Каждый раз, когда вертолет Ingenuity взлетает в очередной управляемый полет на Марсе, оптический датчик измерения расстояния Garmin LIDAR-Lite v3 помогает измерить высоту полета






С помощью вертолета Ingenuity NASA осуществило первый управляемый полет на другой планете – и эта историческая миссия проводится с прибором Garmin на борту. Дрон Ingenuity «Изобретательность» благополучно оказался в кратере Джезеро на Марсе 18 февраля 2021 года, прикрепленный к корпусу марсохода Perseverance Mars 2020. После отсоединения от ровера, развертывания на стартовой площадке и зарядки солнечных батарей, 19 апреля 2021 вертолет совершил первый полет. На сегодняшний день вертолет совершил уже 10 автономных полетов на красной планете, что в 2 раза превышает запланированную программу.

Так как же в этом участвует Garmin?

Наша технология в этом проекте - LIDAR-Lite v3 - будет измерять расстояние от вертолета до земли. Изначальная цель Ingenuity была подняться на высоту нескольких метров от поверхности Марса для полета продолжительностью до 90 секунд. Но на сегодняшний день вертолет совершил полет продолжительностью уже более 100 секунд. Это уникальное достижение - ведь атмосфера на Марсе имеет плотность менее 1% от земной,  а, для сравнения, первый полет Уилбера и Орвилла Райтов на Земле длился всего 12 секунд.

«Изобретательность» весит около 2х килограмм на Земле, что соответствует 700 г. на Марсе, а его роторы имеют длину около 120 см. от кончика до кончика. Для такого небольшого летательного аппарата нужен был компактный высокоточный оптический датчик измерения расстояния – такой как LIDAR-Lite v3. Инженер-конструктор Garmin Боб Льюис, который помогал в разработке этой технологии, объясняет преимущества выбора LIDAR-Lite для столь важной миссии.


Что такое датчик LIDAR-Lite и как он работает?

Модуль LIDAR-Lite можно называть высотомером. По сути, он измеряет расстояние между вертолетом и поверхностью планеты и использует инфракрасные импульсы света, которые проецируются на грунт. Затем свет возвращается, и он измеряет время, за которое свет распространяется от вертолета до поверхности и обратно. Вероятно, именно этот датчик был выбран потому, что он очень легкий, а вертолет из-за низкой плотности атмосферы Марса - не может нести много.


Как обычно используется LIDAR-Lite на Земле?

Он используется для измерения расстояния в различных устройствах – обычно дальность составляет до 40 метров. Его точность составляет около 3х сантиметров, поэтому он может быть полезен в самых разных областях. Он часто используется в дронах или квадрокоптерах в качестве высотомера для измерения высоты аппарата от земли. Также он используется в некоторых устройствах для сканирования комнаты. Одной из характеристик этой оптической системы является то, что она имеет очень хорошо сфокусированный луч, поэтому луч не сильно распространяется, и вы можете сканировать 360 градусов по горизонту и получать оюъемную карту комнаты. Но где бы вы ни пытались измерить расстояние точно и с высокой частотой обновления, его можно использовать для систем, которым эта информация нужна для навигации.
Если у вас слишком низкая скорость обновления, устройство не сможет двигаться быстро. А этот датчик может обеспечить обновление с частотой сотни циклов в секунду.


Есть ли у Garmin другие продукты, в которых используется технология LIDAR-Lite?

На самом деле он используется во множестве других приборов от Garmin. В проекте с вертолетом NASA он в основном используется только для измерения расстояния от поверхности планеты, но если вы объедините данные датчика с системой камеры, тогда можно использовать эту систему для навигации. У нас есть портативный дальномер для гольфа Approach® Z82, оснащенный этой технологией. Существуют также продукты для спортсменов и охотников, дальномер Xero® A1i Bow Sight и Xero X1i® Crossbow Scope, которые измеряют расстояние до цели и в зависимости от того, как далеко вы находитесь, рассчитывают, какова будет траектория стрелы. Так что, если вы находитесь на расстоянии 50 метров LIDAR-Lite даст вам новое место наведения, которое компенсирует эту разницу. Этот датчик можно использовать в самых различных приборах и целях.


Перевод с английского