LIDAR teknolojisi ve kullanım alanları

Yayınlanma Tarihi: 2024-06-12 12:25:14

LIDAR, köken olarak radar sözcüğünden türemiştir. Klasik anlamda radar sistemlerinde bilindiği üzere elektronik manyetik dalgalardan yararlanılıyor. Oysa LIDAR sisteminde bunun tersi olarak manyetik dalgalara yer verilmez. Bu sistem tamamen lazer ışınlarına endekslidir. İngilizcedeki light sözcüğü ile radar sözcüklerinin karışımı olarak türetilen LIDAR, ölçüm yapabilen radar sistemi olarak biliniyor. İngilizce açılımı ”Light Detection Ranging” şeklinde karşımıza çıkan LIDAR’ı Türkçeye, “Işın Algılama, Mesafe Ölçme” şeklinde çevirebiliriz. Bazı kaynaklarda LIDAR sözcüğü karşımıza LADAR biçiminde de çıkabiliyor.

Teknik 1960’lı Yıllarda Kullanıldı

LIDAR ilk dönemlerde kısa mesafeli çözümlerde aktif olarak kullanılıyordu; ancak ilerleyen yıllarda kullanım alanları ciddi bir genişlik kazanmıştır. LIDAR sistemi ilk olarak 1960’lı yılların başında oluşturuldu. İlk kullanım amacı yukarıdan denizaltılarını kolay bir şekilde tespit edebilmekti. Buna rağmen yaygın kullanımı ise 1970’li yılları ancak bulmuştu. Devam eden yıllarda havadan ya da karadan bu tekniği aktif olarak kullanan sensörler artış göstermiştir.

Söz konusu teknik bugün kimyasal ölçümlerinde, hassas haritalama süreçlerinde etkin olarak rol alabiliyor. Hatta üç boyutlu tarama özelliği sayesinde çok daha spesifik alanlarda da kullanılabiliyor diyebiliriz. LIDAR’ı bu denli popüler kılan en önemli öğe, nesneleri üç boyutlu biçimde tanımlıyor oluşudur. Bu nedenle verimli olarak çalışan LIDAR, oldukça hayati sonuçlar yaratabiliyor. Özellikle otonom otomobil dünyası için LIDAR teknolojisi son derece özel bir anlama sahip. Pek çok marka klasik olarak GPS, radar gibi sistemlere ilave olarak LIDAR’dan faydalanma yoluna gidiyor.

1 Saniyede 1 Milyon Lazer Titreşimi

LIDAR otomobillerin genelde üst veya ön alanlarına yerleştirilir. Asıl amaç bu yerleştirmede çok daha geniş bir açı yakalayabilmektir. LIDAR sayesinde yoldaki engelleri çok kolay bir şekilde tespit etme şansınız vardır. Örnek vermek gerekirse önünüzde yer alan araç yavaşlıyorsa ya da yolda kuka varsa, LIDAR bu bilgiyi size kısa süre içinde iletiyor ve önlem almanızı sağlıyor. LIDAR tüm açılarda 100 metre derinlikte bir alanı hızlıca tarar ve 3 boyutlu harita oluşturabiliyor. LIDAR sisteminde 1 saniye içinde 1 milyon lazer titreşimi gönderme potansiyeli vardır.

Avantajları ve Dezavantajları

LIDAR Teknolojisinin Avantajları:

Yüksek Hassasiyet: LiDAR, milimetre seviyesinde hassasiyetle ölçüm yapabilir, bu da detaylı ve doğru 3D modellerin oluşturulmasını sağlar.
Hızlı Veri Toplama: Geniş alanların hızlı bir şekilde taranmasına olanak tanır, bu da zaman ve maliyet tasarrufu sağlar.
Gece ve Gündüz Çalışma: LiDAR, ışık koşullarından bağımsız olarak çalışabilir, bu nedenle gece veya düşük ışık koşullarında da veri toplayabilir.
Yoğun Bitki Örtüsü Altında Çalışma: Ormanlık alanlar gibi yoğun bitki örtüsünün altında bulunan topografik özellikleri tespit edebilir.
Hareketli Nesneleri İzleme: Otonom araçlarda ve hava araçlarında hareketli nesneleri izlemek için kullanılabilir.

