L ỜI NÓI ĐẦU
1.2.1.Sơ lược lịch sử hình thành và phát triển Lidar
Chắc hẳn trong mỗi chúng ta đều đã từng nghe đến xe tự lái, hay một cách
đơn giản hơn là xe tựđỗ. Làm sao chúng ta có thể chế tạo được một chiếc xe có khả năng nhận biết được các vật thể xung quanh như vậy? Sử dụng loại cảm biến gì ở đây? Đó chính là LIDAR (Light Detection And Ranging), một phần của chiếc xe sử
dụng để phát hiện và đo khoảng cách môi trường xung quanh nó, từ đó xây dựng
lên mô hình 3D. Cũng giống như LIDAR, radar và sonar cũng hoạt động tương tự, thay vì dùng ánh sáng radar sử dụng sóng radio còn sonar sử dụng sóng âm ở dưới
nước. Và mỗi loại cũng có một sốứng dụng khác nhau.
Hệ thống Lidar được phát triển từ những năm 1960 và được tìm thấy những
ứng dụng đầu tiên của chúng chủ yếu trong việc lập bản đồđịa hình của hàng không và vũ trụ. Trong những năm 70, viễn thám dựa trên laser tập trung vào việc triển khai cảm biến trên không, nơi tiến hành lập bản đồ địa hình rừng, băng, đại dương
25
15, NASA đã áp dụng công nghệ quét cho mục đích lập bản đồ bề mặt của mặt
trăng.
Quá trình phát triển Lidar diễn ra với tốc độ chậm. Cho đến những năm 80,
việc phổ biến Lidar bị hạn chếdo thiếu hệ thống GPS thương mại cần thiết để thúc
đẩy việc triển khai cảm biến trên không. Khi các giải pháp GPS và liên lạc vệ tinh hiệu quảđể truyền dữliệu sau này ra đời, phép đo ảnh trên không đã được kích hoạt
và con đường cho việc sử dụng Lidar trên không rộng rãi đã được thông suốt. Trong
những năm tiếp theo, do độ phân giải vượt trội của nó, Lidar trở nên đặc biệt phổ
biến để tính toán dữ liệu địa lý chính xác cũng như để triển khai trong nghiên cứu
khí tượng và khí quyển. Bước sóng ngắn của ánh sáng laze cho phép phát hiện các vật thể nhỏ như các hạt mây và sol khí, rất quan trọng đối với việc lập bản đồ địa hình và trên không.
Trước khi tìm hiểu các nội dung chi tiết về công nghệ Lidar, chúng ta cùng
nhìn lại các cột mốc lịch sử hình thành và phát triển quan trọng của Lidar:
− 1930s: Các nhà khoa học sử dụng chùm ánh sáng để đo thành phần của khí quyển;
− 1958: Charles Townes và Arthur Schawlow và sinh viên của họ phát minh ra maser;
− 1960: Theodore Maiman chế tạo thành công máy bắn tia laser;
− 1962: Các nhà khoa học của MIT đo khoảng cách từ trái đất đến mặt trăng
bằng một chùm tia laser phản xạ;
− 1965: Ronald Collins thuộc viện nghiên cứu Stanford nộp bằng sáng chếcho
hệ thống LIDAR sử dụng laser-radar được sử dụng để nghiên cứu khí quyển và thời tiết trái đất;
− 1969: Daniel Hickman và John Hogg xuất bản một bài báo khoa học mô tả
cách sử dụng tia laser để thực hiện cách phép đo độsâu đại dương;
− 1971: Các phi hành đoàn tàu vũ trụApollo 15 sử dụng LIDAR để lập bản đồ
26
− 1974: Alan Carswell thuộc Đại học York,Toronto đã phát minh ra một công cụ quét tìm kiếm bằng laser và sau đó đã bán cho công ty Optech. Một vài
năm sau công ty Optech đã hoàn thiện ý tưởng đó; − 1976: Cuốn sách đầu tiền về LIDAR được ra đời;
− 1985: Optech bán một sản phẩm có tên Larsen-500, một trong những hệ
thống LIDAR thương mại đầu tiên;
− 1990s: LIDAR được sử dụng rộng rãi để vẽ bản đồđịa lý;
− 1994: NASA đưa LIDAR vào vũ trụ trên tàu con thoi Space Shuttle Discovery. LITE (Lidar In-Space Technology Experiment) Thí nghiệm công nghệtrong không gian của Lidar được dùng để nghiên cứu bầu khí quyển từ
không gian;
− 2005: Quân đội Hoa Kỳ đưa mục tiêu sử dụng hệ thống LIDAR ứng dụng
vào xe tựlái.