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用于极端环境监测的 LiDAR技术

无人机网 | 国内专业的无人机行业网站 2021/11/26 15:14

无人机非常适合在对人类过于恶劣的环境中进行观察和测量。飞越一座活火山听起来是个坏主意,但鉴于史密森尼全球火山活动计划将“活火山”定义为过去 10,000 年喷发的任何火山,危险可能没有您想象的那么直接。

即使它们没有在火、熔岩和火山灰的壮观灾难中喷发,活火山仍然会排放对附近社区造成危险的气体。它们还可以向大气中释放对飞机非常不利的颗粒物,并使飞越活火山成为一项危险的提议,这正是 Black Swift Technologies 需要飞越活火山的原因。

Black Swift Technologies 开发无人驾驶飞机系统 (UAS) 来监控您可能称之为极端情况的情况:火山、飓风和野火,以及相对行人较少的冰川。该公司构建了自己的自动驾驶系统和无人驾驶飞行器(UAV),包括一架固定翼飞机、一架垂直起降飞机和一架多旋翼飞机。

从远处监测火山固然很好,但有时您必须近距离观察火山。Black Swift 与 NASA 合作测量阿拉斯加一系列火山喷口释放的二氧化碳量的项目就是这种情况。这里的挑战是双重的:大气中含有合理水平的二氧化碳,并且气体以极快的速度扩散到空气中。

新知达人, 用于极端环境监测的 LiDAR技术

由于这些原因,为了获得准确的测量结果,固定翼无人机必须在高达 93 公里/小时的阵风中非常接近地面飞行,强烈的下沉气流和厚厚的云层将能见度限制在接近零的水平。在这些情况下保持准确的高度测量(离地高度)绝对至关重要。

似乎这还不够具有挑战性,Black Swift 还参与了飓风研究和观测。2019 年,该公司与美国国家海洋和大气管理局签订了一份合同,开发一种无人机系统,可以在靠近海面和眼壁的地方进行飓风观测——这是风暴中最猛烈的部分,对载人车辆来说太危险了.

目标是测量压力、湿度、温度、海面温度和三维风速。此外,无人机还测量海洋和海浪的高度。这些数据用于帮助测量强度和预测风暴的方向,并有助于更准确的飓风建模。可以理解,在这种极端条件下运行需要精确的控制和高度测量。

为了帮助其飞机在这种极端条件下安全运行,Black Swift Technologies 为它们安装了 LightWare LW20 激光雷达传感器,这些传感器有助于实现精确的起飞、着陆、悬停、地面高度测量和高度测量功能。

新知达人, 用于极端环境监测的 LiDAR技术

LiDAR 代表“光探测和测距”,它通过在物体和周围景观上快速脉冲激光来工作,通过光反射回传感器所需的时间来测量它们的距离。LiDAR 可以构建高度详细的 3D 地图,并用于许多应用,包括气象学、自动驾驶汽车、机器人技术,甚至搜索和救援。

由于 LiDAR 产生自己的光,因此它在所有光照条件和天气下都有效,非常适合监测火山和风暴。在前者的情况下,绘制足够大的区域所需的飞行时间很长,这意味着任何有效载荷都必须轻巧且高效。幸运的是,LightWare LW20 的功率要求低,重量仅为 10 克,非常适合 Black Swift 的用途。

对于飓风观测,配备 LightWare LW20 的无人机可以准确测量涌浪高度。该系统脉冲低频激光从水面反弹,高频激光穿透水面并从海底反弹。LW20防水,是在风雨如磐的漩涡中作业的必备条件,同时也具有极高的性价比。最后一点非常重要,因为当您将无人机送入飓风中时,您不打算让它们回来。

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