What is LiDAR? How does a LiDAR works?

 नमस्कार दोस्तों! 

आइए इस ब्लॉग में उस तकनीक का अवलोकन करते हैं, जिसे LIDAR के नाम से जाना जाता है।                       LIDAR,लाइटडिटेक्शन और रेंजिंग शब्द का संक्षिप्त रूप है। तो, जैसा कि इसके नाम से पता चलता है, यह तकनीक वस्तु के बीच की दूरी को मापने के लिए प्रकाश तरंगों या प्रकाश स्रोत का उपयोग करती है। या दूसरे तरीके से हम कह सकते हैं कि इसका उपयोग रेंज फाइंडिंग अनुप्रयोगों में किया जाता है।

यह कोई नई तकनीक नहीं है और वास्तव में, इसका उपयोग पिछले 50 वर्षों से अधिक समय से किया जा रहा है। 1960 के दशक में, इसका उपयोग पहली बार लेज़रों का उपयोग करके चंद्रमा और पृथ्वी के बीच की दूरी को मापने के लिए किया गया था। और आजकल इसका उपयोग बहुत सारे अनुप्रयोगों में किया जा रहा है और शायद भविष्य में आप देखेंगे कि आपकी सेल्फ-ड्राइविंग कार इस LIDAR सिस्टम से लैस होगी।

 यदि आप LIDAR शब्द देखते हैं, तो यह उस शब्द से बहुत परिचित लगता है जिसे रडार के रूप में जाना जाता है और आप में से कई लोग इस रडार प्रणाली के बारे में पहले से ही जानते होंगे।  कार्य सिद्धांत के संदर्भ में, यह LIDAR और RADAR दोनों काफी समान हैं। 

आइए जानें कि LIDAR क्या है, यह कैसे काम करता है और इस LIDAR सिस्टम के विभिन्न अनुप्रयोग क्या हैं, और यह रडार सिस्टम से कैसे अलग है। तो, सबसे पहले, आइए समझते हैं कि यह LIDAR सिस्टम कैसे काम करता है।   

यदि आप कोई LIDAR सिस्टम देखते हैं, तो लेज़र और डिटेक्टर इसके दो मुख्य घटक हैं, जिसे आप  LIDAR सिस्टम के अंदर देख सकते हैं। अधिकांश LIDAR प्रणालियाँ प्रकाश के समय के सिद्धांत पर काम करती हैं। इस सिद्धांत में, पल्सफॉर्म में लेजर को वस्तु पर लक्षित किया जाता है और वस्तु से परावर्तन को डिटेक्टर द्वारा मापा जाता है। 

 तो मान लीजिए, LIDAR प्रणाली और वस्तु के बीच की दूरी D है। तो, अब यदि आप arrival pulse और transmitted pulse के बीच के समय के अंतर को जानते हैं तो सरल गणित का उपयोग करके आप LIDAR प्रणाली और वस्तु के बीच की दूरी की गणना कर सकते हैं। और यहाँ इस संचरित light pulse का वेग प्रकाश की गति की दर से होगा। 

 तो, अब यदि आप रडार प्रणाली के कार्य सिद्धांत को देखें, तो रडार प्रणाली भी उसी सिद्धांत पर काम करती है,जिसे time of flight principle कहते है।

