8 Verwendungsmöglichkeiten für andere LiDAR-Sensoren als iPhones und iPads

Die meisten Menschen haben ein gewisses Verständnis dafür, wie Radarscanner funktionieren. Diese seit Jahrzehnten in der Navigation eingesetzten Sensoren senden Funksignale in alle Richtungen und messen, wie lange es dauert, bis sie reflektiert werden, und ermöglichen so die Erkennung von Objekten in der Nähe.

LiDAR steht für „Light Detection And Ranging“ und ähnelt Radar, verwendet jedoch stattdessen Laser. Dieser Sensortyp wurde bei den Kunden bekannter, als Apple damit begann, ihn in seine Geräte zu integrieren.

LiDAR-Evolution: Von Laboren zu Apple-Geräten

LiDAR-Sensoren wurden bereits verwendet, lange bevor Apple-Produkte sie enthielten. Die Technologie wurde in den 1960er Jahren entwickelt und war eine der ersten Anwendungen für Laserstrahlen.

LiDAR und Radar funktionieren ähnlichLetzteres ist jedoch etwas einfacher und eignet sich besser für die Positionierung, während ersteres eine detaillierte 3D-Bildgebung ermöglicht. Da Laser auch über größere Entfernungen eine hohe Auflösung bieten als Radar, können sie zusammen mit Funksignalscannern für detailliertere Informationen verwendet werden.

Schließlich werden LiDAR-Sensoren in Industriequalität – wie sie in der Astronomie verwendet werden – so groß wie ein Auto, aber diejenigen, die für kürzere Reichweiten gedacht sind, können viel kleiner sein. Aus diesem Grund sind die Einsatzmöglichkeiten sehr unterschiedlich.

LiDAR-Anwendungen im großen Maßstab

LiDAR wurde jahrzehntelang hauptsächlich für Großanwendungen in Industrie, Regierung und Wissenschaft eingesetzt.

1. Weltraumforschung

Seit seiner Erfindung ist LiDAR für die 3D-Kartierung gedacht. Während der Apollo-15-Expedition im Jahr 1971 nutzten Astronauten LiDAR-Sensoren, um die Mondoberfläche zu kartieren.

Die gleiche Technologie wird auch heute noch verwendet. Der von der NASA zum Mars geschickte Ingenuity-Hubschrauber ist für den halbautonomen Betrieb, insbesondere bei Start und Landung, auf LiDAR-Scanner angewiesen. Da es sieben Minuten dauert, bis Informationen von der Erde zum Mars gelangen und Befehle an den Roten Planeten zurückgesendet werden, muss die Ingenuity selbstständig starten und andocken.

2. Tiefseestudien

LiDAR hat auch mehr terrestrische Anwendungen. Wissenschaftliche Schiffe verwenden beispielsweise LiDAR-Scanner in ihren Rümpfen, um 3D-Versionen des Meeresbodens zu erstellen.

Dies ermöglicht ein besseres Verständnis des Meeresbodens und kann zur Kartierung von Unterwassergebirgsketten und anderen Merkmalen des Meeresbodens verwendet werden. Unterwasserfahrzeuge (bemannt oder unbemannt) können LiDAR für eine noch detailliertere Erfassung ihrer Umgebung nutzen.

3. Ökologie

Apropos wissenschaftlicher Einsatz: LiDAR-Sensoren können auch für Umweltmessungen eingesetzt werden. Eine der ersten Anwendungen war bereits in den 1960er Jahren die Messung natürlicher Wolken und Schadstoffwolken in städtischen Räumen.

Darüber hinaus werden in Flugzeugen oder Satelliten eingebettete LiDARs auch zur Kartierung von Baumkronen eingesetzt und ermöglichen so die Überwachung der Entwaldung. Die Wiederaufforstung kann auch gemessen werden, indem das Wachstum der Bäume in einem bestimmten Gebiet während eines bestimmten Zeitraums verglichen wird.

4. Topographie und Geologie

Bevor LiDAR-Sensoren für industrielle Zwecke allgemein verfügbar wurden, wurden Höhenkarten durch die Kombination von regulären Fotos und Radardaten erstellt. Ein Flugzeug würde über das zu kartierende Gebiet fliegen, wobei eine Kamera Luftaufnahmen machen würde und ein Radar Funksignale aussenden würde.

Dafür war ein zweistufiger Ansatz erforderlich: Die Radarprotokolle mussten nach der Landung des Flugzeugs mit den Fotozeitstempeln synchronisiert werden, was die Aufgabe zeitaufwändig machte. Mithilfe von LiDAR-Scannern erfolgt die 3D-Kartierung – Wortspiel beabsichtigt – im Handumdrehen, und Fotos werden als zusätzliche Detailebene verwendet.

