लिडार "आँखें" कैसे काम करती हैं?
इस बारे में बात करने से पहले कि धूल लिडार के पहचान प्रभाव को क्यों प्रभावित करती है, हमें पहले यह स्पष्ट करना होगा कि लिडार कैसे काम करता है।
LiDAR (LiDAR, पूरा नाम लाइट डिटेक्शन एंड रेंजिंग) एक सक्रिय सेंसर है जो स्वयं एक लेजर किरण उत्सर्जित करता है, और लेजर किरण आसपास की वस्तुओं से टकराने के बाद वापस परावर्तित हो जाती है। प्रत्येक लेज़र पल्स को उत्सर्जन से लौटने में लगने वाले समय को मापकर, लक्ष्य वस्तु की दूरी और दिशा की गणना की जा सकती है, जिससे आसपास के वातावरण के तीन आयामी बिंदु बादल का निर्माण होता है।
यह डिज़ाइन आदर्श परिस्थितियों में बहुत सटीक पर्यावरणीय जानकारी प्राप्त कर सकता है, लेकिन अगर यह बारिश की बूंदों, धुएं, धूल आदि जैसी वस्तुओं का सामना करता है तो यह बहुत प्रभावित होगा। ये बाधाएं लेजर बीम को प्रभावित करेंगी, जिससे लौटाए गए सिग्नल की गुणवत्ता प्रभावित होगी।
धूल लेजर सिग्नलों में कैसे हस्तक्षेप करती है?
जब मनुष्य कार चलाते हैं, यदि वातावरण में धूल है, तो इसका वास्तव में बहुत कम प्रभाव पड़ता है। लेकिन लिडार के लिए, धूल वास्तव में हस्तक्षेप का एक बहुत ही परेशानी भरा स्रोत है।
जब लेज़र किरण हवा में धूल के कणों का सामना करती है, तो बिखराव होता है, और प्रकाश जिसे मूल रूप से एक सीधी रेखा में यात्रा करनी चाहिए, धूल के कणों द्वारा विक्षेपित हो जाती है। इस तरह के बिखरने से रिटर्न सिग्नल कमजोर और अधिक धुंधला हो जाएगा, और कुछ प्रकाश प्राप्तकर्ता छोर तक भी नहीं लौट पाएगा। जितनी अधिक धूल होगी, प्रकाश स्थान का प्रकीर्णन उतना ही गंभीर होगा, और पता लगाया गया प्रभावी संकेत उतना ही कमजोर होगा। यह अंततः बिंदु क्लाउड डेटा में शोर में वृद्धि, अस्पष्ट वस्तु रूपरेखा और यहां तक कि सिस्टम द्वारा गलत निर्णय के रूप में प्रकट होगा कि कोई बाधा नहीं है।
प्रकाश को विक्षेपित करने के अलावा, धूल भी किरण के प्रसार के दौरान ऊर्जा खोने का कारण बनती है, जिससे रडार रिसीवर द्वारा प्राप्त सिग्नल की शक्ति कम हो जाती है। एक बार जब सिग्नल की शक्ति सेंसर के शोर स्तर के आसपास गिर जाती है, तो वास्तविक प्रतिबिंब और पृष्ठभूमि शोर के बीच सटीक रूप से अंतर करना मुश्किल हो जाता है, जो सीधे सटीकता और दूर की वस्तुओं की पहचान करने की क्षमता को प्रभावित करता है।
धूल LiDAR देखने वाली खिड़कियों के संदूषण का कारण भी बन सकती है। LiDAR संचारण और प्राप्त करने वाली किरणों को एक पारदर्शी सुरक्षात्मक ग्लास या खिड़की से गुजरना पड़ता है। यदि इस खिड़की की सतह पर धूल लगी हुई है, और यह धीरे-धीरे जमा हो जाती है और समय के साथ मोटी हो जाती है, तो प्रदूषण की इस परत से गुजरते समय लेजर व्यापक प्रतिबिंब और अवशोषण उत्पन्न करेगा, और किरण के बाहर जाने और वापस आने का संकेत कमजोर हो जाएगा या यहां तक कि उसकी दिशा भी बदल जाएगी। इस प्रकार के भौतिक अवरोधन का बिंदु बादल की समग्र गुणवत्ता पर बहुत प्रभाव पड़ता है। न केवल दूरी की माप गलत होगी, बल्कि इससे सिस्टम को गलती से यह विश्वास भी हो सकता है कि आगे कोई बाधा है या वह वास्तविक वस्तु को बिल्कुल भी नहीं देख पाएगा।
लिडार पर धूल के प्रभाव को कैसे कम करें?