आइए अब ठीक से समझते हैं कि इस LIDAR सिस्टम और RADAR सिस्टम में क्या अंतर है? इसलिए, यदि आप रडार शब्द देखते हैं, तो इसका मतलब रेडियो डिटेक्शन और रेंजिंग होता है। तो, प्रकाश तरंगों के बजाय, थेराडर प्रणाली के मामले में, माप के लिए रेडियो तरंगों का उपयोग किया जाता है। तो, अब यदि आप विद्युत चुम्बकीय वर्णक्रम देखते हैं तो आप देखेंगे कि रडार प्रणाली में उपयोग की जाने वाली रेडियो तरंगें मिलीमीटर तरंगें हैं, जबकि LIDAR प्रणाली में उपयोग की जाने वाली प्रकाश तरंगें रेडियो तरंगों की तुलना में लगभग 3 क्रम कम आयाम वाली होती हैं। तो, ये रेडियो तरंगें उन वस्तुओं का पता नहीं लगा सकती हैं जो आयाम में बहुत छोटी हैं। प्रकाश तरंगों का उपयोग करते हुए, हम बहुत छोटी वस्तुओं का भी पता लगा सकते हैं। इसलिए LIDAR प्रणाली का उपयोग करके, हम बहुत अधिक परिशुद्धता प्राप्त कर सकते हैं। इसलिए, इसकी सटीकता के कारण, इन LIDAR सिस्टम का उपयोग वस्तु के 3D मानचित्रण के लिए या यहाँ तक कि वस्तु की सतह स्कैनिंग के लिए भी किया जाता है। और इस LIDAR प्रणाली का उपयोग करके, हम इमारतों के साथ-साथ विभिन्न इलाकों को भी स्कैन कर सकते हैं। जबकि रडार सिस्टम का उपयोग उन अनुप्रयोगों में किया जाता है जहां वस्तु का निकास आकार और आकार महत्वपूर्ण नहीं है, लेकिन दूरी का पता  अधिक महत्वपूर्ण है। इसलिए, मूल रूप से उनका उपयोग सैन्य अनुप्रयोगों में या हवाई यातायात नियंत्रण में किया जाता है, जहां वस्तु के दूरी का पता लगाना वस्तु के आकार के बजाय अधिक महत्वपूर्ण होता है, या यहां तक ​​कि उनका उपयोग कुछ रेंज खोजने वाले अनुप्रयोगों में भी किया जाता है। 

 अब RADAR का फायदा यह है कि यह कठोर वातावरण में भी काम करता है। तो यह बारिश, धुंध या बर्फ के मामले में भी काम करता है। जबकि LIDAR प्रणाली ऐसे कठोर वातावरण में काम नहीं कर सकती है। इसलिए, अब जब भी हम रेंज फाइंडिंग के लिए उपयोग की जाने वाली विभिन्न तकनीकों पर चर्चा कर रहे हैं, तो आइए एक और तकनीक का भी उल्लेख करें जो रेंज फाइंडिंग के लिए उपयोग की जाती है, जिसे सोनार के रूप में जाना जाता है। तो इस सोनार तकनीक में, रेडियो तरंगों या प्रकाश तरंगों के बजाय, ध्वनिक तरंगों का उपयोग दूरी खोजने या मापने के लिए किया जाता है। और मुख्य रूप से इस तकनीक का उपयोग पानी के नीचे के अनुप्रयोगों के लिए किया जाता है। 

  तो यहाँ LIDAR और रडार सिस्टम के बीच त्वरित तुलना है। जैसा कि मैंने पहले कहा था कि रेंज फाइंडिंग एप्लिकेशन के अलावा, इस LIDAR का उपयोग ऑब्जेक्ट के 3D मैपिंग या यहां तक ​​​​कि सतह स्कैनिंग के लिए भी किया जाता है। तो, कुछ तंत्र होना चाहिए जिसके द्वारा हम इस प्रकाश स्रोत को घुमा सकते हैं ताकि हम वस्तु को स्कैन कर सकें।                            तो, आइए समझते हैं, LIDAR प्रणाली का उपयोग करके वस्तु को कैसे स्कैन किया जा सकता है। तो, मान लीजिये कि हमारे पास एक वस्तु है और हम इस वस्तु की गहराई प्रोफ़ाइल को मापना चाहते हैं। तो इस तरह, इस LIDAR सिस्टम का उपयोग करके, हम उस वस्तु की गहराई प्रोफ़ाइल प्राप्त कर सकते हैं। अब यहाँ, इस गहराई प्रोफ़ाइल का संकल्प इस LIDAR प्रणाली के स्कैनिंग एंगल के साथ-साथ नमूनों की संख्या पर निर्भर करता है, जो इस LIDAR प्रणाली द्वारा लिए जा रहे हैं। तो, स्कैनिंग एंगल जितना कम होगा, उस वस्तु की गहराई प्रोफ़ाइल उतनी ही सटीक होगी। 

