Apa Itu LiDAR dan Bagaimana Cara Kerjanya?

Light Distance And Ranging atau yang biasa kita kenal dengan LiDAR adalah suatu metode pendeteksian objek yang menggunakan prinsip pantulan sinar laser untuk mengukur jarak objek yang ada di permukaan bumi. Teknologi ini pertama kali digunakan pada tahun 1960-an untuk keperluan penerbangan, namun baru populer untuk sistem pemetaan / mapping sejak tahun 1980-an hingga sekarang.

Bagaimana Cara Kerja LiDAR?

Prinsip kerja dari LiDAR sebenarnya sangatlah sederhana. LiDAR melakukan penghitungan jarak dengan cara mengeluarkan sinar dari laser transmitter ke suatu permukaan, kemudian menghitung berapa lama waktu yang dibutuhkan sinar laser tersebut untuk kembali ke receptor.

 Analoginya sama seperti ketika Anda mengarahkan cahaya senter ke suatu permukaan. Yang sebenarnya terjadi adalah Anda melihat pantulan cahaya senter dari suatu permukaan ke retina Anda, namun karena prosesnya sangat cepat, maka hal tersebut terjadi seolah-olah secara instan. Kecepatan cahaya sangatlah tinggi, yaitu sekitar 300.000 km/detik jadi kita tidak bisa pergerakannya secara langsung.

Untuk menghitung jarak, LiDAR menggunakan rumus sebagai berikut:

Perangkat LiDAR menembakkan sinar laser secara cepat ke suatu permukaan, bahkan beberapa perangkat LiDAR menembakkan sekitar 150.000 pulsa laser per detik. Kemudian komponen sensor pada LiDAR menghitung waktu yang dibutuhkan dari setiap pulsa laser untuk memantul dari suatu permukaan ke sensor sehingga didapat hasil penghitungan jarak dengan akurasi tinggi.

Komponen Pada LiDAR?

1. Laser

   Laser dikategorikan berdasarkan panjang gelombangnya. Laser dengan panjang gelombang 100 - 1000 nm umum digunakan untuk keperluan non-scientific, laser tipe ini dapat dengan mudah difokuskan dan dilihat oleh mata. Untuk alasan keamanan, biasanya daya pada laser ini dibatasi dengan standar yang aman untuk mata manusia. Kemudian ada juga laser dengan panjang gelombang 1550 nm. Laser tipe ini memiliki panjang gelombang dan daya yang lebih tinggi dari tipe laser sebelumnya, namun tipe cahaya yang dihasilkan tidak terfokus dan aman untuk mata manusia. Laser jenis ini banyak digunakan pada perangkat kacamata night-vison untuk keperluan militer. LiDAR untuk mapping udara, umumnya menggunakan YAG laser dengan panjang gelombang 1064 nm atau 532 nm (bathymetric meter).

2. Pemindai dan Optik

   Kecepatan pencitraan gambar yang dapat dihasilkan tergantung pada kecepatan pindai objek dari suatu sistem LiDAR. Berbagai macam mode pemindaian tersedia untuk berbagai keperluan, seperti azimuth & elevation, dual oscillating plane mirrors, dual axis scanner dan polygonal mirrors. Jenis perangkat optik menentukan resolusi dan jangkauan yang dapat dipindai oleh sistem LiDAR.

3. Photo Detector dan Receiver

   Photo detector / receiver adalah perangkat yang berfungsi untuk membaca dan merekam pulsa laser yang dipantulkan dari objek terukur. Ada dua macam photo detector yang umum digunakan pada sistem LiDAR, yaitu photodioda dan photomultipliers.

4. Navigasi dan Sistem Pemetaaan

   Saat sensor LiDAR dipasang pada platform bergerak seperti satelit, pesawat, atau kendaraan dan robot, sistem menganalisa kondisi awal untuk dijadikan posisi dan orientasi absolut. GPS umumnya digunakan untuk menentukan informasi koordinat geografis, sedangkan sensor Inertia Measurement Unit (IMU) digunakan untuk menentukan orientasi. Kombinasi kedua data dari perangkat tersebut digunakan sebagai metode penerjemahan data sensor ke static points yang kemudian diolah lebih lanjut untuk aplikasi ke berbagai sistem.