Da verschiedene Böden den Laser auf unterschiedliche Weise absorbieren, kann dieser Ansatz auch zur Untersuchung der Bodenzusammensetzung verwendet werden. Für Geologen bedeutet dies, dass ein weiterer Forschungsschritt viel schneller geht, da die LiDAR-Sensoren die Untersuchung teilweise vor Ort durchführen.

5. Transport und Verkehr

Auch die Konzeption und der Betrieb von Verkehrssystemen werden durch den Einsatz von LiDAR-Sensoren einfacher. Interessanterweise gibt es für LiDAR viele Anwendungen im Transportwesen, etwa die Messung der genauen Anzahl von Fahrzeugen, die einen bestimmten Weg nutzen, sodass eine bessere Planung für diese Straße entwickelt werden kann.

Auch bei der Verkehrsüberwachung gibt es Einsatzmöglichkeiten für LiDAR-Scanner. Feste Geräte dienen der Echtzeitüberwachung des Straßenzustands, bewegliche Geräte können als leistungsstarke Radarfallen installiert werden. Diese funktionieren besser als Radarfallen, da sie beim Scannen das Nummernschild des betreffenden Fahrzeugs erkennen können.

LiDAR-Anwendungen für Verbraucher

Seit Apple LiDAR in seine iPad Pro-Reihe 2020 aufgenommen hat, haben viele Elektronikgeräte damit begonnen, LiDAR zu integrieren. Während bisher keine andere Marke LiDAR in ihren Telefonen oder Tablets verwendet, bevorzugen Android-Hersteller tendenziell den Vorzug Time-of-Flight (ToF)-Sensoren– Viele elektronische Geräte, die wir täglich verwenden, verfügen über LiDAR.

1. Roboterstaubsauger

Während Roboterstaubsauger der Einstiegsklasse ausschließlich auf Näherungssensoren und das Speichern von Entfernungen angewiesen sind, um ihre Arbeit zu erledigen, ist der beste Roboterstaubsauger habe jede Menge andere Technik. LiDAR-Sensoren sind einer davon.

Für diesen Gerätetyp ermöglicht LiDAR eine präzise Umgebungskartierung. Mit diesen Informationen wird nicht versucht, das verlorene LEGO-Stück vom Boden aufzusaugen, und es kann kleine Lücken zwischen Möbeln besser erkennen und so besser reinigen.

2. Selbstfahrende Autos

Näherungssensoren an Fahrzeugen sind nichts Neues: Sie helfen uns seit Jahrzehnten dabei, kleinere Parksituationen zu vermeiden. Selbstfahrende Autos benötigen jedoch fortschrittliche Technologie, um schwere Unfälle zu vermeiden.

Aus diesem Grund ist LiDAR ein entscheidender Bestandteil der Sicherheitssysteme in den meisten autonomen Fahrzeugen. Es ermöglicht in Echtzeit detaillierte und weitreichende Informationen über die Umgebung des Fahrzeugs, einschließlich Gebäuden, anderen Fahrzeugen und, was noch wichtiger ist, Personen.

Eine bemerkenswerte Ausnahme ist Tesla, das bei seinen Prototypen LiDAR-Sensoren zur Feinabstimmung seines selbstfahrenden Systems verwendet. Die von ihnen verkauften Fahrzeuge verfügen lediglich über Kameras, um eine Kollision zu verhindern. Jedoch, Der Autopilot von Tesla ist nicht für seine vorbildliche Sicherheit bekannt.

3. Architektur und Innenarchitektur

Da sind viele LiDAR-fähige Apps für iPhone und iPad, darunter einige für Architektur und Dekoration. Profis benötigen jedoch möglicherweise fortschrittlichere Werkzeuge für diese Aufgabe.

Spezielle LiDAR-Sensoren ermöglichen es Architekten und Innenarchitekten, präzise 3D-Karten von Innen- und Außenräumen zu erstellen. Dadurch sparen sie Zeit bei Messungen und können bessere Lösungen für ihre Kunden entwickeln.

LiDAR-Scanner für die Architektur lassen sich auch in 3D-Modellierungssoftware integrieren, die von Profis zum Erstellen von Gebäuden und Möbeln verwendet wird. Durch die Zusammenführung aller Daten können sie sicherstellen, dass ein Projekt im wirklichen Leben den digitalen Modellen so ähnlich wie möglich aussieht.

LiDAR bietet viel mehr als nur Apple

Apple gebührt einiges Lob dafür, dass es seinen Nutzern eine so nützliche Technologie wie LiDAR zur Verfügung stellt. Aber die Geschichte von LiDAR begann nicht in Cupertino; noch wird es dort enden.

Die meisten von uns verlassen sich täglich auf LiDAR-Sensoren – beim Pendeln, bei der Hausreinigung, sogar für das Gebäude, in dem wir leben – und wissen es vielleicht nicht einmal. Nun, jetzt tun Sie es.