Si siempre se ha preguntado “¿cómo funciona el LiDAR?”. Entonces este blog es para usted. Explica cómo LiDAR utiliza pulsos de luz láser para medir las distancias a los objetos circundantes y convertir esas mediciones en datos espaciales 3D de gran precisión. También hablamos de cómo la localización y los datos LiDAR forman un equipo de ensueño cuando se trata de proyectos de cartografía LiDAR y navegación autónoma. Esa combinación es una de las razones por las que LiDAR se ha convertido en una tecnología tan importante en cartografía móvil, topografía, robótica y vehículos inteligentes.

Entender el LiDAR es más fácil cuando se desglosa en unas pocas ideas básicas: qué es el sensor, cómo se mide cada pulso, cómo se crea una nube de puntos y cómo se utilizan esos datos en cartografía y navegación.

LiDAR es una tecnología clave en muchos campos, como la cartografía móvil y la navegación autónoma. Si lo único que sabe de LiDAR es que es un acrónimo o que tiene que ver con láseres, siga leyendo. En este blog le explicamos qué es LiDAR, cómo funciona y cómo se utiliza. 

Un sensor LiDAR es un dispositivo que utiliza la tecnología LiDAR para escanear su entorno. LiDAR son las siglas de Light Detection And Ranging, y existe desde los años sesenta, aunque Sólo en la última década ha cobrado realmente importancia.

Dependiendo de la aplicación, un sensor lidar puede montarse en una plataforma estática, un vehículo, un dron u otro sistema móvil. Algunos sensores escanean en una dirección fija, mientras que otros giran o utilizan patrones de escaneado más avanzados para captar un campo de visión más amplio. En todos los casos, el objetivo es el mismo: recopilar datos espaciales fiables que puedan utilizarse para el análisis, la navegación o la cartografía.

El LiDAR funciona exactamente igual que el radar, pero enviando pulsos de luz en lugar de sonido. Cuando un pulso alcanza un objeto, rebota en él y vuelve al escáner. El escáner detecta el pulso devuelto, calcula el tiempo que ha tardado en regresar y lo utiliza para calcular la distancia a la que se encuentra el objeto.

Debido a la menor longitud de onda del LiDAR en comparación con el radar y el sonar, el LiDAR es posiblemente el mejor sensor para obtener datos de alta resolución. Esta es una de las principales razones por las que a menudo se elige LiDAR cuando se necesita información detallada de la superficie. Puede captar rasgos finos y cambios sutiles de forma que son importantes en los flujos de trabajo de cartografía y navegación.

Los escáneres LiDAR suelen enviar millones de pulsos de luz en una exploración. Cada pulso devuelto se registra como un punto en el espacio; a lo largo de una exploración, se genera una enorme colección de puntos. Esos puntos se denominan nube de puntos. La nube de puntos es uno de los resultados más importantes de un sensor LiDAR, ya que constituye la base para su posterior procesamiento, modelización e interpretación.

Una vez creada la nube de puntos, se utiliza software para procesarla y convertirla en resultados más utilizables. Estos pueden incluir modelos 3D, representaciones del terreno, características medidas o datos cartográficos estructurados.

La tecnología LiDAR tiene dos usos principales: topografía y cartografía, y navegación.

En topografía y cartografía, el escáner LiDAR se acopla a un coche, dron, avión o barco y se desplaza por una zona o un objeto, escaneándolo. La nube de puntos que se crea se convierte en un mapa del objeto topografiado, a partir del cual se pueden calcular distancias precisas. 

Las aplicaciones de topografía pueden incluir la cartografía de corredores, la captura de infraestructuras, la inspección de activos, el modelado del terreno y la recopilación de datos geoespaciales más amplios. El flujo de trabajo exacto variará, pero el principio básico sigue siendo el mismo: el sensor LiDAR captura la geometría a escala y con un alto nivel de detalle.

En navegación, el LiDAR se sitúa en un sistema de diferentes sensores, escaneando el entorno alrededor de la plataforma autónoma. Los datos se utilizan para diversas aplicaciones, como la detección de objetos y la cartografía en tiempo real mediante algoritmos como SLAM.

En estos sistemas, el LiDAR ayuda a la plataforma a comprender qué hay a su alrededor y cómo cambia el entorno en tiempo real. Esto es importante para detectar obstáculos, identificar características y facilitar un desplazamiento seguro por espacios complejos.

Para ambas aplicaciones, los datos LiDAR deben ir acompañados de datos de localización para ser útiles.

En topografía, la nube de puntos generada a partir de un LiDAR debe localizarse en la tierra; hay que dar a cada punto un conjunto de coordenadas. Este proceso se conoce como georreferenciación. 

La georreferenciación es absolutamente vital para que los datos de las nubes de puntos sean útiles para los topógrafos. Sin ella, no se puede utilizar la nube de puntos para medir distancias de forma fiable, ni indicar con precisión la posición de nada en el levantamiento. Y, para que la georreferenciación sea posible, se necesita un dispositivo que pueda registrar con precisión la posición del escáner LiDAR durante todo el levantamiento. Normalmente se trata de un sistema de navegación inercial GNSS/mejorado, o GNSS/INS. 

Muchos topógrafos utilizan los dispositivos GNSS/INS de OXTS para georreferenciar sus datos LiDAR. Trabajar con OXTS proporciona a estos topógrafos altos niveles de precisión en una amplia gama de entornos. OXTS dispone de una herramienta específica para combinar datos LiDAR y GNSS/INS y producir una nube de puntos georreferenciada: Georreferenciador OXTS. Georeferencer no sólo agiliza y facilita la georreferenciación de datos, pero también incluye una herramienta de calibración de puntería que alinea con precisión el LiDAR y el GNSS/INS para producir nubes de puntos nítidas. 

Gracias a una serie de algoritmos inteligentes y a la capacidad de fusión de sensores, los dispositivos OXTS están especializados en proporcionar datos precisos incluso en zonas en las que la señal de satélite es escasa o inexistente (por ejemplo, si se realizan levantamientos en interiores). También disponemos de integraciones preconfiguradas con la mayoría de las principales marcas de LiDAR, lo que facilita la integración de nuestra tecnología en cargas útiles de cartografía LiDAR.

Al igual que los datos de localización son útiles para la cartografía LiDAR, los datos LiDAR también pueden ayudar a mejorar los datos de localización. OXTS ha desarrollado LiDAR Boost, que analiza los datos de nubes de puntos de un escáner LiDAR para calcular mediciones de velocidad. Estas mediciones pueden ser utilizadas por el GNSS/INS para mejorar la precisión de la posición en zonas donde la señal GNSS es inexistente, como los aparcamientos subterráneos. Dado que muchas cargas útiles de reconocimiento y autonomía ya incluyen LiDAR, estamos entusiasmados con el potencial de LiDAR Boost para mejorar la calidad de los datos de navegación sin necesidad de equipos adicionales.