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新一代LIDER太空摄影摄像技术将对星球特征了如指掌

2008-06-26 09:54
论恒
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    唐纳德·费格(Donald Figer)教授一直在为罗切斯特图像探测器实验室(Rochester Imaging Detector Laboratory)工作。最近,这位教授和他的团队突然变得格外忙碌。他们从美国麻省理工学院的林肯实验室争取到了54.7万美元的研究经费,一旦项目试验成功,那么他们将继续得到58.9万美元的后续经费。和唐纳德·费格教授以往接受的研究项目一样,此次项目也是大有来头——NASA拨出巨款,希望寻找新一代LIDAR(Light Detection and Ranging)太空摄影摄像技术,利用更小的成本和资源,获得更加清晰翔实的外太空数据资料。


    激光扫描、全球定位和惯性导航于一身


    NASA期待的这种新一代LIDAR技术,可谓“十八般武艺样样精通”。新一代LIDAR技术不但保留了原先LIDAR技术的三维成像特征,通过它采集的三维图像,科学家可以对其他星球上的地理、地貌特征一清二楚,同时对该星球地表的有害生物、风速、温度等至关重要的登陆数据了如指掌。“知己知彼,百战不殆”,了解了这些数据,科学家们便可有的放矢,制造出更适合在该星球进行科研工作的机器人。更进一步说,新一代LIDAR技术的诞生将大大提高人类探索太空的速度和效率。


    由于集激光扫描、全球定位系统(GPS)和惯性导航系统(INS)于一身的LIDAR系统不易受到光照角度影响,精度不受航空高度限制,即使在海面这样高动态的环境中,也可以低成本作业。在遭遇洪患、地震、丛林火灾等突发性自然灾害时,LIDAR更会表现出“临危不惧”的“气概”,目前,在这些方面,它已成为公认的最快捷、最安全的立体测量技术。


    LIDAR技术仍在改进中


    NASA现在使用的LIDAR技术,虽然已经突破了二维图像采集技术,其优越性也与常规摄影测量技术不可同日而语,但是在细节上还存在着不少瑕疵。最让NASA科学家们头痛不已的就是,现在的LIDAR拍摄技术很难分辨高度相差1米之内的物体究竟孰高孰低。更让NASA感到压力的是,计划将在今年11月发射月球勘测轨道器(Lunar Reconnaissance Orbiter)已经是“铁板钉钉”的事情,它的关键技术,正是亟待改进的LIDAR技术。NASA目前改善LIDAR技术的方案,就是把激光扫描仪以及数据接收的数量从一台增加到五台,以解燃眉之急。


    唐纳德·费格教授表示,他们所要开发的新一代LIDAR技术,能够将高度分辨率精确到1厘米之内。“我们所采取的改进方法,并不在于对激光设备做任何改进,也不是增加LIDAR系统内子系统和设备的数量,而是想方设法提高激光扫描速度。”相比NASA那边“手忙脚乱”的改进手段来说,唐纳德·费格教授和他的团队所提出的方案看上去更加“从容不迫”。唐纳德·费格教授的新LIDAR系统,仅有一台激光扫描仪,但是通过重新设计的高速循环电路,LIDAR系统的测量速度提高到了每百亿分之一秒能同时分辨两个信号,也就是说,两个相邻、在高度上差距1厘米左右的物体,在新一代LIDAR系统的成像图片中清晰可辨。同时,这种新LIDAR系统,还可以防止高速运动的物体在同一幅图像中多次重现,避免“抖动”效果。


    “想象一下,深海鱼类那种能够上下左右活动眼睛,你就可以知道新一代LIDAR——未来的星球写真技术是什么样子了。”唐纳德·费格教授一语道破天机。(wenjing)

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