Em um novo estudo, cientistas demonstram uma nova técnica lidar que pode ajudar os veículos robóticos a evitar perigos ao pousar durante futuras missões a Marte ou à lua. O método usa flash lidar para gravar imagens 3D completas com um único pulso de laser, o que evita o desfoque de movimento que está presente nas abordagens lidar tradicionais.
Farzin Amzajerdian, do NASA Langley Research Center, apresentará as novas descobertas no Optica Laser Congress, de 11 a 15 de dezembro de 2022. A apresentação, intitulada “Development of a 3D Flash Lidar for Terrain Sensing and Safe Landing on Planetary Bodies”, será apresentada em -site e online em formato híbrido.
“A tecnologia Lidar desempenha um papel crítico em futuras missões à Lua, Marte e outros corpos do sistema solar, uma vez que exigem pouso seguro e preciso em locais específicos onde recursos valiosos podem ser encontrados ou podem levar a importantes descobertas científicas”, disse o investigador principal, Farzin Amzajerdian, Ph.D.
Um design simplificado
O Flash Lidar é útil para diversas finalidades durante o processo de pouso de veículos robóticos. À medida que um veículo desce para uma superfície, o flash lidar pode ser usado para gerar mapas de terreno 3D a partir de uma altitude de vários quilômetros para reduzir o erro de posição. Uma vez que está a cerca de um quilômetro acima do local de pouso, as imagens lidar em flash 3D de alta resolução podem ser usadas para identificar características de terreno perigoso e selecionar o local de pouso mais seguro. Durante a aproximação final, o flash lidar pode ajudar a rastrear as características do terreno e guiar o veículo até o local de pouso selecionado.
Um desafio para a implementação do flash lidar neste processo é a necessidade de um grande gimbal mecânico que escaneie a área de destino para adquirir imagens lidar individuais que são então unidas. No novo trabalho, os pesquisadores testaram um algoritmo de super-resolução que desenvolveram em um esforço para eliminar a necessidade de um gimbal de escaneamento. Sua solução envolve ampliar o campo de visão lidar para cobrir toda a área de interesse e, em seguida, tirar uma sequência de imagens da mesma cena de diferentes posições e ângulos de visão. Essas imagens são combinadas computacionalmente para obter uma visão de alta resolução da cena.
“Nosso algoritmo de super-resolução permite um sensor lidar compacto autônomo, pois não requer dados de posição e atitude de um sensor externo”, acrescentou Amzajerdian. “Essa abordagem também reduz o ruído de medição de alcance, recupera pixels ruins e reduz o tempo de aquisição por causa da alta taxa de quadros do lidar.”
Vantagens demonstradas
Os pesquisadores testaram a nova técnica usando um campo de perigo colocado sob uma plataforma móvel nas instalações do pórtico do NASA Langley Research Center. A instalação elevou o sistema flash lidar a uma altura de 64 metros acima do solo e introduziu um movimento vertical com alguns movimentos laterais aleatórios. Os experimentos mostraram que o algoritmo de super-resolução reduziu bastante o ruído de alcance enquanto produzia uma resolução de imagem pelo menos 25 vezes maior do que quando o flash lidar era usado sozinho.
Os pesquisadores agora estão desenvolvendo um protótipo com um sistema lidar atualizado para uso em uma série de testes de voo de aeronaves para demonstrar suas capacidades para futuras missões de pouso.
Publicado em 13/12/2022 07h27
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