Le lidar, ou télédétection par laser, est une technique qui mesure la distance d’objets. Elle consiste à envoyer des faisceaux laser et analyser le temps que met la lumière pour revenir. On en trouve dans les satellites, les avions, les voitures… Le lidar a révolutionné bon nombre de domaines de recherche ainsi que l’industrie.
Il y a eu le radar, le sonar, voici le lidar ! Au-delà des similarités de leur nom, ces trois méthodes sont étroitement liées, car elles correspondent (en partie) à un même besoin : mesurer la distance entre des objets.
Qu’est-ce que le lidar ?
Le lidar, pour « light detection and ranging », ou détection et estimation de la distance par la lumière, est basé, comme son nom l’indique, sur la lumière. Plus précisément, il utilise des ondes électromagnétiques dans la lumière visible ou l’infrarouge, la plupart du temps issues d’un laser, pour estimer les distances.
Quelle est la différence entre lidar, radar et sonar ?
Un radar utilise les ondes radio de plus basse fréquence, tandis que le sonar repose sur les ondes acoustiques.
Comment fonctionne le lidar ?
Dans un lidar, grossièrement, le principe consiste à envoyer un laser sur un objet, et à mesurer le temps qu’il lui faut pour « rebondir » et revenir à son point de départ. Cette mesure nous donne la distance entre l’observateur et l’objet à mesurer. Pour cela, il faut un émetteur qui envoie des impulsions de lumière (un laser), mais aussi un récepteur qui va capter la lumière réfléchie. Et enfin, un système de traitement des données pour mesurer le temps entre l’émission et la réception et traduire le tout en informations intelligibles.
Cette méthode permet de créer des cartes 3D précises, ou encore de générer des modèles numériques d’élévation pour cartographier une surface par exemple.
Origine et évolution de la technologie du lidar
L’invention du lidar est étroitement liée à celle du laser. C’est dans les années 1960 que les scientifiques se sont mis à utiliser le laser pour mesurer les distances comme on le ferait avec un radar. On parlait même alors de radar optique.
En astronomie, les premières utilisations ont été faites pour mesurer la distance entre la Terre et la Lune. La première mesure réalisée ainsi fait l’objet d’un programme scientifique nommé Project Luna See en mai 1962.
Un peu plus tard, en 1971, la mission Apollo 15 se sert également d’un altimètre laser pour estimer la distance entre le vaisseau et la surface lunaire.
Dans quels secteur le lidar est-il utilisé ?
Depuis, la technologie elle-même n’a pas beaucoup évolué sur le principe, mais le lidar ne se limite pas qu’à des objets durs. Il peut aussi être utilisé pour détecter certains composants dans l’atmosphère terrestre, par exemple. Ainsi, la rétrodiffusion de la lumière peut être altérée par des gouttelettes, des aérosols ou d’autres molécules, ce qui aide à obtenir une mesure de la composition atmosphérique.
Il s’agit de lidars dits Rayleigh ou Mie, qui utilisent des longueurs d’ondes plus ou moins courtes selon si le but est de détecter des petites particules, ou des composants atmosphériques plus importants.
En réglant la longueur d’onde du lidar, il est possible de « traverser » certains types d’objets, ce qui peut être particulièrement utile dans de nombreux domaines. Ainsi, le lidar est largement utilisé en Amazonie, où il scanne le sol en ignorant les épais feuillages au-dessus. Ce qui aide énormément les recherches archéologiques, notamment pour retrouver des traces de civilisations anciennes.
Mais le lidar est aussi largement employé dans des domaines davantage liés à l’industrie qu’à la recherche scientifique. Censés être bien plus précis que les radars, ils sont utilisés sur les voitures autonomes pour estimer les distances. Souvent en complément de capteurs radars et de caméras, le lidar peut créer une carte en 3D de la zone autour du véhicule. Les objets sont étudiés, qu’il s’agisse de leur taille, leur forme et leur emplacement.
La robotique fait aussi appel au lidar pour les mêmes raisons, afin que les robots puissent, par exemple, manipuler des objets plus facilement. Mais on trouve aussi des lidars dans les systèmes de reconnaissance faciale qui ont besoin de mesures très précises pour éviter les usurpations d’identité.
Quel futur pour le lidar ?
Actuellement, la principale difficulté liée au lidar est le fait qu’il nécessite une importante puissance de calcul pour que ses informations soient traitées de manière optimale. Ce qui est coûteux et énergivore. Mais le progrès technique vise à réduire ces besoins, ce qui veut dire que les applications futures devraient être d’autant plus présentes.
Le développement des voitures électriques, mais aussi des systèmes connectés pour les villes intelligentes, ainsi que tout ce qui concerne la réalité augmentée pourra grandement bénéficier du lidar à l’avenir.
Enfin, le lidar peut aussi être un atout de choix dans l’agriculture de précision, en cartographiant les surfaces agricoles.
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