 तो,आइए अब हम LIDAR प्रणाली के विभिन्न घटकों को देखें। अब कुछ घटकों का हम पहले ही उल्लेख कर चुके हैं। तो पहला घटक एक लेजर है।  पानी के नीचे हरे रंग के लेज़रों का उपयोग किया जाता है। इस LIDAR प्रणाली का दूसरा घटक डिटेक्टर है, जिसमें वस्तु से आने वाली परावर्तित या बिखरी हुई रोशनी को मापने के लिए फोटोडायोड सर्किट होता है। फिर इस LIDAR प्रणाली का तीसरा घटक वस्तु को स्कैन करने के लिए प्रकाशिकी और घूर्णन तंत्र है। इसके अलावा हमारे पास ट्रांसमिटेड पल्स और प्राप्त पल्स के बीच अंतर को मापने के लिए टाइमिंग इलेक्ट्रॉनिक्स होते हैं। इसलिए, जैसा कि मैंने पहले कहा, यह LIDAR प्रणाली वास्तविक समय में भारी मात्रा में डेटा बिंदुओं को उत्पन्न करने के लिए उपयोग की जाती है, इसलिए उस डेटा की गणना करने के लिए, हमें कंप्यूटर की भी आवश्यकता होती है। इन घटकों के अलावा GPS और IMU भी इस LIDAR प्रणाली का हिस्सा हैं। इसलिए, यह GPS और IMUs विशेष रूप से उपयोगी होते हैं,जब हमारे पास एयर बोर्न एलआईडीएआर होते हैं, इसका मतलब है कि एलआईडीएआर सिस्टम या तो हेलीकॉप्टर या हवाई जहाज या यहां तक ​​​​कि ड्रोन और कभी-कभी उपग्रहों में भी लगाया जा रहा है। और यह एयरबोर्न एलआईडीएआर विशेष इलाके को स्कैन करने के लिए विशेष रूप से उपयोगी हैं।

 तो,  आइए अब हम इस LIDAR प्रणाली के विभिन्न उपयोगों को देखें। इसलिए, जैसा कि मैंने पहले कहा था, रेंज फाइंडिंग अनुप्रयोगों के अलावा इस LIDAR का उपयोग 3D मैपिंग के साथ-साथ सतह स्कैनिंग के लिए भी किया जा सकता है। इस LIDAR प्रणाली का उपयोग किसी भी भवन की 3D मैपिंग के लिए किया जा सकता है।  इस तरह बिल्डिंग को स्कैन करके हम उस बिल्डिंग की प्रोफाइल डिजिटल रूप में प्राप्त कर सकते हैं। इसके अलावा, इस LIDAR प्रणाली का उपयोग वाहन की गति को मापने के लिए यातायात पुलिस के लिए किया जा सकता है। अब तक राडार गन का उपयोग वाहन की गति मापने के लिए किया जाता था, लेकिन इसकी उच्च सटीकता के कारण आजकल रडार गन को इस LIDAR गन से बदल दिया गया है। इसलिए, रेंज फाइंडिंग एप्लिकेशन के अलावा, इस LIDAR प्रणाली का उपयोग कृषि अनुसंधान के लिए किया जा सकता है और इसका उपयोग करके हम किसानों को उस क्षेत्र को खोजने में मदद कर सकते हैं जो उन्हें अधिकतम उपज दे सके। इसलिए, इलाके की रूपरेखा को मापने के अलावा, इसका उपयोग ऑटोमोबाइल उद्योग में भी किया जाता है। इसलिए, जैसा कि मैंने पहले कहा था कि आप अपनी आने वाली सेल्फ ड्राइविंग कारों में LIDAR सिस्टम देख सकते हैं, जहां इसका उपयोग वास्तविक समय में इसके सामने की वस्तु को स्कैन करने के लिए किया जा सकता है और इसका उपयोग करके यह तदनुसार निर्णय ले सकता है।                             ऑटोमोबाइल उद्योगों के अलावा, इस LIDAR प्रणाली का उपयोग वीडियो गेम को डिजाइन करने में भी किया जाता है। उदाहरण के लिए कंपनी ईए स्पोर्ट्स गोल्फ, बास्केटबॉल के साथ-साथ फुटबॉल स्टेडियमों का सबसे यथार्थवादी त्रि-आयामी वातावरण बनाने के लिए इस लिडार पॉइंट क्लाउड का उपयोग कर रही है। और यहाँ एक बहुत प्रसिद्ध मैडिसन स्क्वायर गार्डन के एक LIDAR बिंदु बादल का उदाहरण है। तो, इस तरह, इस LIDAR प्रणाली का उपयोग लगभग सभी क्षेत्रों में किया जा सकता है, और यदि हम अनुप्रयोगों की गणना करते हैं तो सूची जारी रहेगी। तो, मुझे उम्मीद है कि इस ब्लॉग में, आपको इस लिडार टेक्नोलॉजी का अवलोकन मिल गया होगा। इसलिए, यदि आपके कोई प्रश्न या सुझाव हैं, तो कृपया मुझे नीचे टिप्पणी अनुभाग में बताएं। 

शुक्रिया! 🙏