LIDAR Teknolojisinin Dezavantajları:

Maliyet: LiDAR sistemleri, özellikle yüksek çözünürlüklü ve hassas olanlar, oldukça maliyetlidir.
Veri İşleme: Toplanan verilerin işlenmesi büyük depolama kapasitesi ve güçlü bilgisayarlar gerektirir.
Hava Koşullarına Bağımlılık: Yağmur, sis ve kar gibi olumsuz hava koşulları LiDAR'ın performansını düşürebilir.
Enerji Tüketimi: LiDAR sistemleri genellikle yüksek enerji tüketir, bu da bazı uygulamalarda sınırlayıcı olabilir.
Görüş Alanı Sınırlamaları: LiDAR'ın görüş alanı, nesneler arasında doğrudan bir çizgi gerektirir; bu nedenle, aradaki engeller ölçüm doğruluğunu etkileyebilir.

LIDAR Darbe Türleri

LIDAR’da çoğunlukla iki tane algılama yöntemi tercih edilir. Bunları faz uyumlu algılama ve direk enerji algılama olarak ikiye ayırabiliriz. Bu iki yönteme de adapte olacak iki ayrı darbe türünden söz etmek mümkün. Bunlar mikro darbe ve yüksek enerji sistemi olarak belirtilebilir. Madde yoğunluğu çok fazlaysa genelde yüksek enerjili sistemlerden yararlanılıyor. Su altı aramaları ya da atmosfer taramaları buna örnek olarak verilebilir. Mikro darbe sisteminde ise detaylar ön plana çıkar. LIDAR’ın sevilen özelliklerinden bir tanesi de hedef olarak belirlenen herhangi bir cismin hız düzeyini tespit etmesidir.

LIDAR Bazı Kullanım Alanları

LIDAR (Işık Algılama ve Aralık Ölçümü) teknolojisi, çeşitli endüstrilerde birçok uygulama alanı sahiptir. Aşağıda, en sık kullanılan uygulamalar listelenmiştir, en sık kullanılanlar üstte yer almaktadır:

Harita Çizimi ve Arazi Ölçümü: LIDAR, yüksek doğrulukta 3D modeller oluşturmak için harita çizimi ve arazi ölçümünde yaygın olarak kullanılır. (Sıklık: 9/10)

Otonom Araçlar: LIDAR, otonom araçlarda güvenli navigasyon ve engel algılama için gerekli olan uzaklık ve hız ölçümlerini sağlar. (Sıklık: 8.5/10)

Tarım: LIDAR, tarım alanında yüksek doğrulukta 3D modeller oluşturmak için kullanılır, böylece çiftçiler ürün verimini optimize edebilir, israfı azaltabilir ve kaynak dağıtımını iyileştirir. (Sıklık: 8/10)

Çevre İzleme: LIDAR, çevre değişikliklerini izlemek için kullanılır, böylece bilim insanları iklim değişikliğinin etkilerini anlamaya ve azaltmaya çalışır. (Sıklık: 7.5/10)

Afet Müdahalesi ve Kurtarma: LIDAR, doğal afetlerden sonra hasar değerlendirmesini hızlı bir şekilde yapmak ve müdahale çabalarını önceliklendirmek için kullanılır. (Sıklık: 7/10)

Jeoloji ve Madencilik: LIDAR, jeolojik yapıların yüksek doğrulukta 3D modellerini oluşturmak için kullanılır, böylece jeologlar mineral yataklarını tespit edebilir, değişiklikleri takip edebilir ve madencilik operasyonlarını optimize edebilir. (Sıklık: 6.5/10)

Şehir Planlama: LIDAR, şehirlerin yüksek doğrulukta 3D modellerini oluşturmak için kullanılır, böylece şehir planlamacıları altyapı geliştirme, trafik akışı ve kaynak dağıtımını optimize edebilir. (Sıklık: 6/10)

Ormancılık: LIDAR, ağaç yüksekliği, yoğunluğu ve biyokütlesi ölçmek için kullanılır, böylece ormancılar orman yönetimini optimize edebilir, karbon emisyonlarını azaltabilir ve orman sağlığını iyileştirir. (Sıklık: 5.5/10)

