Die transformative Kraft des optischen LIDAR-Designs

Die LIDAR-Technologie (Light Detection and Ranging) steht kurz davor, zahlreiche Branchen zu revolutionieren. Von der Möglichkeit, autonome Fahrzeuge in städtischen Landschaften zu befahren, bis hin zur Entdeckung alter Zivilisationen, die unter dichten Wäldern verborgen liegen, sind die Einsatzmöglichkeiten von LIDAR umfangreich und vielfältig.

Optisches Design von LIDAR verstehen

Im Kern geht es bei der LIDAR-Technologie darum, Entfernungen zu messen, indem Laserlichtimpulse in Richtung eines Objekts gesendet und das zurückreflektierte Licht erfasst wird. Die Zeit, die dieses Licht benötigt, um zurückzukehren, wird verwendet, um die Entfernung zum Objekt genau zu berechnen. Ein Schlüsselfaktor für die Leistung eines LIDAR-Systems ist seine Fähigkeit, so viel reflektiertes Licht wie möglich zu sammeln. Dafür sind Linsenanordnungen erforderlich, die effektiv Licht aus dem gesamten Sichtfeld (FOV) sammeln. Es gibt hauptsächlich zwei Arten optischer LIDAR-Designs: Flash-LIDAR und Scanning-LIDAR.

Flash LIDAR: Ganze Felder ausleuchten

Flash-LIDAR oder Festkörper-LIDAR verwendet einen einzelnen Impuls, um sein gesamtes Sichtfeld auszuleuchten. Normalerweise werden Diffusoren verwendet, um die Laserstrahlen für eine gleichmäßige Abdeckung zu verbreitern. Das reflektierte Licht wird von einem Detektorarray erfasst, das die Flugzeit für jedes Detektorelement berechnet. Flash-LIDAR-Systeme eignen sich hervorragend als Sensoren für kurze Entfernungen und funktionieren optimal innerhalb einer Entfernung von 30 Metern zum Ziel.

Scanning LIDAR: Detaillierte Kartierung durch Bewegung

Im Gegensatz dazu verwendet Scanning LIDAR eine kollimierte Laserquelle, die das Sichtfeld Punkt für Punkt abtastet und dabei rotierende Prismen oder Mikrospiegel verwendet. Das an jedem Punkt erfasste Licht wird von einem einzelnen Fotodetektor gemessen. Obwohl es insbesondere in stabilen Umgebungen eine höhere Genauigkeit als Flash LIDAR bietet, hat es auch Nachteile wie höhere Komplexität, Kosten und Empfindlichkeit gegenüber schnellen Szenenwechseln. Aufgrund seiner beweglichen Teile erfordert es auch mehr Wartung.

Vielfältige Einsatzmöglichkeiten von LIDAR über autonome Fahrzeuge hinaus

Die Einsatzmöglichkeiten von LIDAR gehen weit über die Automobilindustrie hinaus. So hat etwa die Anwendung in der Archäologie zu bahnbrechenden Entdeckungen geführt.

Archäologische Entdeckungen mit LIDAR
In den Regenwäldern Guatemalas wurden mithilfe von LIDAR-Kartierungen verborgene Maya-Städte, alte Straßen und komplexe Bewässerungssysteme freigelegt. In Nordengland wurden bislang unbekannte Römerstraßen freigelegt und damit die Fähigkeit des Systems unter Beweis gestellt, Zeitschichten abzutragen.
Küsten- und Umweltkartierung
Für die Küstenkartierung erstellt LIDAR hochpräzise topografische Karten, die sowohl terrestrische als auch Unterwassermerkmale umfassen und die Navigation durch flaches, komplexes Gelände erleichtern. In Umweltanwendungen haben luftgestützte LIDAR-Systeme bei der Vegetationskartierung eine wichtige Rolle gespielt, indem sie die Struktur der Waldkronen, die Zusammensetzung der Baumarten und sogar einzelne Pflanzenkronen sichtbar gemacht haben. In städtischen Gebieten helfen sie bei der Planung von Autobahnkorridoren, der Verwaltung der Infrastruktur und der Gestaltung von Straßennetzen.

Da sich die Technologie hinter LIDAR ständig weiterentwickelt, werden sich auch die Anwendungsmöglichkeiten weiter diversifizieren. Dies verspricht eine Zukunft voller bahnbrechender Entdeckungen und Innovationen in den verschiedensten Bereichen.

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