Что такое LiDAR и почему это важно?
LiDAR (Light Detection and Ranging) — технология, разработанная компанией Hughes Aircraft Company в 1961 году. Она использует лазерные импульсы для точного измерения расстояний и создания трехмерных карт окружающей среды. Благодаря своей точности LiDAR стала незаменимой в робототехнике, автономных транспортных средствах, картографировании морского дна и многих других областях. Однако, как и любая технология, LiDAR продолжает развиваться, и новое исследование демонстрирует, насколько далеко она может зайти.
Сверхчувствительный детектор SNSPD: ключ к прорыву
Исследователи из Университета Гериот-Ватт в Эдинбурге, Лаборатории реактивного движения НАСА (JPL), Массачусетского технологического института и Университета Глазго разработали систему LiDAR, которая использует сверхпроводящий нанопроволочный однофотонный детектор (SNSPD). Этот детектор способен отслеживать отдельные фотоны с точностью до 13 пикосекунд (13 триллионных долей секунды), что в 10 раз превосходит существующие аналоги. Результаты исследования были опубликованы в журнале Optica.
«Точность системы просто феноменальна, — говорит Аонгус Маккарти, ведущий автор исследования. — Мы можем измерять изменения глубины с точностью до миллиметра даже на больших расстояниях, что позволяет различать близко расположенные объекты».
Тестирование системы: от 45 метров до километра
Команда протестировала систему на трех дистанциях: 45 метров, 325 метров и один километр. На расстоянии 325 метров система успешно зафиксировала контуры лица соавтора исследования Джорджа Тейлора с точностью до одного миллиметра. Это достижение демонстрирует потенциал технологии для военных и разведывательных целей, где точность и детализация имеют критическое значение.
«Система особенно эффективна для визуализации объектов за препятствиями, такими как листва или камуфляжная сетка, — объясняет Маккарти. — Например, она может различить объект, находящийся в нескольких сантиметрах за сеткой, в то время как обычные камеры с этим не справятся».
Преимущества и ограничения технологии
Одним из ключевых преимуществ системы является ее способность работать в дневное время. Обычно солнечный свет создает помехи для LiDAR, но SNSPD использует длину волны 1550 нанометров, что позволяет избежать рассеяния света и делает систему безопасной для глаз. Эта длина волны также открывает возможности для использования технологии в исследованиях экзопланет, где требуется высокая чувствительность в среднем инфракрасном диапазоне.
Однако у системы есть и недостатки. Для работы SNSPD требуется охлаждение до 1 Кельвина (-272 градуса Цельсия), что делает систему громоздкой и энергозатратной. Сверхпроводящая нанопроволока должна находиться в криогенной среде, чтобы поддерживать нулевое электрическое сопротивление, необходимое для работы детектора.
Будущее технологии
Несмотря на ограничения, исследователи уверены в потенциале SNSPD. Они планируют протестировать систему на расстояниях до 10 километров, что может сделать ее применимой для распознавания объектов, таких как транспортные средства, на огромных дистанциях. «Можем ли мы определить тип транспортного средства — автомобиль, фургон или танк — на расстоянии 10 километров? Это реальный вызов, который нас интересует», — говорит Маккарти.
Кроме того, технология может быть использована в космических миссиях, таких как MIR Exoplanet CLimate Explorer (MIRECLE) и Large Interferometer For Exoplanets (LIFE), где требуется высокая точность и чувствительность.
Заключение
Новая система LiDAR с детектором SNSPD представляет собой значительный шаг вперед в области дистанционного зондирования. Ее способность захватывать детализированные 3D-изображения на больших расстояниях открывает новые возможности для науки, военных и космических исследований. Хотя технология пока требует доработки, ее потенциал уже сейчас впечатляет и обещает изменить будущее дистанционного наблюдения.
Источник: https://www.popularmechanics.com/science/a63724352/snspd-lidar-facial-recognition/
Если вам понравился материал, кликните значок - вы поможете нам узнать, каким статьям и новостям следует отдавать предпочтение. Если вы хотите обсудить материал - не стесняйтесь оставлять свои комментарии : возможно, они будут полезны другим нашим читателям!
