LiDAR

Кратко

LiDAR (light detection and ranging, лидар) — оптический дальномер: прибор измеряет расстояние по времени пролёта лазерного импульса до объекта и обратно. Сканирующие лидары делают такие измерения тысячи и миллионы раз в секунду по разным направлениям, выдавая облако точек — трёхмерный «слепок» окружения с сантиметровой точностью, не зависящий от освещения.

Для чего используется

  • SLAM и навигация роботов: точная геометрия среды — лучший вход для картирования;
  • обнаружение препятствий: беспилотные автомобили, дроны-обследователи;
  • воздушное лазерное сканирование с БПЛА: рельеф, лес (лазер «пробивает» кроны до земли), карьеры, стройплощадки;
  • одноточечные лидары-высотомеры на дронах: точная высота над рельефом для посадки и полёта на малой высоте.

Как работает

Базовый принцип — время пролёта (time of flight): свет проходит метр примерно за 3,3 наносекунды, поэтому электроника измеряет наносекундные интервалы между излучённым и отражённым импульсом. Из одного измерителя строят сканер несколькими путями:

  • механическое вращение блока лазеров — классические «крутящиеся» лидары беспилотных автомобилей: обзор 360°, десятки лучей по вертикали;
  • твердотельные (solid-state) схемы — микрозеркала или фазированные решётки вместо вращения: дешевле, надёжнее, но уже поле зрения;
  • 2D-лидары сканируют одну плоскость — достаточный и недорогой вариант для роботов в помещениях.

Каждая точка облака несёт координаты и обычно интенсивность отражения. Практические ограничения: слабое отражение от чёрных и зеркальных поверхностей, помехи от дождя, тумана и пыли, рост цены с дальностью и плотностью сканирования. На БПЛА существенны масса и энергопотребление; для точной геопривязки воздушного скана лидар комплексируется с GNSS высокой точности и IMU.

Основные компоненты

  • лазерный излучатель (импульсный, безопасный для глаз класс);
  • фотоприёмник и наносекундный измеритель времени;
  • система развёртки: вращающийся блок, микрозеркала или решётка;
  • у геодезических комплексов — связка с GNSS/IMU для привязки точек к координатам.

Примеры

  • 2D-лидар складского робота: SLAM и объезд препятствий в плоскости пола.
  • Лидарный комплекс на дроне: цифровая модель рельефа под пологом леса.
  • Одноточечный лидар-высотомер квадрокоптера: высота над землёй точнее барометра при посадке.

Связанные темы

Источники

  • Wikipedia — Lidar — принцип time of flight, конструкции сканеров, применения.

Обновлено: 2026-07-05