سلامة العين والدقة بعيدة المدى — Lumispot 0310F

1. سلامة العين: الميزة الطبيعية لطول الموجة 1535 نانومتر

يكمن الابتكار الأساسي لوحدة قياس المسافات بالليزر LumiSpot 0310F في استخدامها ليزر زجاج الإربيوم بطول 1535 نانومتر. يندرج هذا الطول الموجي ضمن معيار سلامة العين من الفئة 1 (IEC 60825-1)، مما يعني أن التعرض المباشر للشعاع لا يُسبب أي ضرر لشبكية العين. وعلى عكس ليزرات أشباه الموصلات التقليدية بطول 905 نانومتر (التي تتطلب حماية من الفئة 3R)، لا يتطلب ليزر 1535 نانومتر أي تدابير سلامة إضافية في سيناريوهات الاستخدام العام، مما يُقلل بشكل كبير من مخاطر التشغيل. بالإضافة إلى ذلك، يُظهر هذا الطول الموجي تشتتًا وامتصاصًا أقل في الغلاف الجوي، مع تحسين اختراق يصل إلى 40% في الظروف الجوية السيئة مثل الضباب والضباب الخفيف والمطر والثلج، مما يوفر أساسًا فيزيائيًا متينًا للقياس بعيد المدى.

2. اختراق مدى 5 كم: التصميم البصري المنسق وتحسين الطاقة

لتحقيق نطاق قياس يبلغ 5 كم، تدمج وحدة 0310F ثلاثة أساليب تقنية رئيسية:

① انبعاث نبضات عالية الطاقة:

تزداد طاقة النبضة الواحدة إلى ١٠ مللي جول. وبفضل كفاءة التحويل العالية لليزر زجاج الإربيوم، يضمن هذا إشارات عودة قوية لمسافات طويلة.

② التحكم في الشعاع:

يقوم نظام العدسات غير الكروية بضغط تباعد الشعاع إلى ≤0.3 مراد، مما يمنع فقدان الطاقة من انتشار الشعاع.

③ حساسية الاستقبال المُحسّنة:

يتيح كاشف APD (الصمام الضوئي الانهياري)، المقترن بتصميم دائرة منخفضة الضوضاء، إجراء قياسات دقيقة لوقت الرحلة حتى في ظل ظروف الإشارة الضعيفة (بدقة تصل إلى 15 بيكو ثانية).

تظهر بيانات الاختبار خطأ في النطاق في حدود ± 1 متر لأهداف المركبات التي يبلغ حجمها 2.3 متر × 2.3 متر، مع معدل دقة اكتشاف ≥ 98%.

3. خوارزميات مكافحة التداخل: تقليل الضوضاء على مستوى النظام من الأجهزة إلى البرامج

من بين الميزات البارزة الأخرى لـ 0310F هو أدائها القوي في البيئات المعقدة:

① تقنية الترشيح الديناميكي:

يقوم نظام معالجة الإشارات في الوقت الفعلي المستند إلى FPGA بالتعرف تلقائيًا على مصادر التداخل الديناميكي مثل المطر والثلج والطيور وتصفيةها.

② خوارزمية الاندماج متعدد النبضات:

يصدر كل قياس ما بين 8000 إلى 10000 نبضة منخفضة الطاقة، مع استخدام التحليل الإحصائي لاستخراج بيانات العودة الصالحة وتقليل الاهتزاز والضوضاء.

③ تعديل العتبة التكيفية:

يتم تعديل عتبات تشغيل الإشارة بشكل ديناميكي استنادًا إلى شدة الضوء المحيط لمنع التحميل الزائد لجهاز الكشف من الأهداف العاكسة القوية مثل الزجاج أو الجدران البيضاء.

وتسمح هذه الابتكارات للوحدة بالحفاظ على معدل التقاط بيانات صالح يتجاوز 99% في ظروف تصل فيها الرؤية إلى 10 كيلومترات.