Aplikasi LiDAR di Dunia Nyata

Di jaman modern seperti sekarang, aplikasi LiDAR bisa dapat dengan mudah kita temui pada sistem atau perangkat berteknologi tinggi, misalnya pada pesawat, robot, autonomous car, kendaraan militer dan lain sebagainya. LiDAR dipilih karena sistem ini dapat melakukan pengukuran jarak atau bahkan pemetaan / mapping dengan hasil yang cepat, akurat, dan bisa dipantau secara real-time. Berikut ini beberapa contoh penerapan LiDAR di dunia nyata:

1. Sistem Pemetaan Udara Pemkot Surabaya

   

   Pemkot Surabaya kembali menghadirkan inovasi untuk kemajuan kotanya dengan cara menghadirkan sistem pemetaan kota berbasis foto udara yang dikombinasikan dengan teknologi LiDAR. Foto udara yang dihasilkan diambil langsung melalui pesawat pada jarak ideal 750 meter dan diklaim memiliki hasil dan detail gambar yang lebih baik dibanding google maps. Sedangkan teknologi LiDAR digunakan untuk memindai landmark kota Surabaya dalam format tiga dimensi. Diharapkan kehadiran teknologi ini dapat membantu investor dalam membangun usahanya serta meningkatkan kualitas tata kota Surabaya.

2. Turtlebot 3

   

   Turtlebot 3 merupakan mobile robot buatan Robotis yang didesain sebagai robot untuk pembelajaran dan pengembangan teknologi robotika khususnya berfokus pada Robot Operating System (ROS) dan sistem navigasi LiDAR bagi Universitas dan developer robotika dari berbagai kalangan. Turtlebot 3 memadukan performa mini PC Raspberry Pi, ROS, mobile robot, dan teknologi LiDAR dalam satu platform robot, sehingga tercipta model pembelajaran robotika yang komprehensif. Turtlebot 3 memiliki 2 varian yang dapat Anda pilih, Turtlebot 3 Burger dan Turtlebot 3 Waffle Pi. Masing masing varian tersebut memiliki kelebihan tersendiri dari segi spesifikasinya. Dengan Turtlebot 3 Anda dapat mempelajari banyak hal, salah satu yang menarik adalah Simultaneous Localization And Mapping (SLAM) yaitu suatu mode pemetaan area dua dimensi (2D) dengan memanfaatkan sensor LiDAR sebagai perangkat sensoriknya. Dengan SLAM Anda dapat memetakan area secara real-time atau mengolah data hasil mapping-nya di kemudian waktu
   .

   

3. LiDAR Pada Drone

   

   Aplikasi LiDAR pada drone sangat memudahkan memudahkan para drone pilot untuk melakukan pemetaan pada berbagai medan. DJI pernah melakukan uji coba menambahkan sensor LiDAR pada drone mereka, DJI Matrice 600. Hasilnya cukup mengagumkan, kombinasi drone DJI Matrice 600 dengan teknologi LiDAR dapat menghasilkan model pemetaan tiga dimensi (3D) yang akurat di berbagai medan. Dengan kombinasi drone dan LiDAR Anda dapat melakukan pemetaan tiga dimensi (3D) untuk berbagai keperluan, mulai dari pemetaan daratan, agrikultur & landscaping, hingga arkeologi.

   

4. Autonomous Vehicle

   

   Salah satu aplikasi LiDAR yang populer adalah pada autonomous vehicle. Pada autonomous vehicle biasanya LiDAR digunakan sebagai sensor untuk mendeteksi objek yang ada di sekitar mobil, seperti tembok, manusia, atau bahkan kendaraan lain. LiDAR biasanya diletakkan di bagian depan, belakang, samping, dan atas mobil. Dengan adanya LiDAR, autonomous vehicle dapat mengetahui posisi objek penghalang di sekelilingnya, sehingga tidak sampai menabrak objek tersebut. Untuk navigasinya autonomous vehicle menggunakan GPS dengan algoritma yang kompleks. Salah satu project autonomous vehicle yang terkenal adalah Waymo yang dipelopori oleh Google.

Sebenarnya masih banyak lagi pemanfaatan teknologi LiDAR di era modern seperti saat ini. Kombinasi teknologi LiDAR, robotika, dan Artificial Intelligence (AI) dapat menjadi sangat powerful apabila dimanfaatkan dengan tepat bagi berbagai aspek kehidupan manusia milenial. Apalagi saat ini kita sudah memasuki era industri 4.0, diprediksi dalam beberapa tahun kedepan teknologi ini akan semakin marak digunakan pada berbagai perangkat modern.

Penerapan Teknologi Dengan Bijaksana Akan Sangat Membantu Umat Manusia

 All trademarks, company names, product names and trade names are the property of their respective owners. All softwares are copyright by their respective creators and/or software publishers.