Sebagai sebuah konsep, lidar telah ada selama beberapa dekade. Namun, minat pada teknologi ini telah tumbuh tajam dalam beberapa tahun terakhir, karena sensor menjadi lebih kecil, lebih kompleks, dan cakupan produk dengan teknologi lidar semakin berkembang.
Kata lidar merupakan transliterasi dari LIDAR (Light Detection and Ranging). Ini adalah teknologi untuk memperoleh dan memproses informasi tentang objek yang jauh menggunakan sistem optik aktif yang menggunakan fenomena pemantulan dan hamburan cahaya pada media transparan dan semitransparan. Lidar sebagai perangkat mirip dengan radar, oleh karena itu penerapannya adalah pengamatan dan deteksi, tetapi alih-alih gelombang radio, seperti pada radar, ia menggunakan cahaya yang dihasilkan dalam sebagian besar kasus oleh laser. Istilah lidar sering digunakan secara bergantian dengan Ladar, yang merupakan singkatan dari deteksi laser dan jangkauan, meskipun Joe Buck, kepala penelitian di Coherent Technologies, bagian dari divisi sistem ruang angkasa Lockheed Martin, mengatakan kedua konsep tersebut dari sudut pandang teknis berbeda. “Ketika Anda melihat sesuatu yang mungkin dianggap sebagai benda lunak, seperti partikel atau aerosol di udara, para ahli cenderung menggunakan lidar ketika berbicara tentang mendeteksi benda-benda itu. Ketika Anda melihat benda padat, padat seperti mobil atau pohon, maka Anda cenderung condong ke arah istilah Ladar.” Untuk informasi lebih lanjut tentang lidar dari sudut pandang ilmiah, lihat bagian "Lidar: Cara Kerjanya".
“Lidar telah menjadi subjek penelitian selama beberapa dekade sejak dimulai pada awal 1960-an,” lanjut Buck. Namun, minat terhadapnya telah tumbuh secara nyata sejak awal abad ini, terutama berkat kemajuan teknologi. Dia menggunakan rendering aperture sintetis sebagai contoh. Semakin besar teleskop, semakin tinggi resolusi objek yang dapat diperoleh. Jika Anda membutuhkan resolusi yang sangat tinggi, maka sistem optik yang jauh lebih besar mungkin diperlukan, yang mungkin tidak terlalu praktis dari sudut pandang praktis. Pencitraan aperture sintetis memecahkan masalah ini dengan menggunakan platform bergerak dan pemrosesan sinyal untuk mendapatkan aperture sebenarnya yang bisa jauh lebih besar daripada aperture fisik. Radar aperture sintetis (SAR) telah digunakan selama beberapa dekade. Namun, baru pada awal 2000-an demonstrasi praktis pencitraan optik bukaan sintetis dimulai, terlepas dari kenyataan bahwa laser sudah banyak digunakan pada saat itu. “Faktanya, butuh lebih banyak waktu untuk mengembangkan sumber optik yang akan memiliki stabilitas yang cukup pada berbagai penyesuaian … Peningkatan bahan, sumber cahaya, dan detektor (digunakan dalam lidar) terus berlanjut. Sekarang Anda tidak hanya memiliki kemampuan untuk melakukan pengukuran ini, Anda juga dapat melakukannya dalam balok-balok kecil, membuat sistem ini praktis dalam hal ukuran, berat, dan konsumsi daya."
