Dans une nouvelle étude, des scientifiques démontrent une nouvelle technique de lidar qui pourrait aider les véhicules robotiques à éviter les dangers lors de l’atterrissage lors de futures missions vers Mars ou la Lune. La méthode utilise le flash lidar pour enregistrer des images 3D complètes avec une seule impulsion laser, ce qui évite le flou de mouvement présent avec les approches lidar traditionnelles.
Farzin Amzajerdian du NASA Langley Research Center présentera les nouvelles découvertes au Congrès Optica Laser, du 11 au 15 décembre 2022. La présentation, intitulée « Développement d’un Lidar Flash 3D pour la détection du terrain et l’atterrissage en toute sécurité sur les corps planétaires », sera présentée le -site et en ligne dans un format hybride.
« La technologie Lidar joue un rôle essentiel dans les futures missions vers la Lune, Mars et d’autres corps du système solaire, car elles nécessitent un atterrissage sûr et précis à des endroits spécifiques où des ressources précieuses peuvent être trouvées ou peuvent conduire à d’importantes découvertes scientifiques », a déclaré le chercheur principal, Farzin. Amzajerdian, Ph.D.
Un design épuré
Le lidar flash est utile à plusieurs fins tout au long du processus d’atterrissage des véhicules robotiques. Lorsqu’un véhicule descend vers une surface, le flash lidar peut être utilisé pour générer des cartes de terrain en 3D à partir d’une altitude de plusieurs kilomètres afin de réduire l’erreur de position. Une fois qu’il se trouve à environ un kilomètre au-dessus du site d’atterrissage, des images lidar flash 3D haute résolution peuvent être utilisées pour identifier les éléments de terrain dangereux et sélectionner l’emplacement d’atterrissage le plus sûr. Lors de l’approche finale, le flash lidar peut aider à suivre les caractéristiques du terrain et à guider le véhicule vers le lieu d’atterrissage sélectionné.
L’un des défis de la mise en œuvre du lidar flash dans ce processus est la nécessité d’un grand cardan mécanique qui balaye la zone cible pour acquérir des images lidar individuelles qui sont ensuite assemblées. Dans le nouveau travail, les chercheurs ont testé un algorithme de super-résolution qu’ils ont développé dans le but d’éliminer le besoin d’un cardan à balayage. Leur solution consiste à élargir le champ de vision du lidar pour couvrir toute la zone d’intérêt, puis à prendre une séquence d’images de la même scène à partir de différentes positions et angles de vue. Ces images sont ensuite combinées par calcul pour obtenir une vue haute résolution de la scène.
« Notre algorithme de super-résolution permet un capteur lidar compact autonome car il ne nécessite pas de données de position et d’attitude d’un capteur externe », a ajouté Amzajerdian. « Cette approche réduit également le bruit de mesure de la distance, récupère les mauvais pixels et réduit le temps d’acquisition en raison de la fréquence d’images élevée du lidar. »
Avantages démontrés
Les chercheurs ont testé la nouvelle technique en utilisant un champ de danger placé sous une plate-forme mobile au portique du centre de recherche Langley de la NASA. L’installation a soulevé le système flash lidar à une hauteur de 64 mètres au-dessus du sol et a introduit un mouvement vertical avec quelques mouvements latéraux aléatoires. Les expériences ont montré que l’algorithme de super-résolution réduisait considérablement le bruit de distance tout en produisant une résolution d’image au moins 25 fois supérieure à celle obtenue lorsque le flash lidar était utilisé seul.
Les chercheurs développent actuellement un prototype avec un système lidar amélioré à utiliser dans une série d’essais en vol d’avions pour démontrer ses capacités pour les futures missions d’atterrissage.
Plus d’information:
Conférence: www.optica.org/en-us/events/co … ress/laser_congress/