下一代激光雷达:透过树木看森林

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下一代激光雷达:透过树木看森林

2021-07-22 作者: xuzhiping 浏览: 395 次

摘要: 激光雷达技术的一个主要优势是其能够穿透茂密的植被 (例如森林树冠)以收集表面高程数据并检测隐藏在人眼 或其他光电方法中的物体,例如隐藏的建筑物、道路或武器。 相比之下,摄影测量技术无法辨别被植被遮挡的物体。摄影测量只能基于二维图像创建高程模型,无法穿透茂密的森...

激光雷达技术的一个主要优势是其能够穿透茂密的植被 (例如森林树冠)以收集表面高程数据并检测隐藏在人眼 或其他光电方法中的物体,例如隐藏的建筑物、道路或武器。

相比之下,摄影测量技术无法辨别被植被遮挡的物体。摄影测量只能基于二维图像创建高程模型,无法穿透茂密的森林或灌木丛。

当然,激光雷达实际上并不能穿透植被。相反,可透过树叶上的洞看到,发射的多个激光脉冲中的一些 只是在树叶和树枝之间找到开口,就像阳光穿过森林树冠,继续向下传播到地面一样。

然而,传统线性模式激光雷达的问题在于,某些脉冲确实会击中树叶和树枝。 这些脉冲要么分解成多个 返回信号,要么压倒来自确实找到开口并返回的光的较微弱信号。因此,使用传统的线性模式激光雷达很难测量隐藏在树叶下的物体。

在树冠下捕获的建筑结构

下一代盖革模式激光雷达

当今,下一代盖革模式激光雷达正在改变这种状况。与传统的线性模式激光雷达不同,盖革模式激光雷达 使用光电二极管阵列将红外光照射到某个区域。阵列中的每个二极管都足够灵敏,可以检测到从照明区 域反射的单光子。该阵列安装在扫描仪上,扫描仪以一定角度旋转以创建锥形视野。

这会产生圆形地面视场,而不是像线性模式激光雷达那样是一条线。当扫描仪旋转时,光电二极管阵列每秒最多闪烁 50,000 次,每次闪光从多个角度进行 4,096 次测量,相当于每秒 2.05 亿个样本。因此,在一次飞越中,每平方米的地形可以被采样数千次。

盖革模式的高密度和多角度外观提供了更好的穿透树叶的机会,即使树冠下的物体被明显遮挡,使用盖革模式激光雷达也可以详细提取它们的特征。

盖革模式激光雷达由 L3Harris 公司与麻省理工学院 林肯实验室联合开发,仅依靠返回探测器的单个光子来 测量到地面的距离。这与需要返回数千个光子的线性模式 激光雷达相比具有显着优势。线模激光雷达需要更高功率的 激光以更低的高度和更慢的速度飞行。另一方面,盖革模式激光雷达可以在更高的高度飞行得更快,使其能够看到下面更多的地球并一次收集更多。

能够看穿林冠并更快、更有效地进行广域采集,对于定位非法毒品农场或打击价值数十亿美元的全球 非法野生动植物贸易以及利用毒品的国际犯罪集团和恐怖组织来说,是一种福音。这种贸易作为一种低风险的收入来源,为其运营提供资金。

根据联合国环境规划署的数据,非法的全球野生动物贸易 不仅导致了前所未有的生物多样性丧失,而且已经成为对 人类健康的严重威胁,正如COVID-19大流行所证明的那样,所有新出现的传染病中有四分之三是人畜共患的。

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