Ini juga menjadi lebih mudah dan lebih praktis untuk mengumpulkan data dari lidar (atau informasi yang dikumpulkan oleh lidar). Secara tradisional, telah dirakit dari sensor pesawat, kata Nick Rosengarten, kepala Grup Produk Eksploitasi Geospasial di BAE Systems. Namun, saat ini, sensor dapat dipasang di kendaraan darat atau bahkan di ransel, yang menyiratkan pengumpulan data manusia. “Ini membuka banyak kemungkinan, data sekarang dapat dikumpulkan baik di dalam maupun di luar ruangan,” jelas Rosengarten. Matt Morris, Kepala Solusi Geospasial di Textron Systems, mengatakan, “Lidar adalah kumpulan data yang benar-benar menakjubkan karena memberikan detail paling detail di permukaan bumi. Ini memberikan gambar yang jauh lebih detail dan, bisa dikatakan, lebih berwarna daripada teknologi DTED (Digital Terrain Elevation Data), yang memberikan informasi mengenai ketinggian permukaan bumi pada titik-titik tertentu. Mungkin salah satu kasus penggunaan paling kuat yang pernah saya dengar dari pelanggan militer kami adalah skenario penempatan di medan yang tidak dikenal, karena mereka perlu tahu ke mana mereka akan pergi … untuk memanjat atap atau memanjat pagar. Data DTED tidak memungkinkan Anda untuk melihat ini. Anda bahkan tidak akan melihat gedung-gedungnya."
Morris mencatat bahwa bahkan beberapa data elevasi medan resolusi tinggi tradisional tidak akan memungkinkan Anda untuk melihat fitur ini. Tetapi lidar memungkinkan Anda melakukan ini karena "jarak posisi" - istilah yang menggambarkan jarak antara posisi yang dapat ditampilkan secara akurat dalam larik data. Dalam kasus lidar, "nada" dapat dikurangi menjadi sentimeter, "sehingga Anda dapat mengetahui dengan tepat tinggi atap bangunan atau tinggi dinding atau tinggi pohon. Ini benar-benar meningkatkan tingkat kesadaran situasional tiga dimensi (3D).” Selain itu, biaya sensor lidar menurun seperti ukurannya, membuatnya lebih terjangkau. “Sepuluh tahun yang lalu, sistem sensor lidar sangat besar dan sangat mahal. Mereka benar-benar memiliki konsumsi daya yang tinggi. Tetapi ketika mereka berkembang, teknologi meningkat, platform menjadi jauh lebih kecil, konsumsi energi menurun, dan kualitas data yang mereka hasilkan meningkat."
Morris mengatakan bahwa penggunaan utama lidar di bidang militer adalah dalam perencanaan 3D dan pelatihan misi tempur. Misalnya, produk simulasi penerbangan Lidar Analyst perusahaannya memungkinkan pengguna untuk mengambil data dalam jumlah besar dan "menghasilkan model 3D ini dengan cepat, lalu mereka dapat merencanakan misi mereka dengan sangat akurat." Hal yang sama berlaku untuk operasi darat. Morris menjelaskan: "Produk kami digunakan untuk merencanakan rute masuk dan keluar ke area target, dan karena data mentah beresolusi tinggi, memungkinkan untuk melakukan analisis situasi yang sangat akurat dalam jarak pandang."
Bersama dengan Lidar Analyst, Textron telah mengembangkan RemoteView, sebuah produk perangkat lunak analisis gambar untuk badan-badan militer dan intelijen AS. Perangkat lunak RemoteView dapat menggunakan berbagai sumber data, termasuk data lidar. BAE Systems juga menyediakan software untuk analisis geospasial, produk andalannya di sini adalah SOCET GXP, yang menyediakan banyak kemampuan, termasuk penggunaan data lidar. Selain itu, Rosengarten menjelaskan bahwa perusahaan telah mengembangkan teknologi GXP Xplorer yang merupakan aplikasi pengelolaan data. Teknologi ini cukup cocok untuk aplikasi militer. Rosengarten, misalnya, menyebutkan alat untuk menghitung zona pendaratan helikopter yang merupakan bagian dari perangkat lunak SOCET GXP. "Ini dapat mengambil data lidar dan memberikan informasi kepada pengguna tentang area di darat yang mungkin cukup untuk mendaratkan helikopter." Misalnya, dia dapat memberi tahu mereka jika ada hambatan vertikal di jalan, seperti pohon: "Orang dapat menggunakan alat ini untuk mengidentifikasi area yang mungkin paling cocok sebagai titik evakuasi selama krisis kemanusiaan." Rosengarten juga menyoroti potensi ubin, di mana beberapa kumpulan data lidar dikumpulkan dari area tertentu dan dijahit bersama. Hal ini dimungkinkan oleh “peningkatan fidelitas metadata sensor lidar dalam kombinasi dengan perangkat lunak seperti aplikasi SOCET GXP BAE Systems, yang dapat mengubah metadata menjadi zona yang tepat di lapangan, dihitung menggunakan data geospasial. Prosesnya didasarkan pada data lidar dan tidak tergantung pada bagaimana data dikumpulkan."