Mimarlık ve İnşaat: LIDAR, binaların ve altyapıların yüksek doğrulukta 3D modellerini oluşturmak için kullanılır, böylece mimarlar ve mühendisler tasarımını optimize edebilir, maliyetleri azaltabilir ve inşaat verimliliğini iyileştirir. (Sıklık: 5/10)

Film ve Oyun: LIDAR, filmlerde, TV şovlarında ve video oyunlarında gerçekçi 3D çevreleri ve karakterleri oluşturmak için kullanılır, böylece görsel deneyimi iyileştirir. (Sıklık: 4/10)

Robotik: LIDAR, robotların çevreleriyle etkileşimini sağlamak için kullanılır, özellikle depo yönetimi ve lojistik uygulamalarında. (Sıklık: 3.5/10)

Güvenlik ve Gözetim: LIDAR, güvenlik sistemlerinde insanları, araçları ve nesneleri tespit etmek ve takip etmek için kullanılır, böylece gözetim ve tehdit algılama yeteneklerini iyileştirir. (Sıklık: 3/10)

Not: Sıklık dereceleri subjektif olup, genel endüstri trendleri ve benimseme oranlarına dayanmaktadır. Belirli bölgelerde, endüstrilerde veya uygulamalarda değişebilir.

Otonom Araçlarda LIDAR

Otonom araçlarda, LiDAR (Light Detection and Ranging) teknolojisi yaygın olarak kullanılmaktadır. LiDAR, coğrafi verileri toplayarak 3D haritalara yansıtılan çevresel modellemelerin üretilmesine yardımcı oluyor. Bu teknoloji, aracın çevresini 60 metrelik menzili izleyerek mevcut ortamın üç boyutlu bir haritasını modelliyor. LiDAR, otonom araçların beyni olarak da bilinen bilgisayarlı ölçümleme sistemlerinin sensör verilerini etkili bir şekilde işleyerek direksiyon kontrolü ve frenleme için kullanılır[1][2][4].

Kamera, LiDAR'ın yanında kullanılan bir destekleyici sensördür. Kameralardan elde edilen veriler bilgisayar yazılımı tarafından işlenerek otomobilin çevresiyle ilgili detaylı bilgi elde edilir. Kamera, gece görüşlü kamera kulanılarak, ortam tanımlaması zenginleştirilmiştir. Arduino mikrodenetleyicisi ile LIDAR ve kamera ise Raspberry Pi gömülü sistem bilgisayarı üzerinde çalışmaktadır[2][3].

Otonom araçlarda, radar, GPS takibi ve nesne algılama için kullanılan ultrasonik sensörlerin yanı sıra aracın süratini ölçen sensörler de kullanılır. Radar, radyo dalgalarıyla aracın çevresindeki nesnelerin mesafesi, yönü ve hızı hakkında bilgi elde etmeye yarıyor. Kötü hava koşullarında yetersiz kalan diğer yüksek çözünürlüklü sensörleri desteklemek için kullanılır[1].

Otonom araçlar, LiDAR teknolojisi ile 3D haritalama sistemini kullanarak, çevresel koşullara uyum sağlayabiliyor. Bu teknoloji, insansız kara araçlarının algılayıcılar sayesinde çevresini tanımasıyla ilgili kişi veya kurumlara ortam hakkında doğru verileri sağlar[2][5].

Sonuç olarak, otonom araçlarda LiDAR teknolojisi yaygın olarak kullanılmaktadır. LiDAR, otonom araçların beyni olarak da bilinen bilgisayarlı ölçümleme sistemlerinin sensör verilerini etkili bir şekilde işleyerek direksiyon kontrolü ve frenleme için kullanılır.

TESLA neden LIDAR kullanmıyor?

Tesla, LiDAR sensörleri yerine kamera, radar ve ultrasonik sensörler kullanarak otonom sürüş teknolojilerini geliştirmektedir. Bu yaklaşım, maliyetleri düşürürken, gelişmiş yapay zeka ve derin öğrenme teknikleri ile desteklenerek yüksek doğrulukta çevresel algılama sağlar. Tesla'nın bu stratejisi, otonom sürüşte farklı bir yol izlemeyi ve bu teknolojiyi daha geniş kitlelere ulaştırmayı hedeflemektedir.