Специалисты создали инновационную систему LiDAR, которая не просто формирует детальные трёхмерные модели окружающей обстановки, но и одновременно выявляет скорость перемещения объектов и их физические характеристики. Данная технология расширяет функциональность классических лазерных сканеров и может быть использована в автономном транспорте, робототехнике, дистанционном зондировании Земли и космической отрасли.

Традиционные системы LiDAR функционируют на основе измерения времени, затраченного лазерным импульсом на прохождение до объекта и обратно. На основании этих данных устройство вычисляет расстояние и формирует трёхмерную карту пространства из множества точек. Тем не менее, большинство современных LiDAR в основном фиксируют лишь положение объектов и удалённость от них, не предоставляя сведений о составе или свойствах поверхности.

Новейшая технология объединяет сразу несколько типов измерений в рамках одного устройства. Помимо координат объектов, система одновременно определяет их скорость и анализирует характеристики материала, используя данные об интенсивности поляризованного отражённого света. Это даёт возможность различать различные поверхности и получать более полную информацию об окружающей среде без необходимости установки дополнительных датчиков.

Разработчики подчеркивают, что подобный подход способен трансформировать возможности автономных транспортных средств. Современные беспилотные автомобили и роботы должны оперативно воспринимать окружающую среду: распознавать препятствия, оценивать движение других объектов и принимать решения в режиме реального времени. Новый LiDAR может предоставить больше информации за один цикл сканирования, что потенциально увеличит надёжность подобных систем.

Данная технология также способна оказаться полезной для удаленного наблюдения за состоянием Земли. Усовершенствованные лазерные комплексы позволят проводить более точный анализ рельефа, растительного покрова, ледяного щита и других природных образований. Подобные подходы уже применяются в спутниковых и авиационных LiDAR-системах для формирования высокоточных цифровых моделей земной поверхности.

Одной из многообещающих областей применения инновационного LiDAR являются космические экспедиции. В будущем автоматизированные станции, предназначенные для изучения Луны, Марса или астероидов, смогут не только генерировать трехмерные карты рельефа, но и собирать дополнительные данные о составе горных пород и состоянии окружающей среды.

Ученые полагают, что интеграция пространственных данных с информацией о движении и свойствах материалов приближает LiDAR к созданию комплексной системы машинного восприятия окружающего пространства. В дальнейшем такие сенсоры могут стать ключевым компонентом автономных робототехнических комплексов, интеллектуальных транспортных систем и передовых научных платформ.

Исследование опубликовано в журнале Optica.