वास्तव में, धूल के हस्तक्षेप के लिए कई प्रति उपाय प्रस्तावित और लागू किए गए हैं।
एक विचार हार्डवेयर से खिड़की पर धूल के आसंजन को कम करना है। रडार की शेल सामग्री और कोटिंग के डिजाइन में, उच्च प्रकाश संप्रेषण और मजबूत एंटी-फाउलिंग क्षमता वाली सामग्री का उपयोग सुरक्षात्मक आवरण पर धूल के संचय को कम करने के लिए किया जा सकता है, जिससे यह सुनिश्चित होता है कि लेजर जितना संभव हो उतना कम अवरुद्ध हो। उदाहरण के लिए, कुछ अनुप्रयोग परिदृश्यों में, सतह पर नैनो एंटीफ्लिंग कोटिंग वाले सुरक्षात्मक कवर का उपयोग धूल को चिपकने से रोकने और उपकरण के सफाई चक्र को बढ़ाने के लिए किया जाता है।
सॉफ़्टवेयर स्तर पर, उद्योग ने लक्षित फ़िल्टरिंग और पहचान एल्गोरिदम भी विकसित किया है। ये एल्गोरिदम लेजर प्रतिध्वनि की तीव्रता और दूरी और बिंदु बादल के चारों ओर बिंदुओं के वितरण को संयोजित करेंगे ताकि यह निर्धारित किया जा सके कि किन बिंदुओं पर धूल बिखरने के कारण शोर होने की अधिक संभावना है, और फिर उन्हें बिंदु बादल डेटा से हटा देंगे। ऐसा "धूल हटाने वाला एल्गोरिदम" वास्तविक वातावरण की बिंदु क्लाउड जानकारी को कुछ हद तक पुनर्स्थापित कर सकता है और झूठी बाधाओं के प्रभाव को कम कर सकता है।
एक अन्य विधि सेंसर फ़्यूज़न है, जिसमें लिडार को अन्य प्रकार के सेंसर के साथ जोड़ना है। उदाहरण के लिए, कैमरे वास्तविक लक्ष्यों से धूल को अलग करने में मदद करने के लिए छवि जानकारी प्रदान कर सकते हैं। मिलीमीटर वेव रडार में बारिश, कोहरे और धूल को भेदने की बेहतर क्षमता होती है। उन्हें मिलाकर एक अधिक मजबूत धारणा प्रणाली बनाई जा सकती है, जो जटिल वातावरण में एकल लिडार की तुलना में बहुत अधिक विश्वसनीय है।
कुछ विशेष चरम परिदृश्यों में, सक्रिय सफाई उपाय जोड़े जाएंगे, जैसे खिड़की की सतह पर धूल को नियमित रूप से साफ करने के लिए लिडार के बाहर हवा उड़ाने वाले उपकरण, ब्रश या अन्य यांत्रिक सफाई मॉड्यूल स्थापित करना। हालाँकि, इस प्रकार के समाधान की लागत और रखरखाव आवश्यकताएँ अधिक होती हैं और इसका उपयोग मुख्य रूप से औद्योगिक या विशेष रोबोट वातावरण में किया जाता है।
निष्कर्ष के तौर पर,
धूल LiDAR को कई तरह से प्रभावित करती है। यह न केवल लेजर प्रसार पथ को बाधित करता है, बल्कि सिग्नल की शक्ति को भी कम करता है, सेंसर विंडो को दूषित करता है, और अंततः पॉइंट क्लाउड डेटा में शोर बढ़ जाता है, पहचान सटीकता में कमी आती है, पहचान सीमा कम हो जाती है, और यहां तक कि बाधाओं का गलत आकलन भी हो जाता है। सुरक्षा के लिए, स्वायत्त ड्राइविंग जैसे महत्वपूर्ण अनुप्रयोगों में, इन प्रभावों को नजरअंदाज नहीं किया जा सकता है।