Cara kerjanya: lidar
Lidar bekerja dengan menerangi target dengan cahaya. Lidar dapat menggunakan cahaya dalam rentang tampak, ultraviolet atau inframerah dekat. Prinsip pengoperasian lidar sederhana. Objek (permukaan) diterangi dengan pulsa cahaya pendek, waktu setelah sinyal kembali ke sumber diukur. Lidar meluncurkan pulsa pendek radiasi laser cepat ke objek (permukaan) dengan frekuensi hingga 150.000 pulsa per detik. Sebuah sensor pada perangkat mengukur waktu antara transmisi pulsa cahaya dan pantulannya, dengan asumsi kecepatan cahaya konstan 299792 km / s. Dengan mengukur interval waktu ini, dimungkinkan untuk menghitung jarak antara lidar dan bagian objek yang terpisah dan, oleh karena itu, membangun gambar objek berdasarkan posisinya relatif terhadap lidar.
Geser angin
Sementara itu, Buck menunjuk kemungkinan aplikasi militer dari teknologi WindTracer Lockheed Martin. Teknologi komersial WindTracer menggunakan lidar untuk mengukur geseran angin di bandara. Proses yang sama dapat digunakan di bidang militer, misalnya, untuk airdrop presisi. “Anda perlu menjatuhkan persediaan dari ketinggian yang cukup tinggi, untuk ini Anda meletakkannya di atas palet dan menjatuhkannya dari parasut. Sekarang mari kita lihat di mana mereka mendarat? Anda dapat mencoba dan memprediksi ke mana mereka akan pergi, tetapi masalahnya adalah ketika Anda turun, geser angin berubah arah pada ketinggian yang berbeda,”jelasnya. - Lalu bagaimana Anda memprediksi di mana palet akan mendarat? Jika Anda dapat mengukur angin dan mengoptimalkan lintasan, maka Anda dapat mengirimkan pasokan dengan akurasi yang sangat tinggi.”
Lidar juga digunakan pada kendaraan darat tak berawak. Misalnya, produsen kendaraan darat otomatis (AHA), Roboteam, telah menciptakan alat yang disebut Lapisan Atas. Ini adalah pemetaan 3D dan teknologi navigasi otonom yang menggunakan lidar. Lapisan Atas menggunakan lidar dalam dua cara, kata Shahar Abukhazira, kepala Roboteam. Yang pertama memungkinkan pemetaan ruang tertutup secara real-time. “Kadang-kadang video tidak cukup dalam kondisi bawah tanah, misalnya, mungkin terlalu gelap atau visibilitas memburuk karena debu atau asap,” tambah Abukhazira. - Kemampuan Lidar memungkinkan Anda untuk menjauh dari situasi tanpa orientasi dan pemahaman lingkungan … sekarang dia memetakan ruangan, dia memetakan terowongan. Segera Anda dapat memahami situasinya, bahkan jika Anda tidak melihat apa-apa dan bahkan jika Anda tidak tahu di mana Anda berada."
