Was ist Lidar und wie funktioniert das?

Die Lidar-Technologie gibt es schon seit einiger Zeit und sie wird inzwischen in großem Umfang eingesetzt, zum Beispiel bei selbstfahrenden Autos. Sie wird aber auch von den neuesten iPhone-Modellen verwendet, darunter iPhone 12 Pro und iPhone Pro Max sowie iPhone 13 Pro und iPhone 13 Pro Max. Wenn Sie eines dieser Modelle besitzen, ist Ihnen vielleicht ein schwarzer Punkt in der Nähe des Kameraobjektivs aufgefallen: Das ist der Lidar-Sensor. Aber was ist Lidar und wie funktioniert es? Hier erfahren Sie es.

Was ist Lidar?

Lidar steht für Light Detection and Ranging und ist eine optische Technologie zur dreidimensionalen Erkennung, Entfernungsbestimmung und Geschwindigkeitsmessung eines Objekts auf der Erdoberfläche. Zu den häufigsten Anwendungen dieser Technologie gehören hochauflösende Kartierung und 3D-Scanning, insbesondere in den Bereichen Geologie, Geographie, Geomorphologie, Seismologie, Vermessung, Geodäsie, Geomatik, Atmosphärenphysik, Archäologie und Laserführung, Airborne Laserscanning und Laseraltimetrie.

Wie funktioniert Lidar?

Wie der Name schon sagt, verwendet Lidar Licht. Das Prinzip ist einfach: Ein gepulster Laserstrahl wird auf ein Objekt projiziert und die Zeit bis zur Rückkehr des reflektierten Lichts zum Empfänger wird gemessen. Das Instrument dafür besteht aus einem Laser, einem Scanner und einem GPS-Empfänger.

Aber was ist der Unterschied zwischen Lidar und Radar? Radar steht für Radio Detection and Ranging und verwendet Funkwellen. Gepulste oder kontinuierliche Radiowellen werden auf ein Objekt projiziert, das sie reflektiert. So lässt sich das Objekt lokalisieren und - falls es sich bewegt - seine Geschwindigkeit bestimmen. Obwohl beide Technologien demselben Zweck dienen und ähnlich erscheinen, sind sie nicht dasselbe: Der wichtigste Unterschied ist die Wellenlänge. Während die Wellenlänge von Radar zwischen 3 mm und 30 cm beträgt, liegt die von Lidar im Mikrometerbereich, also millionstel Teile eines Meters.

Radargeräte arbeiten bis zu einer Reichweite von 450 km. Radar eignet sich daher perfekt für die Erkennung von Objekten in großer Entfernung. Die Größe der Antenne begrenzt jedoch die Auflösung im Seitenwinkel. Herkömmliche Lidars können bis zu 100 Meter entfernte Objekte erkennen. Die Reichweite neuer Geräte liegt allerdings bei bis zu 250 Metern.

Wozu dient Lidar im Vergleich zu Radar?

Wie oben erwähnt, sind die Wellenlängen von Lidar kürzer als die von Radar. Deshalb eignet es sich besser dafür, kleinere Objekte mit höherer Genauigkeit, also mehr Details, zu erfassen. Außerdem ist die Lidar-Technologie auch in der Luft sehr genau, also bei der Messung atmosphärischer Parameter, wie Wolken, Gasen, Emissionen und Aerosolschichten.

Die Lidar-Technologie kann luftgestützt und bodengestützt verwendet werden, das heißt die Geräte können sowohl auf Hubschraubern und Drohnen installiert werden, als auch auf Fahrzeugen und Stativen.

Wie funktioniert Lidar auf dem iPhone?

Seit der 12er-Reihe verfügen die Pro- und Pro-Max-Modelle des iPhones über die Lidar-Kameratechnologie. Apple hatte zuvor zunächst das iPad Pro damit ausgestattet. Auch beim neuen iPhone 14 wird Lidar mit an Bord sein. Die gepulsten Laserstrahlen der iPhone-Sensoren arbeiten in einem Radius von fünf Metern und mit Infrarot-Punkten, die für das menschliche Auge unsichtbar sind.

Ein wesentlicher Vorteil der Lidar-Integration besteht darin, dass sie den Fotos mehr Tiefe verleiht. Außerdem sind in schwach beleuchteten Umgebungen Details besser zu erkennen. Die Erfassung des Bildinhalts an sich geht schneller. Die App "Measure" zeigt Entfernungen und Objektmessungen genauer an als auf älteren iPhones ohne Lidar. Auch Anwendungen zum Erstellen von 3D-Modellen der Umgebung und für Augmented Reality profitieren von Lidar. So werden virtuelle Gegenstände viel präziser in reale Umgebungen eingebaut und umgekehrt.

Foto: © Unsplash.

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