Lidar allo stato solido: come la tecnologia laser cambierà il mondo dei rilievi, sia da terra che da drone

La tecnologia Lidar (acronimo di Light Detection and Ranging) è una delle metodologie oggi fondamentali per il telerilevamento della Terra. Si tratta di uno strumento di altissima precisione in grado di acquisire dati geo-referenziati ad alta densità, da remoto, utilizzando la luce sotto forma di un laser pulsato per misurare le distanze, da pochi metri di distanza dal lidar stesso fino a centinaia di metri di distanza.

L'evoluzione di Lidar: le ragioni del suo successo

Laser Scanner ad alta definizione

Figura 1. Laser Scanner ad alta definizione

Anche più popolarmente noto come Laser-Radar, il Lidar utilizza i laser come materiali di trasmissione, esattamente come i radar. Entrambi i sistemi condividono, infatti, gli stessi principi di funzionamento. Il laser Lidar viene utilizzato come le onde radio, ma la differenza più grande è che il Laser-Radar (Lidar) utilizza il segnale laser come segnale di trasmissione, che presenta molteplici vantaggi come l’alta risoluzione, l’alta frequenza di campionamento, un buon occultamento e una forte capacità anti-interferenza, buone prestazioni di rilevamento a bassa quota e alta portabilità (basti pensare che con l'attuale tecnologia si possono avere buoni laser Lidar dal peso di pochi kg in dimensioni davvero contenute). Dopo l’invenzione del laser Ruby (o meglio noto come laser a rubino), creato da Theodore Maiman nel 1960, il Lidar ha garantito la possibilità di godere di tutte queste prestazioni, ma ad un livello ancora più performante e in dimensioni nettamente più contenute. La tecnologia laser, oggi ampiamente utilizzata nella gamma delle misurazioni, fa così spazio ad una modalità di misurazione ancora più avanzata, che mette insieme i vantaggi dell’alta precisione e della buona risoluzione con una facilità d’uso straordinaria.

L'evoluzione della tecnologia: il Lidar allo stato solido

L’esperienza di utilizzo si rende ancor più precisa, ma al tempo stesso più semplice e intuitiva con i Lidar allo stato solido.

LiDAR Livox con due sensori ad alte prestazioni e basso costo

Figura 2. LiDAR Livox con due sensori ad alte prestazioni e basso costo

Ecco cosa c’è alla base del successo riscontrato da questo strumento, che oggi più che mai gioca un ruolo principale nell’osservazione della Terra, nel monitoraggio ambientale e dei campi di ricognizione, con tutti gli sviluppi possibili in campo scientifico e industriale. Grazie proprio all'elettronica, il laser è diventato di piccolo volume con basso consumo energetico e alta precisione. Si sono sviluppati diversi tipi di sistemi di emissione laser compreso il raggio laser a emissione singola, bidimensionale e tridimensionale (meglio conosciuti come dual return e triple return).

Grazie proprio all'assenza di componenti rotanti (come avveniva con i Lidar di vecchia generazione) si può, infatti, garantire alta velocità, alte prestazioni anti-interferenza e, cosa davvero incredibile, la direzionalità del fascio laser (finora impensabile con i laser a 360° rotanti). La compattezza dei chip di questa tecnologia li rende, inoltre, più robusti consentendo di risparmiare spazi di costruzione nell’interno degli scanner e, quindi, abbattere anche i costi. Per via delle loro ridotte dimensioni si possono meglio integrare in maniera variabile non solo nel settore automobilistico, ma anche sotti i droni, nei cellulari e nei tablet (basti pensare al lidar allo stato solido presente nel nuovo Ipad) e nelle infrastrutture dove vi è carenza di spazio.

Lidar: ecco cosa si prevede per il futuro

L'accelerazione dei meccanismi e dispositivi che ruotano intorno allo sviluppo di questa tecnologia fa sì che strumenti come i Lidar siano il massimo che ci si possa attendere nel campo dei rilevamenti (sia della Terra che di attività indoor) da qui al prossimo futuro. Gli esperti ritengono che assisteremo a una crescente adozione di questa tecnologia in più settori e casi d'uso, con un impatto, secondo la legge di Moore, su costi e prestazioni (riduzione dei costi e al contempo un incremento sempre maggiore delle performance). Le continue ricerche e innovazioni hanno già avuto, tra l’altro, l’obiettivo principale di ridurre il costo di Lidar con una soluzione accessibile ai più, anche e soprattutto a chi voglia godere dei finanziamenti che lo Stato prevede per le startup, in questo caso operanti nel settore dei telerilevamenti (basti pensare che Lidar di buon livello per eseguire fotogrammetrie solo pochi anni fa costavano oltre 100.000 €/150.000 € contro i circa 30.000 €/50.000 € attuali). Grazie ai Lidar allo stato solido è possibile, quindi, rappresentare la realtà con dati affidabili e precisi a costi decisamente accessibili. Grazie alla compattezza e alla solidità di questa tecnologia i Lidar stanno prepotentemente entrando anche in altri settori, vediamone alcuni.

Veicoli autonomi e mappatura in crowdsourcing

I veicoli autonomi hanno suscitato un notevole interesse industriale negli ultimi anni e sono sempre più numerosi i produttori che hanno annunciato i loro obiettivi futuri di fornire veicoli autonomi. Questo richiede il montaggio dei veicoli con sistemi di mappatura 3D ad alta capacità quali, ad esempio, proprio Lidar allo stato solido ad alta risoluzione.

E se questi dati potessero essere anche condivisi?

Per la comunità delle informazioni geospaziali, questi futuri veicoli autonomi sono una potenziale fonte di dati cartografici 3D altamente dettagliati e aggiornati con frequenza. Oltre ai veicoli, le capacità di mappatura 3D sono sempre più utilizzate dai consumatori nei loro dispositivi intelligenti: in poche parole, le immagini della fotocamera dello smartphone e le informazioni sul posizionamento possono contribuire alla mappatura della realtà che ci circonda quasi in tempo reale. In questo i Lidar allo stato solido garantiscono una ottima integrazione, sia per le automobili a guida autonoma che per i droni. Ulteriori funzionalità sono offerte da altri sensori come le telecamere di profondità e l'interpretazione delle immagini 3D. Questi sviluppi tecnologici hanno il potenziale per sostituire le convenzionali mappature "one shot" e a richiesta (basti immaginare che le mappe di google maps sono aggiornate ogni tot anni) con mappature distribuite e costantemente aggiornate in crowdsourcing. L'esplosione della richiesta dei Lidar allo stato solido si deve proprio alle alte prestazioni e al basso costo in grado di soddisfare un ampio spettro di applicazioni commerciali e applicazioni per uso individuale. [...]

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2 Commenti

  1. Massimiliano.MeinardiMessi 20 Febbraio 2021
    • Gaetano Aerialclick 23 Febbraio 2021

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