Penggunaan lidar yang kedua adalah otonominya, membantu operator untuk mengontrol lebih dari satu sistem pada saat tertentu. “Satu operator bisa mengendalikan satu AHA, tapi ada dua AHA lain yang hanya melacak dan mengikuti kendaraan yang dikendalikan manusia,” jelasnya. Demikian juga, seorang prajurit dapat memasuki lokasi dan ANA hanya mengikutinya, yaitu, tidak perlu mengesampingkan senjata untuk mengoperasikan peralatan. "Itu membuat pekerjaan menjadi sederhana dan intuitif." AHA Probot Roboteam yang lebih besar juga memiliki lidar di papan untuk membantunya melakukan perjalanan jarak jauh. “Anda tidak dapat meminta operator untuk menekan tombol selama tiga hari berturut-turut … Anda menggunakan sensor lidar untuk sekadar mengikuti tentara, atau mengikuti mobil, atau bahkan secara otomatis berpindah dari satu titik ke titik lain, lidar akan membantu dalam situasi ini. hindari rintangan." Abukhazira mengharapkan terobosan besar di bidang ini di masa depan. Misalnya, pengguna ingin memiliki situasi di mana manusia dan ANA berinteraksi seperti dua tentara. “Kalian tidak saling mengontrol. Anda saling memandang, Anda memanggil satu sama lain, dan Anda bertindak persis seperti yang seharusnya. Saya percaya bahwa dalam arti tertentu kita akan mendapatkan tingkat komunikasi antara orang dan sistem ini. Ini akan lebih efisien. Saya percaya lidar menuntun kita ke arah itu."
Ayo pergi ke bawah tanah
Abukhazira juga berharap sensor lidar akan meningkatkan operasi di lingkungan bawah tanah yang berbahaya. Sensor lidar memberikan informasi tambahan saat memetakan terowongan. Selain itu, ia memperhatikan bahwa terkadang di terowongan kecil dan gelap, operator mungkin tidak menyadari bahwa AHA mengarah ke arah yang salah. “Sensor lidar bekerja seperti GPS secara real time dan membuat prosesnya terasa seperti video game. Anda dapat melihat sistem Anda di terowongan, Anda tahu ke mana Anda pergi secara real time."
Perlu dicatat bahwa sensor lidar adalah sumber data lain dan tidak boleh dianggap sebagai pengganti langsung radar. Buck memperhatikan bahwa ada perbedaan besar dalam panjang gelombang antara kedua teknologi, yang memiliki kelebihan dan kekurangan masing-masing. Seringkali solusi terbaik adalah dengan menggunakan kedua teknologi, misalnya, mengukur parameter angin dengan awan aerosol. Panjang gelombang yang lebih pendek dari sensor optik memberikan deteksi arah yang lebih baik dibandingkan dengan panjang gelombang yang lebih panjang dari sensor RF (radar). Namun, sifat transmisi atmosfer sangat berbeda untuk kedua jenis sensor tersebut. “Radar mampu melewati jenis awan tertentu yang akan sulit ditangani oleh lidar. Tapi dalam kabut, misalnya, lidar bisa tampil sedikit lebih baik daripada radar.”
Rosengarten mengatakan menggabungkan lidar dengan sumber cahaya lain seperti data pankromatik (saat pencitraan menggunakan berbagai panjang gelombang cahaya) akan memberikan gambaran lengkap dari area yang diminati. Contoh yang baik di sini adalah definisi tempat pendaratan helikopter. Lidar dapat memindai suatu area dan mengatakan bahwa itu memiliki kemiringan nol, terlepas dari fakta bahwa dia benar-benar melihat ke danau. Jenis informasi ini dapat diperoleh melalui penggunaan sumber cahaya lain. Rosengarten percaya bahwa industri pada akhirnya akan menggabungkan teknologi, menyatukan berbagai sumber visual dan data cahaya lainnya. "Ini akan menemukan cara untuk membawa semua data di bawah satu payung … Mendapatkan informasi yang akurat dan komprehensif lebih dari sekadar menggunakan data lidar, tetapi tugas kompleks yang melibatkan semua teknologi yang tersedia."
