基于扫描激光雷达的列车速度测量系统

针对传统列车速度测量装置存在量程小、调试复杂等问题,基于扫描激光雷达技术,设计了一套适用于高速列车动态限界测量的列车速度测量系统。将扫描激光雷达固定在距列车10m左右的位置上,根据激光脉冲飞行时间测距原理,沿列车行驶方向对进入扫描范围内的列车车身逐点扫描,获得由测量点组成的车身轮廓信息;通过最小二乘拟合车厢测量点,得到列车行驶轨迹,确定列车行驶方向;采用分段线性差值确定相邻两次测量周期内列车行驶的距离,完成列车速度的测量。结果表明:该测速系统操作方便,量程可达600km/h,测速误差控制在±1.2%以内,可以满足高速列车速度测量需求。

增益调制非扫描激光雷达测距精度的理论分析

非扫描成像激光雷达是激光雷达重要发展方向之一。介绍了增益调制型非扫描激光雷达系统的成像原理。根据该激光雷达的成像原理可以得出,脉冲宽度和背景光积累将会对激光雷达的测距精度产生较大影响。分析了脉冲宽度、回波展宽以及背景光会对距离精度产生的影响。在考虑脉冲宽度和背景光积累,忽略其他噪声和目标表面粗糙度的情况下,对大气传输和目标对回波脉冲展宽的影响进行了分析,对增益调制型非扫描激光雷达在不同的系统及目标参数情况下的回波波形和测距精度进行了仿真计算,为系统性能参数的选择和距离图像的后续处理提供了理论依据。

双扫描激光雷达精细探测低层大气气溶胶方法

为实现水平非均匀分布的低层大气气溶胶光学特性的遥感探测,提出一种基于双扫描激光雷达的气溶胶精细探测方法.该方法以扫描激光雷达为遥感探测工具,通过双激光雷达相向交叉扫描工作模式,实现对同一空域近地表气溶胶全视野剖面的交叉探测,从而提供双激光雷达方程组以精确求解气溶胶消光和后向散射系数.在数据反演过程中,通过对交叉扫描区域进行坐标化和网格化处理、网格像素单元的初值预设,以及双扫描激光雷达方程组的数值逼近反演得到气溶胶消光.利用长距离扫描激光雷达的数据对该方法进行验证,结果表明,该方法与多角度方法反演所得到的结果随高度变化的趋势具有高度的一致性;同时双扫描激光雷达可提供交叉扫描区域剖面的气溶胶浓度分布,相比于单条廓线具有较大的优势.

基于线阵APD探测器的脉冲式一维非扫描激光雷达系统

介绍了非扫描激光雷达的原理,描述了研制的基于线阵APD雪崩光电二极管的一维非扫描激光雷达系统。该系统使用线阵APD作为探测器,红外脉冲式纳秒激光器作为探测光源,利用飞行时间法实现了目标的一维距离图像的非扫描测量。系统使用了APD多通道并行前置放大电路,并利用模拟开关控制高速继电器进行多通道轮询切换,实现了APD阵列的多通道驱动,并有效地降低了通道间的串扰。进行了多组6～18 m的一维距离成像实验,结果表明系统的距离分辨率优于10 cm,各通道的平均测距标准偏差约为8.6 cm。该系统的设计为将来的面阵APD二维非扫描激光雷达的研制奠定了基础。

脉冲扫描激光雷达信号采集与处理的研究

激光雷达实现了激光技术与雷达技术的有机集合,具有较高的分辨率和抗干扰能力.在激光雷达的实际应用中,能够完成角跟踪、测距、目标对象速度测量以及超低空飞行目标跟踪等任务.与常规雷达相比,激光雷达的应用优势十分显著,如能量集中、全天候工作、能够在分子量级上探测目标等等,因此其在民用与军事领域的应用前景都极为广阔.基于此,激光雷达回波信号采集与处理成为了国内的一个热门研究领域,本文主要以DSO2902虚拟示波器与VB为基础,开发了一种脉冲扫描激光雷达信号采集与处理系统,其在信号处理、成像以及存储等方面都具有较大的优势,希望能够为今后的激光雷达信号的采集处理提供一定的借鉴.

