Точки в пространстве

О технологии, которая объединяет Radiohead и американских военных

Фотография: Riegl USA

На днях американское Агентство перспективных оборонных разработок, более известное как просто DARPA, объявило о завершении разработки лидара SWEEPER. Его главной отличительной чертой стало отсутствие подвижных механических частей. По словам агентства, SWEEPER использует технологию, схожую с той, что применяется в радарах с активной фазированной антенной решеткой, АФАР. Там управление сканирующим радиолучом проводится за счет интерференции в излучателе, состоящем из множества небольших приемо-передающих модулей. Но как именно удалось перенести эту радиотехнологию в оптику пока не понятно: DARPA не спешит делиться подробностями.

Часть дамбы гидроэлектростанции

Фотография: Christina Gretzinger

Активная фазированная антенная решетка работает по принципу управления фазами сигналов. Именно благодаря изменению фаз сигналов, излучаемых разными приемо-передающими модулями радару с АФАР удается формировать мощный направленный луч. В обычных радарах используется плоская антенна, которую вращает специальный двигатель, а луч двигается за счет изменения положения антенны. Необходимость в механическом вращении делает обычные радары медленными и не слишком надежными. Радары же с АФАР лишены подвижных частей и поэтому не только требуют меньше техобслуживания, но и обеспечивают быстрое перемещение радиолокационного луча.


Франкфуртская железная дорога, снятая при помощи лидара VMX-250

Фотография: Riegl USA

Лидар представляет собой разновидность радара, но работающего в оптическом спектре. Для получения и обработки информации об объектах он использует отражение света и его рассеяние в прозрачных средах. Сегодня в системах машинного зрения используются как правило сканирующие лидары, формирующие трехмерную картину окружающего пространства. В них для направления лазерного луча (или обычного светового пучка от светодиода, если речь идет о маломощных системах для небольших помещений) используется вращающийся оптический блок.




Изображение с лидара VQ480

Фотография: Riegl USA

По словам представителей DARPA, адаптация технологии АФАР к оптическому спектру позволила избавить лидар от подвижных механических частей. Новое устройство представляет собой микросхему, на которой размещены 4095 приемо-передающих модулей на расстоянии ста нанометров друг от друга. Оптический прибор работает в ближнем инфракрасном спектре с длиной волны от 0,8 до двух микрометров. Угол обзора каждого из модулей лидара составляет от минус 45 до плюс 45 градусов. Для сканирования используется лазерный луч.


Горы Сьерра-Невада, снятые при помощи лидара LMS-Q680i

Фотография: Riegl USA

Лидар SWEEPER сканирует окружающее пространствоо за счет перемещения луча с частотой до ста тысяч раз в секунду. Это примерно в десять тысяч раз быстрее существующих механических лидаров. Прибор также может работать в режиме повышенной точности, когда энергия луча концентрируется в более узком секторе с углом раствора в 51 градус. Военные полагают, что лидары, подобные SWEEPER, позволят разработчикам создавать более эффективные системы наблюдения для техники. Например, размещенные по периметру боевой машины компактные немеханические лидары обеспечат круговой обзор и могут войти в состав перспективной системы автономного автомобиля.


Сегодня лидары устанавливаются на беспилотные автомобили Google, перспективные транспортные роботы Spot или грузовые SMSS. При помощи лидара режиссер Джемс Фрост снял видеоклип группы Radiohead на песню House of Cards. В некоторых эпизодах видео создается эффект размытия картинки ветром. Такого эффекта съемочная группа добилась, разместив перед лидаром плексиглас и зеркала.



Изображение корабля с лидара LMS-Q680i

Фотография: Riegl USA

Василий Сычев


Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl+Enter.