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        用于極端環境監測的 LiDAR技術

        2021-11-26 13:32 性質:原創 作者:晴空 來源:無人機網
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        無人機非常適合在對人類過于惡劣的環境中進行觀察和測量。飛越一座活火山聽起來是個壞主意,但鑒于史密森尼全球火山活動計劃將“活火山”定義為過去 10,000 年...

        無人機非常適合在對人類過于惡劣的環境中進行觀察和測量。飛越一座活火山聽起來是個壞主意,但鑒于史密森尼全球火山活動計劃將“活火山”定義為過去 10,000 年噴發的任何火山,危險可能沒有您想象的那么直接。

        即使它們沒有在火、熔巖和火山灰的壯觀災難中噴發,活火山仍然會排放對附近社區造成危險的氣體。它們還可以向大氣中釋放對飛機非常不利的顆粒物,并使飛越活火山成為一項危險的提議,這正是 Black Swift Technologies 需要飛越活火山的原因。

        Black Swift technologies 開發無人駕駛飛機系統 (UAS) 來監控您可能稱之為極端情況的情況:火山、颶風和野火,以及相對行人較少的冰川。該公司構建了自己的自動駕駛系統和無人駕駛飛行器(UAV),包括一架固定翼飛機、一架垂直起降飛機和一架多旋翼飛機。

        從遠處監測火山固然很好,但有時您必須近距離觀察火山。Black Swift 與 NASA 合作測量阿拉斯加一系列火山噴口釋放的二氧化碳量的項目就是這種情況。這里的挑戰是雙重的:大氣中含有合理水平的二氧化碳,并且氣體以極快的速度擴散到空氣中。

        由于這些原因,為了獲得準確的測量結果,固定翼無人機必須在高達 93 公里/小時的陣風中非常接近地面飛行,強烈的下沉氣流和厚厚的云層將能見度限制在接近零的水平。在這些情況下保持準確的高度測量(離地高度)絕對至關重要。

        似乎這還不夠具有挑戰性,Black Swift 還參與了颶風研究和觀測。2019 年,該公司與美國國家海洋和大氣管理局簽訂了一份合同,開發一種無人機系統,可以在靠近海面和眼壁的地方進行颶風觀測——這是風暴中最猛烈的部分,對載人車輛來說太危險了.

        目標是測量壓力、濕度、溫度、海面溫度和三維風速。此外,無人機還測量海洋和海浪的高度。這些數據用于幫助測量強度和預測風暴的方向,并有助于更準確的颶風建模??梢岳斫?,在這種極端條件下運行需要精確的控制和高度測量。

        為了幫助其飛機在這種極端條件下安全運行,Black Swift Technologies 為它們安裝了 LightWare LW20 激光雷達傳感器,這些傳感器有助于實現精確的起飛、著陸、懸停、地面高度測量和高度測量功能。

        LiDAR 代表“光探測和測距”,它通過在物體和周圍景觀上快速脈沖激光來工作,通過光反射回傳感器所需的時間來測量它們的距離。LiDAR 可以構建高度詳細的 3D 地圖,并用于許多應用,包括氣象學、自動駕駛汽車、機器人技術,甚至搜索和救援。

        由于 LiDAR 產生自己的光,因此它在所有光照條件和天氣下都有效,非常適合監測火山和風暴。在前者的情況下,繪制足夠大的區域所需的飛行時間很長,這意味著任何有效載荷都必須輕巧且高效。幸運的是,LightWare LW20 的功率要求低,重量僅為 10 克,非常適合 Black Swift 的用途。

        對于颶風觀測,配備 LightWare LW20 的無人機可以準確測量涌浪高度。該系統脈沖低頻激光從水面反彈,高頻激光穿透水面并從海底反彈。LW20防水,是在風雨如磐的漩渦中作業的必備條件,同時也具有極高的性價比。最后一點非常重要,因為當您將無人機送入颶風中時,您不打算讓它們回來。

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