Физик Чжэн-Пин Ли и его коллеги из Китайского университета науки и техники в Шанхае разработали систему для фотографирования на расстояниях в десятки километров даже в условиях города. Городская среда очень неблагоприятна для подобной работы – в ней присутствует множество паразитных источников света, испарения и т.д. Свой отпечаток накладывает также наличие подвижных объектов и загрязнение окружающей среды — но именно в городах и нужна система масштабного мониторинга на больших расстояниях.
Основой установки Ли является инновационный фотонный лидар – детектор, способный уловить единичный фотон. Например, как часть импульса, отраженного от цели, чтобы по времени возврата замерить расстояние. Прибор достаточно чувствителен, чтобы увидеть объекты на расстоянии в 10 км, но команда Ли пошла дальше и собрала установку на базе телескопа, которая посылает и принимает фотонные пучки на расстоянии в 20, а на пределе возможностей и 45 км.
Система использует инфракрасный лазер с длиной волны 1550 нанометров, частотой 100 килогерц и мощностью всего 120 милливатт. Это безопасно для глаз и позволяет ставить эксперименты в городской черте. Главная заслуга китайских ученых — в разработке алгоритма стробирования: они научились вычислять «временное окно» возврата фотонов от цели и по этим данным отсеивают все прочие паразитные фотоны. Включая и солнечный свет, который создает основную проблему при таких наблюдениях. В результате там, где обычная оптика показывает сплошной шум, начинают проявляться черты объекта.
Точность камеры поражает – при съемке с крыши 29-этажного небоскреба на острове Чонгминг, Шанхай, испытатели точно подсчитали количество окон в здании аэропорта в Пудуне, примерно в 45 км от них. И, вдобавок, улучшили разрешение системы с предыдущего минимального показателя в 1 м до 60 см. И все это при помощи оборудования, которое помещается в контейнер размером с обувную коробку! Сейчас Ли и его коллеги намерены преодолеть планку в 100 км, а также улучшить алгоритмы – если грамотно варьировать стробирование, можно выводить результаты измерений сразу в виде трехмерных моделей.
