مستشعر الليزر LiDAR في تطبيق المجال الأمني

ليدارمستشعر الليزر ينبعث ضوء الليزر بشكل نشط ويمكنه الحصول على معلومات مثل المسافة والاتجاه والسرعة والكفاف للهدف الدخيل بدقة عالية ودقة عالية. وقد تم استخدامه على نطاق واسع في مجالات مثل الأمن الحضري والأمن الصناعي. تقدم هذه المقالة بإيجاز الشركات المصنعة لأجهزة الليدار الأمنية المحلية والأجنبية والمواصفات الفنية لمنتجاتها. من خلال الجمع بين احتياجات التطبيقات الأمنية المختلفة، تمت مناقشة المبادئ والخصائص والوضع الحالي لليدار في ظل أنظمة تقنية مختلفة من ثلاثة جوانب: مخطط المدى وطريقة المسح واختيار مصدر الضوء. أخيرًا، تم تلخيص اتجاهات التطبيق وآفاق تطوير الليدار الأمني ​​وتوقعاتها. من أجل تلبية احتياجات تطبيقات أمان المستهلك، سوف يتطور جهاز Lidar الأمني ​​بشكل أكبر في اتجاهات التكلفة المنخفضة والأداء العالي والتسلسل والتصغير والحالة الصلبة والرقائق والتكامل متعدد المصادر.

مع تطور العلوم والتكنولوجيا وتحسين الوعي بالسلامة، أكثر وأكثرتقنيات الكشف عن أجهزة الاستشعار بالليزريتم استخدامها في سوق الأوراق المالية. تستخدم طرق الأمان التقليدية أجهزة استشعار نشطة وسلبية للكشف لتحقيق تطبيقات مثل مراقبة الصوت والمراقبة بالفيديو والإنذار بالأشعة تحت الحمراء وتحديد التحكم في الوصول. LiDAR (اكتشاف الضوء والمدى، LiDAR) هو مستشعر ذكي لإدراك البيئة النشطة. بالمقارنة مع الكاميرات التقليدية وتقنية الكشف عن الأشعة تحت الحمراء السلبية، فهي لا تقتصر على ظروف مثل بيئة الإضاءة وخصائص الهدف، ولها مقاومة قوية للتدخل. بالمقارنة مع تقنية شعاع الليزر، يمكن أن توفر معلومات مثل الموقع الديناميكي للهدف، ولها وظائف تحديد الموقع والتتبع، كما أنها مرنة للغاية؛ بالمقارنة مع تقنيات الرادار التقليدية مثل الموجات المليمترية ورادار الموجات الدقيقة، فإن الطول الموجي التشغيلي أقصر ويمكنه الحصول على معلومات بدقة مثل مسافة الهدف وسرعته. عالية الدقة. ويمكن ملاحظة أن الليدار يتمتع بمزايا واضحة في مجال الأمن، ولديه مجموعة واسعة من سيناريوهات التطبيق، ويلعب دورًا مهمًا في الأمن الحضري والسلامة الصناعية. عادةً ما يكون جهاز الليدار التقليدي على مستوى المسح ضخمًا ومكلفًا، مما يحد من الترويج له وتطبيقه على نطاق واسع في المجال الأمني. يتزايد الطلب في السوق على الليدار خفيف الوزن ومنخفض التكلفة. بالإضافة إلى ذلك، فإن خصوصية المجال الأمني ​​لها بعض المتطلبات الخاصة لتصميم أجهزة الليدار ومؤشرات الأداء وخوارزميات البرامج: تتطلب حماية محيط المناطق الحساسة معدل اكتشاف مرتفع ومعدل إنذار كاذب منخفض؛ بيئة مراقبة لحماية الهدف، يجب أن يكون مصدر الضوء مخفيًا وآمنًا للعين البشرية؛ تتطلب حماية المبنى في ظل الظروف القاسية أن يكون مستقرًا وموثوقًا وذو مستوى عالٍ من الحماية.

