chế của LIDAR trong ngành này đó là lượng dữ liệu mà cảm biến thu về quá nhiều, các nhà khảo cổ không biết làm sao để xử lý nó một cách tốt nhất để đưa ra kết quả phân tích. Trong trường hợp của Chase, ông đã nhờ người con trai học khoa học máy tính tạo ra thuật toán để phân tích dòng nước.

Xem thêm: khắc laser trên gỗ tại Hà Nội

Leave a Reply

avatar
  Subscribe  
Notify of