Инженеры разработали метод, позволяющий лидарам различать в сильном тумане предметы, которые невозможно увидеть невооруженным взглядом. Для этого лидар на лету анализирует свойства рассеивающей среды и на основе этих данных вычленяет из общего сигнала его часть, отраженную от предметов, а не частиц тумана. Метод позволяет получать как само изображение, так и карту глубины для него, сообщается в работе, которая будет представлена на конференции ICCP 2018.
Лидар представляет собой прибор, который направленно излучает и на основе времени возвращения отраженного лазерного луча получает данные об объектах. Лидары применяют в разных сферах, в том числе ими пользуются практически все разработчики беспилотных автомобилей. За счет таких приборов автомобиль может в реальном времени составлять трехмерную карту объектов вокруг себя. Тем не менее, у лидаров есть и слабые места. Например, поскольку излучаемый свет проходит через воздух, он рассеивается не только на крупных предметах, но в самом воздухе. Чистый воздух не мешает современным лидарам, но что-то увидеть сквозь плотный и непрозрачный туман все еще сложно.
Исследователи под руководством Рамеша Раскара (Ramesh Raskar) из Массачусетского технологического института разработали метод, позволяющий лидарам разделять сигнал, отраженный от объектов и рассеянный в среде перед ним, даже в очень плотном тумане. Он устроен следующим образом. Источник света излучает импульсы в туманную среду, в которой находятся объекты. Рядом с излучателем располагается камера из массива однофотонных детекторов размером 32 на 32 детектора, которые записывают время получения каждого фотона с временным разрешением 56 пикосекунд. Пиксели в каждом кадре содержат информацию о времени получения первого фотона. На основе этих кадров строится гистограмма, в которой каждый столбец описывает количество зарегистрированных фотонов за кадр. Эти гистограммы описываются гамма-распределением, зависящим от параметров среды. В данном случае они зависят от оптической толщины тумана.
Временное распределение сигнала от объектов, в свою очередь, описывается гауссовским распределением. Исходя из этого исследователи создали модель, которая позволяет разделить сигнал отражения от частиц тумана и сигнал отражения от объектов.
Инженеры экспериментально проверили метод, создав камеру с искусственным генератором тумана. Они показали, что лидар с новым алгоритмом может снимать объекты на расстоянии 57 сантиметров, в то время, как видимость составляет 37 сантиметров. Помимо этого лидар может измерять расстояние до объектов с точностью около пяти сантиметров. Исследователи отмечают, что на данном этапе метод позволяет создавать изображения низкого качества и применим пока что только для статичных объектов, из-за чего не годится для беспилотных автомобилей.
В 2015 году подразделение концерна Airbus Defence and Aerospace разработало камеру, которая может работать в условиях тумана, мороси и марева, выдавая четкую контрастную картинку. Дальность четкого обзора этой камеры составляет до восьми километров.
Григорий Копиев
Высокая энергия нейтрино может возникать на поздних стадиях хокинговского излучения
Физики из США предположили, что зарегистрированное детектором KM3NeT нейтрино с энергией 220 петаэлектронвольт может быть следствием взрыва первичной черной дыры в конце жизненного цикла. Модель показывает, что небольшая доля таких объектов могла бы объяснить как редкий всплеск, так и высокоэнергетические события, также наблюдавшиеся ранее обсерваторией IceCube. Работа опубликована в журнале Physical Review Letters.