من أجل تلبية الاحتياجات الخاصة في مجال الأمن، يستمر البحث في تقنيات الليدار الرئيسية في التعمق. تكمن الاختلافات الرئيسية بين أجهزة LiDAR للأنظمة التقنية المختلفة في مخطط المدى وطريقة المسح واختيار مصدر الضوء. تحدد هذه الجوانب الثلاثة بشكل مباشر المعلمات الأساسية مثل سلامة العين البشرية وأداء الكشف ومجال رؤية المسح. إنها المفتاح لتحقيق استهلاك منخفض للطاقة والتصغير. مفتاح الإنتاج الضخم منخفض التكلفة لجهاز الليدار الأمني ​​المخصص للمستهلكين. سيكون اتجاه التطوير المستقبلي لصناعة الأمن هو "التعريف الذكي - الإنذار المبكر الذكي - المعالجة في الوقت الحقيقي" الشامل وفي جميع الأحوال الجوية، الأمر الذي يتطلب أن يكون النظام أكثر ذكاءً وتكاملاً مع الأداء العالي. إن الجمع بين تقنية الليدار وتقنيات مثل الذكاء الاصطناعي والإنترنت عبر الهاتف المحمول يمكن أن يحقق تطويرًا متنوعًا لتقنيات ومنتجات الأمان.

باعتبارها "عيون" الأمن الذكي، فإن الميزة البارزة لجهاز الليدار الأمني ​​تكمن في حماية السلامة. بادئ ذي بدء، يمكنه اكتشاف أهداف التسلل وتقديم تحذيرات أمنية في نفس الوقت؛ ثانيًا، يتمتع بمستوى أمان عالٍ ويلبي احتياجات سلامة العين البشرية وإخفاء مصدر الضوء؛ وأخيرًا، فهو يتمتع بمستوى حماية عالٍ ويمكنه العمل بثبات وموثوقية في البيئات القاسية. استنادًا إلى المعلمات المادية التي يكتشفها، مثل المسافة والتدرج الرمادي والسرعة والزاوية، يمكن لليدار الأمني ​​حساب اتجاه الهدف والمسافة والعرض والعمق في الوقت الفعلي ويستخدم في أنواع مختلفة من السيناريوهات الأمنية. على سبيل المثال، يمكن استخدام تقنية ليدار النطاق في مجالات مثل الكشف عن السلامة الصناعية وحماية المباني لمراقبة المناطق المستهدفة وتحقيق تحذيرات المسافة الآمنة؛ يمكن استخدام ليدار السرعة لمراقبة المركبات المرورية المسرعة وتصنيف المخالفات بدقة لضمان السلامة على الطريق. أمان. بالإضافة إلى ذلك، يمكن لجهاز الليدار استخدام معلومات مثل المسافة والزاوية والتدرج الرمادي لتحقيق تصوير الهدف، وهو مناسب لتتبع الهدف والتعرف عليه والمجالات الأخرى. يستخدم الليدار الأمني ​​على نطاق واسع في مجالات مثل حماية المحيط، والمراقبة الصناعية، والتحذير من التسلل، وحماية الآثار الثقافية.

الشكل 1: سيناريوهات التطبيق. (أ) حماية المحيط؛ (ب) المراقبة الصناعية؛ (ج) التحذير من الاقتحام؛ (د) حماية الآثار الثقافية