4. القدرة على التكيف مع البيئة القاسية: أداء موثوق به من التجمد إلى الظروف الحارقة

تم تصميم 0310F لتحمل درجات الحرارة القاسية التي تتراوح من -40 درجة مئوية إلى +70 درجة مئوية من خلال نظام حماية ثلاثي:

① التحكم الحراري المزدوج:

تعمل المبردة الحرارية الكهربائية (TEC) جنبًا إلى جنب مع زعانف تبديد الحرارة السلبية لضمان القدرة على بدء التشغيل البارد السريع (≤5 ثوانٍ) والتشغيل المستقر في درجات الحرارة العالية.

② غلاف مملوء بالنيتروجين محكم الغلق بالكامل:

تمنع الحماية الحاصلة على تصنيف IP67 مع الحشو بالنيتروجين التكثيف والأكسدة في البيئات ذات الرطوبة العالية.

③ تعويض الطول الموجي الديناميكي:

يعوض المعايرة في الوقت الفعلي عن انحراف الطول الموجي لليزر بسبب التغيرات في درجات الحرارة، مما يضمن دقة القياس عبر نطاق درجة الحرارة الكامل.

وتؤكد الاختبارات التي أجريت بواسطة جهات خارجية أن الوحدة يمكنها العمل بشكل مستمر لمدة 500 ساعة دون انخفاض الأداء تحت تأثير الحرارة الصحراوية المتناوبة (70 درجة مئوية) والبرودة القطبية (-40 درجة مئوية).

5. سيناريوهات التطبيق: تمكين الاستخدام عبر القطاعات من المجالات العسكرية إلى المجالات المدنية

بفضل تحسين SWaP (الحجم والوزن والطاقة) - الوزن ≤ 145 جرامًا والاستهلاك ≤ 2 وات - يتم استخدام 0310F على نطاق واسع في:

① أمن الحدود:

مُدمج في أنظمة مراقبة المحيط لتتبع الأهداف المتحركة في الوقت الفعلي ضمن مسافة 5 كم، مع معدل إنذار كاذب ≤0.01%.

② رسم خرائط الطائرات بدون طيار:

يغطي دائرة نصف قطرها 5 كم لكل رحلة، مما يوفر كفاءة أعلى بخمس مرات من أنظمة RTK التقليدية.

③ فحص خطوط الطاقة:

يتم دمجها مع التعرف على الصور بالذكاء الاصطناعي للكشف عن إمالة برج الإرسال وسمك الجليد بدقة تصل إلى مستوى السنتيمتر.

6. التوقعات المستقبلية: التطور التقني وتوسع النظام البيئي

تخطط لومي سبوت لإطلاق وحدة قياس مدى من فئة 10 كيلومترات بحلول عام 2025، مما يعزز ريادتها التقنية. وفي الوقت نفسه، من خلال توفير دعم واجهة برمجة تطبيقات مفتوحة لدمج أجهزة الاستشعار المتعددة (مثل RTK وIMU)، تهدف لومي سبوت إلى تعزيز قدرات الإدراك الأساسية للقيادة الذاتية والبنية التحتية للمدن الذكية. ووفقًا للتوقعات، من المتوقع أن يتجاوز سوق قياس المدى بالليزر العالمي 12 مليار دولار أمريكي بحلول عام 2027، ومن المحتمل أن يساعد حل لومي سبوت المحلي العلامات التجارية الصينية على الاستحواذ على أكثر من 30% من حصة السوق.

خاتمة:

لا يقتصر إنجاز LumiSpot 0310F على مواصفاته التقنية فحسب، بل يتجلى أيضًا في تحقيق التوازن بين سلامة العين ودقة القياسات بعيدة المدى والتكيف البيئي. فهو يُرسي معيارًا جديدًا في صناعة قياس المسافات بالليزر، ويعزز التنافسية العالمية لأنظمة الأجهزة الذكية.