ドローンでのLiDARの使用は比較的新しいコンセプトですが、1960年代にLiDARテクノロジーが登場したときは、ほとんどが空中でのアプリケーションでした。例えば、ヘリコプターや小型飛行機、あるいは人工衛星にLiDARを搭載して、地域のマッピングや水域の水深を測定するなど、主要なアプリケーションがありました。また、昨年にはメキシコのマヤ時代の集落がLiDARによる空撮画像で発見されました。
では、ジャングルの奥深くに埋もれた遺跡を、LiDARセンサーはどのように発見するのでしょうか？
飛行体に内蔵されたセンサーが地表を下向きにスキャンし、すべての地点で地面とセンサーとの距離を正確に測定します。そのため、すべての地点の標高情報を含む正確な地図が生成されます。また、マルチプルリターンなどの機能により、草木の隙間から地表の高さを検出することも可能です。
ドローン搭載LiDARセンサーが新たなアプリケーションを生む
無人航空機の発達とLiDARセンサーの進化により、LiDARを搭載した飛行物体が付加価値を生み出す新しいアプリケーション領域も数多く生まれています。最新のドローンは、土地測量の簡素化から物資輸送の合理化まで、多くの産業アプリケーションに革命を起こす可能性を秘めています。また、小型・軽量・堅牢化が進み、ドローンへの搭載に適している最新のLiDARテクノロジーと組み合わせることで、新たなアプリケーションの世界を形成します。
航空用途の軽量・堅牢LiDARセンサー
ドローンで使用するLiDARセンサーは、特定の機能を持つ必要があり、最も重要なのはその重量です。ドローンの運用は重量に非常に敏感であり、特に追加の物品を輸送する必要がある場合はなおさらです。さらに、センサーのサイズやバッテリーなどの他の付属品は、スペースがないため、最適化する必要があります。そのため、センサーは小型・軽量であればあるほどよいとされます。
また、航空アプリケーションでは、デバイスに一定レベルの堅牢性が要求されます。例えば、LiDARセンサーは機械的な振動に強いことが必要です。また、データ取得の際にも堅牢性が必要です。センサーは天候や太陽光にさらされるため、環境光や降水によって収集された誤検出に対するフィルタリングオプションを備えている必要があります。
ドローン搭載LiDARが自律飛行を可能にする
上記のような特徴を持つLiDARセンサーは、多様なアプリケーションを可能にするだけでなく、ドローンの自律的な飛行を可能にします。自律飛行の場合、自律走行と同様にLiDARがドローンの周囲を検知し、飛行経路にある予期せぬ障害物をいち早く特定し、回避できるようにします。また、LiDARはドローンの着陸地点の正確な検出にも役立ちます。
家畜からコンテナ、線路まで：多様なアプリケーションに対応
LiDARセンサーは、貴重なデータを取得し、広い範囲を監視するのに役立ちます。空からの監視は、スピードや視認性の面で、地上での手動監視よりも大きなメリットがあります。
ドローン搭載LiDARのアプリケーションは多岐にわたります。
LiDARによる航空検出により、地形のマッピングが大幅に簡素化されます。以前は、セオドライトと測定棒を使用して手作業で面積を測定していました。この時間のかかる方法は、現在では完全に自動化されたドローンによる地域上空の飛行に置き換えられています。LiDARセンサーが地形を測定し、センチメートル単位の正確度で地域のデジタル地図を作成します。したがって、この種のマッピングは、以前のテクノロジーよりも時間がかからず、また精度も高くなります。
農業分野では、いくつかのユースケースがあります。例えば、牛の群れは、飛行中に放牧地を撮影し、点群データをリアルタイムで解析することで監視することができます。また、家畜の体積を定義することで、家畜の数を簡単に把握することができます。同様に、飼料レベルや作物の収穫量も、農家が畑や放牧地まで長距離を運転することなく計算することができます。LiDARを搭載した自律型ドローンを使って、すべてをシームレスに記録することができます。
広い港湾エリアでは、ドローンを飛ばしてコンテナの位置、サイズ、数を記録することで、港湾物流の最適化や保管スペースの効率的な利用が可能になります。
送電線、パイプライン、線路、風力タービンなどのユーティリティのメンテナンスも、ドローン用LiDARセンサーが大きな付加価値を提供するアプリケーションの一つです。高解像度のLiDARセンサーは、送電線やレールの損傷を検出するために採用することができます。これにより、技術者は異常を検知した後に介入すればよいので、コストと工数の大幅な削減が期待できます。さらに、損傷の兆候を早期に発見することで、予知保全を行うことができ、故障の可能性を完全に回避することができるため、数百万ドルの節約につながります。
もう一つの例は、LiDAR搭載ドローンを林業に活用することです。樹木の状態を空から調査することで、森林の健康状態に関する貴重なデータが得られ、例えば嵐の後の被害状況を評価するのに役立ちます。
さまざまな分野で付加価値を提供
これらの例は、ドローンとLiDARテクノロジーの進歩がすでにアプリケーションの全分野を変革していることを示しており、この傾向は今後数年間でさらに大きくなることが予想されます。