في السنوات الأخيرة، مع التطور السريع لليدار الأمني، أصبحت سيناريوهات تطبيقه أكثر شمولاً، بدءًا من حماية المباني الداخلية والخارجية إلى التحكم الذكي في حركة المرور، إلى الإنذار المبكر الجوي المضاد للطائرات بدون طيار (المركبات الجوية بدون طيار، UAV)، وما إلى ذلك. بالنسبة لأهداف التطفل في سيناريوهات أمنية مختلفة، يتمتع جهاز الليدار الأمني ​​بمعدل اكتشاف مرتفع ويمكنه تحديد سمات هدف التطفل وتحديد معلومات الموقع وتقديم التحذيرات في الوقت المناسب. يوضح الجدول 1 أهداف الكشف في سيناريوهات أمنية مختلفة. ويمكن ملاحظة أن أهداف التطفل المستهدفة في سيناريوهات تطبيقات الأمان هي بشكل أساسي الحشود. لذلك، إلى حد ما، يتطلب ذلك أن يلبي جهاز الليدار الأمني ​​متطلبات إخفاء مصدر الضوء وسلامة العين البشرية. يتيح ذلك الحماية السرية والمراقبة الأمنية لأهداف الكشف. من أجل التعامل مع البيئة المعقدة المتغيرة باستمرار، في مجال الأمان، يولي المتكاملون والعملاء النهائيون مزيدًا من الاهتمام لدقة اكتشاف أهداف التسلل، مثل تأثير التعرف ودقة تحديد المواقع، فضلاً عن انخفاض معدل الإنذارات الكاذبة والسلبية الكاذبة معدل. ومع ذلك، فإن العامل الرئيسي الذي يؤثر على معدل الإنذار الكاذب ومعدل الإنذار الكاذب لجهاز الليدار الأمني ​​ليس دقة القياس، ولكن القدرة المستقرة والموثوقة على مقاومة التداخل وقدرة الحماية لجهاز الليدار الأمني. كما هو موضح في الشكل 2، في مشاهد الغابات المعقدة، قد يؤدي استخدام الطائرات بدون طيار المجهزة بجهاز الليدار للكشف عن أهداف التسلل إلى سوء التقدير بسبب تعقيد عوامل مثل درجة الحرارة والرطوبة في بيئة العمل. لذلك، يجب أن يتمتع جهاز الليدار الأمني ​​بخصائص مستوى الحماية العالي والقدرة القوية على مقاومة التداخل والقدرة على التكيف البيئي الجيد لضمان الاستخدام العادي في البيئات القاسية.

الشكل 2: طائرات بدون طيار مجهزة بنظام LiDAR الأمني ​​للكشف عن هدف التسلل في سيناريو الغابة

يستخدم الليدار التقليدي في الغالب في صناعات مثل المسح الهندسي عالي الدقة والمسح الصناعي. يمكن أن تصل دقة النطاق إلى مستوى المليمتر، بينما تكون دقة قياس الزاوية بشكل عام 0. 001 درجة أو أقل. إنها تعتمد هيكلًا ميكانيكيًا متعدد الأسلاك. مع فقدان الأجزاء المتحركة الداخلية، يقل عمر الخدمة، وتزداد تكلفة الصيانة، ويكون الاستقرار ضعيفًا، مما يحد بشكل كبير من تعزيز وتطبيق الليدار في المجال الأمني. من بين منتجات الليدار الأمنية الأجنبية السائدة، يعني Flash فلاش مصفوفة المنطقة، ويعني OPA المصفوفة المرحلية الضوئية، وρ هو الانعكاس المستهدف. بالمقارنة مع الليدار التقليدي، فهو يتميز بحجم صغير ومزايا تكلفة واضحة واستقرار جيد ويسهل تعزيز الإنتاج الضخم. تشمل الشركات المصنعة الرئيسية لليدار للأمن التجاري شركة SICK الألمانية وشركة HOKUYO اليابانية. منتجات الليدار الأمنية لهذه الشركات هي ليدار ناضج ثنائي الأبعاد أحادي الخط، والذي يستخدم على نطاق واسع في المجالات الصناعية ويحتل الاتجاه السائد في سوق الأمان. لا يتطلب المجال الأمني ​​متطلبات عالية لدقة قياس رادار الليزر. دقة القياس بشكل عام على مستوى السنتيمتر، ودقة قياس الزاوية حوالي 0.1 درجة. في السنوات الأخيرة، أصبحت أجهزة ليدار ذات الحالة الصلبة عالية الأداء ومنخفضة التكلفة التي أطلقتها شركات مثل Quanergy وOuster في الولايات المتحدة تدريجيًا منتجًا لا غنى عنه في مجال تطبيقات الأمان الذكية من Lidar.

معلومات الاتصال:

إذا كان لديك أي أفكار، فلا تتردد في التحدث إلينا. بغض النظر عن مكان وجود عملائنا وما هي متطلباتنا، سنتبع هدفنا المتمثل في تزويد عملائنا بجودة عالية وأسعار منخفضة وأفضل خدمة.