センシングテクノロジーであるLiDARは、今日、モビリティや自律走行に最もよく関連しているため、実際よりも最近のもののように見えますが、実際はそうではありません。約60年前にさかのぼるLiDARテクノロジーは、数十年の間に進化し、いくつかの異なるアプリケーションの分野を開拓してきました。ここでは、3Dセンシングの歴史がどのように始まったかをご紹介します。
始まりは？
1960年代に開発されたLiDARシステムは、主に航空宇宙分野の地形図作成アプリケーションに使用されました。70年代には、レーザーを使ったリモートセンシングは、森林、氷床、海洋、大気の地形マッピングを行う航空センサーの展開に集中されました。しかし、アポロ15号でNASAが月面のマッピングにこのスキャンテクノロジーを応用したことはあまり知られていません。
その後の展開
LiDARの開発はスローペースで進みました。80年代まで、LiDARの普及は、航空センサーの展開に必要な商用GPSシステムの不足により、伸び悩んでいました。その後、GPSの普及とデータ通信のための衛星通信が可能になると、空中写真測量が可能になり、航空LiDARの普及への道が開けたのです。その後、LiDARはその優れた解像度から、精密な地形データの算出や、気象・大気研究への展開が特に盛んに行われるようになりました。レーザー光の波長が短いため、雲やエアロゾルなどの微小な物体を検出することができ、航空写真や地形図作成に欠かせないものとなっています。
LiDARテクノロジーの誕生
1990年代半ばには、毎秒2,000～25,000パルスのLiDARが初めて実用化され、地形図作成用に出荷されました。このセンサーによって、LiDARテクノロジーはあらゆる地図作成アプリケーションにおける未来の波であるとの確信が生まれました。当時はまだ原始的なものでしたが、LiDARが生成する高密度な地表地図データに地理空間ユーザーが関心を寄せていたのです。航空LiDARは、航空カメラに近い地上解像度を持つため、LiDARによる高解像度の地形計測と同時に、写真測量による特徴量や飛行計画も行うことができました。
メリット
LiDARは、環境検出とデータ取得の精度が十分でない他のいくつかの技術に直面していました。木々の間をスキャンするようないくつかの課題に対して、LiDARは高速、正確、直接的（非推測的）な3Dマッピングの手順を提供し、高正確度なキャプチャデータとそれを解釈する優れた可能性を提供します。これらの利点により、LiDARは、地盤高さの解釈に困難を伴う写真測量技術などに対して、より高性能な代替手段となりました。LiDARセンサーのおかげで、自然な解釈が可能になり、測量にかかるコストを削減することができました。その後、価格が安定したこともあり、LiDARは3Dマッピングの魅力的な手段になっています。
LiDARの現在
LiDARの進化は、科学と産業が3Dセンシングを統合するための新しい方法とアプリケーションをもたらすという性質があります。新しい分野が開拓されるたびに、次の利用シナリオが導き出され、開発されます。結果的に、このようにしてレーザーベースのセンシングテクノロジーの普及が促進されたのです。
軍事用や研究用など、商業用および非商業用のLiDARは、過去20年間に絶えず進化を遂げてきました。今日では、毎秒最大200万点のデータを5mmの正確度で生成することができます。LiDARセンシングは様々な分野で活用され、今日に至っています。
- 氷河のモニタリング
- 断層検知
- 森林インベントリ
- 隆起計測
- 海岸線変化モニタリング
- 水深測定
- 地すべりリスク分析
- 生息地マッピング
- テレコム、都市計画
また、鉱業、農業、考古学などもLiDARの導入に最適な分野です。つまり、地形の評価が必要な場合はいつでもLiDARの出番となるのです。急速な技術革新に伴い、最近ではセンサーの統合による新しい共生が模索されています。インフラ、スマートシティ、IoT、交通、物流、産業アプリケーションなどの分野では、LiDARテクノロジーの恩恵を強く受けることになるでしょうし、すでに受けているケースもあります。
LiDARと自律走行
自律走行する車両は、様々なセンサーを使用して環境を検知し、「見る」ことができます。レーダーやカメラはすでに広く普及していますが、3Dスキャナーは解像度と精度でそれらを凌駕しています。LiDARは、環境を直接3Dデータでとらえ、ソフトウェアベースの信頼性の高い解釈と自律的なナビゲーションを可能にします。業界の専門家は、LiDARテクノロジーが自律運転のレベル3以降のすべてを可能にするという意見で一致しています。現在の課題は、マスマーケットに取り組むことです。LiDARセンサーを広く普及させるためには、スケーラブルで安価なソリューションが必要です。マスマーケットに到達すれば、スマートシティやIoTなど、LiDARの統合によって改善される日常生活のさらなる領域で、LiDARセンシングが提供できる多様な運用シナリオが手つかずで残ることはほとんどないでしょう。
