L ỜI NÓI ĐẦU
1.2.5.Phân loại ứng dụng của Lidar
Có ba loại nền tảng Lidar chính: Trên mặt đất, Trên không và Vệ tinh.
Hệ thống lidar dựa trên mặt đất hoặc trên mặt đất được sử dụng để tạo ra các mô hình và phép đo chính xác cao vềcác tòa nhà, địa điểm khảo cổ và thành tạo đá.
Các hệ thống trên mặt đất thường được đặt trên một giá ba chân tĩnh hoặc chúng có thểđược đặt trên một phương tiện đang di chuyển. Ví dụ, những chiếc xe tựlái mà Google đang phát triển và thử nghiệm có hệ thống nắp đậy được gắn trên nóc xe.
Dù nền tảng lidar bao gồm các hệ thống gắn trên máy bay trực thăng, máy
bay không người lái và các hệ thống máy bay (UAS). Máy bay gió cố định là nền tảng bay phổ biến nhất và được sử dụng để lập bản đồđịa hình. Máy bay trực thăng đôi khi cũng được sử dụng vì có thể bay thấp hơn và chậm hơn máy bay. Các hệ
thống Lidar đã trở nên nhỏhơn và nhẹhơn trong những năm gần đây và hiện có thể được lắp trên nhiều Hệ thống Máy bay Không người lái. Việc sử dụng UAS và lidar
rất có thể sẽ tăng lên đáng kể trong thập kỷ tới. Một số chi phí lớn nhất liên quan đến lidartrên không là chi phí thuê phi công và máy bay được trang bịlidarcao.
Vệ tinh hoặc nền tảng lidar sinh ra từ không gian được gắn trên các vệ tinh
quay quanh Trái đất. Các nền tảng lidar vệ tinh có xu hướng bao phủ các khu vực rộng lớn nhưng ít chi tiết hơn. Vệ tinh Độ cao Đất và Mây của NASA (ICESat) mang Hệ thống đo độcao bằng laser khoa học địa lý (GLAS) thu thập dữliệu vềđộ bao phủ toàn cầu của đám mây, tán cây và chỏm băng vùng cực. ICESat-2, phần tiếp theo của vệtinh đầu tiên đã được phóng vào năm 2018. Một hệ thống lidar sinh ra từ không gian khác đã được lắp đặt trên Trạm Vũ trụ Quốc tế vào tháng 1 năm
2015. Hệ thống vận chuyển khí dung đám mây (CATS) được thiết kế không đo bề
mặt Trái đất nhưng sử dụng lidar để phân tích và đo lường các hạt trong bầu khí quyển của Trái đất.
Các cầu hệsinh thái Dynamics tra (Gedi) là một bộ cảm biến lidar được cài
đặt trên Trạm vũ trụ quốc tếvào năm 2019. Nhiệm vụ của Gedi là để tạo ra tia laser có độ phân giải cao khác nhau, quan sát cấu trúc 3D của Trái Đất.
32
Mặc dù robot và xe tự lái là những loại ứng dụng trên báo đài mà bạn nghe
được của LIDAR, nhưng thực tếứng dụng phổ biến của nó lại là trong bản đồ địa lý
và khí quyển. Những cơ quan như USGS (Cở quan khảo sát địa chất Hoà Kỳ),
NOAA (cơ quan khí tượng thuỷvăn quốc gia) và NASA sử dụng LIDAR để tạo ra
bản đồ trái đất và không gian vũ trụtrong nhiều thập kỷ qua. Các nhà khoa học khí hậu sử dụng nó để thăm dò các thành phần của khí quyển và nghiên cứu những thứ như mây, aerosol (hệ keo của các hạt chất rắn, lỏng trong không khí), sự nóng lên toàn cầu, các nhà hải dương học sử dụng nó để theo dõi sự thay đổi của bờ biển,
trong lĩnh vực thực vật LIDAR được dùng để theo dõi sựthay đổi của rừng.
Ngoài ra một số ứng dụng khác của LIDAR dùng để nghiên cứu các thành phần của khí quyển, các loại khí khác nhau hấp thụ loại bước sóng khác nhau nên bằng cách bắn một chùm tia gồm nhiều bước sóng khác nhau rồi so sánh mức độ
hấp thụ hay phản xạ. Hệ thống đó được gọi là DIAL, có thể được sử dụng để đo
nồng độ ô nhiễm không khí hay phát hiện rò rỉ từống dẫn khí. Súng bắn tốc độ của cảnh sát giao thông cũng sử dụng hệ thống LIDAR này.
Hình 1.10: Ứng dụng Lidar đo đạc bản đồtrên không[Nguồn: vietmachine.com.vn]
Ứng dụng Lidar trong ngành công nghiệp ô tô
Ở quy mô nhỏ, việc trang bị hệ thống Lidar là rất tốn kém. Bởi thế, chỉ có số
ít sản phẩm buộc phải có Lidar, đóng vai trò như một ”xúc giác” kỹ thuật số. Công nghệ này tiếp cận lần đầu đến ngành công nghiệp ô tô vào năm 2018, khi GM sử
dụng cảm biến Lidar gắn trên xe tải để thiết lập bản đồ 3D chính xác. Công nghệ 3D Lidar có thể được sử dụng để theo dõi các đối tượng chuyển động có kích thước
33
bằng một con vật nuôi, dự đoán hướng đi của chúng, phân biệt giữa các chướng ngại vật tiềm ẩn trong môi trường,…
Dữliệu sẽđược đưa vào dòng xe Cadillac CT6, và sau đó là CT5 và CT4, để cho phép chúng tự định vị và điều hướng khi lưu thông trên các tuyến đường cao
tốc của Hoa Kỳ với độchính xác cao.
Tuy nhiên, chi phí phát triển công nghệ này vẫn còn quá cao đối với ngành sản xuất ô tô, ngay cảdòng xe hạng sang như Cadillac.
Cảm biến va chạm trên ô tô phổ biến hiện nay đa phần là một công cụ đo khoảng cách từxe đến một vật thểphía trước , khoảng cách và tốc độtương đối của vật thể đó. Hầu hết cảm biến không đủ nhạy cảm để phân biệt giữa các hình dạng,
kích thước các chướng ngại vật nhỏhơn như thú vật sẽ khó phát hiện được.
Một bản đồ hiện đại Lidar sẽ toả ra hàng triệu chùm tia laser đa hướng mỗi
giây , sau đó cung cấp thông tin cảm biến đến máy tính để thiết lập bản đồ chính xác vềmôi trường xung quanh.
Công nghệ 3D Lidar có thểđược sử dụng đểtheo dõi các đối tượng chuyển
động có kích thước bằng một con vật nuôi, dựđoán hướng đi của chúng, phân biệt giữa các chướng ngại vật tiềm ẩn trong môi trường,…