سلامة العين ودقة عالية في المدى البعيد — لوميسبوت 0310F

1. سلامة العين: الميزة الطبيعية لطول الموجة 1535 نانومتر

يكمن الابتكار الأساسي لوحدة قياس المسافة بالليزر LumiSpot 0310F في استخدامها ليزر زجاج الإربيوم بطول موجي 1535 نانومتر. يندرج هذا الطول الموجي ضمن معيار سلامة العين من الفئة 1 (IEC 60825-1)، مما يعني أن التعرض المباشر للشعاع لا يُلحق أي ضرر بالشبكية. على عكس ليزرات أشباه الموصلات التقليدية بطول موجي 905 نانومتر (التي تتطلب حماية من الفئة 3R)، لا يتطلب ليزر 1535 نانومتر أي إجراءات سلامة إضافية في بيئات الاستخدام العامة، مما يقلل بشكل كبير من المخاطر التشغيلية. إضافةً إلى ذلك، يتميز هذا الطول الموجي بانخفاض التشتت والامتصاص في الغلاف الجوي، مع تحسن في الاختراق يصل إلى 40% في الظروف الجوية السيئة مثل الضباب والغبار والمطر والثلج، مما يوفر أساسًا فيزيائيًا متينًا لقياس المسافات البعيدة.

2. اختراق في المدى يصل إلى 5 كيلومترات: تصميم بصري منسق وتحسين استهلاك الطاقة

لتحقيق نطاق قياس يبلغ 5 كيلومترات، تدمج وحدة 0310F ثلاثة مناهج تقنية رئيسية:

① انبعاث نبضات عالية الطاقة:

تم رفع طاقة النبضة الواحدة إلى 10 مللي جول. وبالاقتران مع كفاءة التحويل العالية لليزر زجاج الإربيوم، يضمن ذلك إشارات عودة قوية على مسافات طويلة.

② التحكم في الشعاع:

يعمل نظام العدسات غير الكروية على ضغط تباعد الشعاع إلى ≤0.3 ملي راديان، مما يمنع فقدان الطاقة الناتج عن انتشار الشعاع.

③ حساسية استقبال مُحسّنة:

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

تُظهر بيانات الاختبار خطأ في المدى 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

ومن الميزات البارزة الأخرى لجهاز 0310F أدائه القوي في البيئات المعقدة:

① تقنية الترشيح الديناميكي:

يقوم نظام معالجة الإشارات في الوقت الحقيقي القائم على FPGA بتحديد مصادر التداخل الديناميكي مثل المطر والثلج والطيور وتصفيتها تلقائيًا.

٢- خوارزمية دمج النبضات المتعددة:

كل قياس يصدر 8000-10000 نبضة منخفضة الطاقة، مع استخدام التحليل الإحصائي لاستخراج بيانات العودة الصحيحة وتقليل الارتعاش والضوضاء.

③ تعديل العتبة التكيفي:

يتم تعديل عتبات تشغيل الإشارة ديناميكيًا بناءً على شدة الإضاءة المحيطة لمنع التحميل الزائد للكاشف من الأهداف العاكسة القوية مثل الزجاج أو الجدران البيضاء.

تُمكّن هذه الابتكارات الوحدة من الحفاظ على معدل التقاط بيانات صحيح يزيد عن 99% في ظروف تصل فيها الرؤية إلى 10 كيلومترات.

4. القدرة على التكيف مع الظروف البيئية القاسية: أداء موثوق به من درجات الحرارة المتجمدة إلى درجات الحرارة الحارقة

تم تصميم جهاز 0310F لتحمل درجات حرارة قاسية تتراوح من -40 درجة مئوية إلى +70 درجة مئوية من خلال نظام حماية ثلاثي:

① نظام تحكم حراري مزدوج التكرار:

يعمل المبرد الكهروحراري (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 محكم الإغلاق ومملوء بالنيتروجين:

توفر الحماية المصنفة IP67 بالإضافة إلى التعبئة بالنيتروجين الحماية من التكثيف والأكسدة في البيئات ذات الرطوبة العالية.

③ التعويض الديناميكي للطول الموجي:

تعمل المعايرة في الوقت الحقيقي على تعويض انحراف طول موجة الليزر الناتج عن تغيرات درجة الحرارة، مما يضمن دقة القياس عبر نطاق درجة الحرارة الكامل.

تؤكد اختبارات جهات خارجية أن الوحدة يمكن أن تعمل بشكل مستمر لمدة 500 ساعة دون تدهور في الأداء في ظل حرارة الصحراء المتناوبة (70 درجة مئوية) والبرد القطبي (-40 درجة مئوية).

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

بفضل تحسينات SWaP (الحجم والوزن والطاقة) - حيث يبلغ وزنه ≤145 جرامًا ويستهلك ≤2 واط - يُستخدم جهاز 0310F على نطاق واسع في:

① أمن الحدود:

يتم دمجها في أنظمة مراقبة المحيط لتتبع الأهداف المتحركة في الوقت الحقيقي ضمن نطاق 5 كيلومترات، بمعدل إنذار خاطئ ≤0.01%.

٢- رسم الخرائط باستخدام الطائرات بدون طيار:

يغطي نطاقًا نصف قطره 5 كيلومترات لكل رحلة، مما يوفر كفاءة أكبر بخمس مرات من أنظمة RTK التقليدية.

③ فحص خطوط الكهرباء:

بالإضافة إلى تقنية التعرف على الصور بالذكاء الاصطناعي للكشف عن ميل أبراج الإرسال وسمك الجليد بدقة تصل إلى مستوى السنتيمتر.

6. التوقعات المستقبلية: التطور التقني وتوسع النظام البيئي

تعتزم شركة LumiSpot إطلاق وحدة قياس مدى من فئة 10 كيلومترات بحلول عام 2025، مما يعزز ريادتها التقنية. وفي الوقت نفسه، تسعى LumiSpot، من خلال توفير دعم واجهة برمجة التطبيقات المفتوحة لدمج بيانات من عدة مستشعرات (مثل RTK وIMU)، إلى تعزيز قدرات الإدراك الأساسية للقيادة الذاتية والبنية التحتية للمدن الذكية. وتشير التوقعات إلى أن سوق قياس المدى بالليزر العالمي سيتجاوز 12 مليار دولار أمريكي بحلول عام 2027، حيث يُتوقع أن يُسهم حل LumiSpot المُصمم خصيصًا للسوق الصينية في تمكين العلامات التجارية الصينية من الاستحواذ على أكثر من 30% من حصة السوق.

خاتمة:

لا يكمن تميز جهاز LumiSpot 0310F في مواصفاته التقنية فحسب، بل في تحقيقه المتوازن لسلامة العين، ودقة القياس عن بُعد، وقابليته للتكيف مع مختلف الظروف البيئية. فهو يرسي معياراً جديداً في صناعة قياس المسافة بالليزر، ويعزز بقوة القدرة التنافسية العالمية لأنظمة الأجهزة الذكية.