Robotika

A „madártávlat” új dimenzióija - hogyan alakítja át a LiDAR a dróntechnológiát?

A LiDAR, vagyis Light Detection and Ranging, egy olyan technológia, amely lézeres fényimpulzusok segítségével méri a távolságokat. Ezzel rendkívül pontos, háromdimenziós térképek készíthetők. Ez a technológia különösen hasznos a precíziós térképezésben, mivel képes érzékelni a talajfelszín apró részleteit is.

A LiDAR szenzoroknak több ok miatt is jövője lehet az okos városi infrastruktúrák részeként.

Az egyik az emberek magánéletének védelme. Ellentétben a kamerákkal, a pontfelhőket alkotó LiDAR szenzorok nem képesek felismerni személyeket, csupán azt tudják meghatározni, hogy az észlelt tárgy micsoda. Emiatt telepítésük is elfogadottabb lehet a településen élőknél.

A második ok a nagy látószög és a rossz fényviszonyok közti megbízható működés. A nagyobb területek kamerával megfigyelése sokszor több kamera együttes használatát követeli meg, míg egy jól elhelyezett LiDAR 360 fokos képet tud biztosítani, és a rossz fényviszonyok sem befolyásolják működését.

A harmadik érv, hogy a LiDAR szenzorok készen kapott 3D-s információt szolgáltatnak, míg a hasonló információk videofelvételekből kinyerése a térképekhez időigényes és nem is mindig pontos.

Innovatív LiDAR a légkör méréséhez

Az éghajlatváltozás mérséklésére irányuló erőfeszítések egyre fontosabbá tették a légköri fizika megértését és nyomon követését (beleértve a szél- és hőmérséklet-eloszlást a légkörben). Alapvető fontosságú az éghajlati modellek és az időjárás-előrejelzések javítása. Az 5 km feletti folyamatos méréseknél azonban adathiány van, ami a kereskedelmi kompakt szélradarok és lidarok maximális magassága. Az EU által finanszírozott EULIAA projekt egy olyan LiDAR-tömböt fejleszt ki, amely autonóm módon méri a légköri szelet és hőmérsékletet 5 km-től 50 km-ig,  24/7 alapon, hosszú időn keresztül (karbantartás nélkül több mint 1 évig), és nagy megfigyelési területet (akár 10 000 km2) fed le. Az új LiDAR egységek alacsony árúak, kompaktak, hatékonyak, könnyen szállíthatók, és szélturbinákkal vagy napelemekkel működnek.

LiDAR alkalmazása drónokkal:

• Mezőgazdaság: LiDAR rendszerekkel ellátott drónokat használnak a növényterületek feltérképezésére, és a növényzet egészségének ellenőrzésére. Ez például lehetővé teszi a gazdák számára, hogy pontos adatokat kapjanak a terméshozam optimalizálásához.
• Építőipar: Az építkezési projektek során a LiDAR-t alkalmazó drónok precíz térképeket készítenek az érintett területekről, segítve ezzel a tervezést és a későbbi felügyeletet, csökkentve a költségeket és az időráfordítást.
• Környezetvédelem: A természetvédelmi területek monitorozására is használják, mivel a drónok LiDAR szenzorai képesek részletes információkat szolgáltatni az erdők állapotáról, segítve a környezeti változások követését. Az Egyesült Államokban a LiDAR technológiát használják az erdőtüzek előrejelzésére, és a természetes erőforrások kezelésére Ausztráliában a drónokkal végzett LiDAR felméréseket pedig az erdőgazdálkodásban használják, különösen a koalák élőhelyeinek feltérképezésére.

A LiDAR technológia drónokkal kombinálva forradalmasítja a környezetvédelmet. Segítségével, nagy pontossággal lehet térképezni erdőket, vizes élőhelyeket és más ökoszisztémákat, ami kulcsfontosságú azok védelméhez és a természetes erőforrások fenntartható kezeléséhez.

Az erdők monitorozásában a LiDAR lehetővé teszi a fafajok, magasságok és sűrűség pontos feltérképezését, így segít az illegális fakitermelés felismerésében.

A vízgyűjtő területek vizsgálatánál pedig a technológia segíthet az árvizek előrejelzésében, és a talajerózió vizsgálatában.

Mindezek mellett a LiDAR támogatja a vadon élő állatok élőhelyének védelmét, hiszen képes pontos adatokat biztosítani az ökoszisztémák változásairól, ezzel segítve a kutatókat és természetvédőket hatékonyabb döntések meghozatalában a környezet megóvása érdekében.

A régészek drónokkal és LiDAR technológiával felfedezhetnek olyan rejtett struktúrákat is, amelyek a sűrű növényzet miatt szabad szemmel nem láthatóak, így új perspektívát nyújtanak a történelmi helyszínek feltárásában. A Machu Picchu környékén a LiDAR technológiával felszerelt drónok segítségével fedeztek fel eddig ismeretlen inka romokat, amelyek a sűrű dzsungel miatt eddig rejtve maradtak.

A LiDAR technológiával felszerelt drónok fejlődése napjainkban több irányba halad:

• Nagy sebességű navigáció és akadályelkerülés: A Hongkongi Egyetem mérnökei egy új mikrodrónt fejlesztettek ki, amely madarakhoz hasonlóan képes gyorsan és precízen manőverezni a sűrű növényzetben. A drón egy fejlett 3D LiDAR rendszert használ az akadályok pontos felismerésére, és mesterséges intelligencia által vezérelt repülési pályák generálására.
• Precíziós térképezés és adatgyűjtés: Az új generációs szenzorok lehetővé teszik a centiméteres pontosságú 3D modellek létrehozását, amelyek segítenek az infrastruktúra tervezésében és a természetvédelmi projektekben.
• Autonóm drónirányítás, és mozgó célpontok követése: Magyar kutatók fejlesztettek egy olyan rendszert, amely lehetővé teszi a drónok számára, hogy önállóan navigáljanak, és dinamikusan reagáljanak a környezetük változásaira. Ez különösen hasznos lehet csomagszállításban és kereső-mentő műveletekben.

A drónok és a LiDAR technológia találkozása egy új korszakot nyit meg a pontos és hatékony adatgyűjtés területén. A LiDAR szenzorok által biztosított részlet gazdag információk lehetővé teszik a drónok számára, hogy olyan feladatokat lássanak el, amelyek korábban elképzelhetetlenek voltak. Ez a kombináció nemcsak a jelenlegi iparágakban hoz előnyöket, mint a mezőgazdaság, építőipar és környezetvédelem, hanem új alkalmazási lehetőségeket is megnyit, például a várostervezésben és a katasztrófa-elhárításban. Ahogy a technológia tovább fejlődik, a drónok és a LiDAR segítheti a fenntarthatósági célok elérését és a jövőbeni kihívások megoldását.