运用激光雷达扫描技术进行停车位调查

城市停车位资源的基础空间数据一般采用人工传统测量与调查的方式获取,该方式工作量大、效率低、调查成果无法追溯,且人员在道路测量中存在安全隐患。鉴于此,以天津市南开区为例,利用车载和地面激光雷达扫描技术调查采集城市各类停车资源,借助人工和自动提取技术提取现状各类停车位和桥下空间信息,并通过数据核查对各类现状停车资源进行修正,快速获取城市各类停车资源的基础信息数据。采用激光雷达扫描技术调查停车位可突破传统车位调查的作业模式,大大提高调查的速度与准确度,并保障人员安全和数据的可溯源性,为城市停车位现状资源调查提供了新的技术方案。

手持激光雷达扫描仪飞马在地形测绘中的运用

SLAM的全称为Simultaneous Localization And Mapping即“同时定位与地图构建”。最近几年由于机器人、无人机、自动驾驶、AI、VR和AR技术的发展,SLAM技术逐渐被人们熟知。SLAM技术是通过激光传感器感知周围的环境,并将不同时刻感知的环境进行匹配套合,从而反推本体在环境中的位置及运动轨迹。随着SLAM技术的设备及定位精度的提高,该技术逐渐在测绘行业中使用,迅速成为除RTK和全站仪采点成图之外的一种地形图成图手段。国外GeoSLAM等公司推出大量的产品,在该领域处于领先地位,为打破国外封锁,国内的飞马、数字绿土等公司也研发出相应的产品。该文主要通过具体的案例论述国产手持激光雷达扫描仪飞马SLAM 100在地形测绘中的运用,侧重于表述SLAM技术及SLAM100产品在运用中的优缺点。

扫描激光雷达对观览车类游乐设施摆角测量技术研究

针对观览车类游乐设施摆角测量问题,本文从理论上对比分析了几种角度测量技术的优缺点,介绍了一种基于扫描激光雷达的角度测量系统的组成和测量原理,通过试验对比分析了基于扫描激光雷达的摆角测量技术的优缺点。

一种提高非扫描激光雷达距离分辨率的方法

现有非扫描激光雷达阵列探测器的信噪比较低,影响到系统的距离分辨率,详细分析了阵列探测器的噪声特性,得出了噪声满足各态历经性的重要结论,并指出在输入信号相同的条件下,可以通过空域积累代替时域积累的方法提高距离探测器的信噪比。并根据前述结论针对非扫描激光雷达/电视复合成像系统,提出一种采用改进邻域平均的图像处理方法提高非扫描激光雷达系统距离分辨率的图像处理方法,并应用于实际系统,结果表明该方法能够有效提高非扫描激光雷达系统距离分辨率。

激光雷达扫描仪快速标定方法的研究

激光雷达扫描仪因抗干扰性高、测量距离远等优点被广泛应用。激光雷达扫描仪的标定是其应用的前提。对激光雷达扫描仪标定算法进行了研究,提出了基于全站仪测量的快速标定方法。通过测量全局坐标系下激光雷达扫描仪上的标记点,建立与设备位姿相关的标定模型。运动过程中,实时采集设备位姿并代入标定模型,从而实现激光扫描仪坐标实时转化。试验结果证明,此标定方法过程简单,简化了繁琐计算,保证了标定精度。该方法尤其适用于远距离、大场景工况,在大型设备、大测量视野工业现场具有广阔的应用前景。

激光雷达扫描在农村宅基地面积测量中的应用

农村宅基地面积测量工作一直存在难度大、时期长、效率慢等问题。鉴于此,首先利用激光雷达扫描技术采集农村宅基地目标点云数据,并对点云数据进行滤波去噪和配准,提取点云数据特征,识别宅基地目标,划分界址点;然后结合界址点和网格面积、数量,计算农村宅基地面积。结果表明,根据农村宅基地面积精度要求,计算得到的农村宅基地面积限差和中误差均在要求范围内,说明激光雷达扫描技术在农村宅基地面积测量中具有很好的应用效果。

激光雷达扫描技术在公路施工图定测中的应用

为探究激光雷达扫描技术在公路施工图定测中应用的可行性,以泉州市马甲互通区为测量范围,使用激光雷达扫描技术获取公路施工图定测DEM数据,通过卫星定位测量RTK实地检查、倾斜摄影法对比分析得出,激光雷达扫描技术在植被覆盖率低的区域高程测量中具有可行性,获得的DEM数据具有一定的可靠性,能够满足公路施工图定测的要求。

基于激光雷达扫描技术的河道测量研究

为解决水下河床地形和高程测绘难题,本文以某河流整治工程为研究对象,借助三维激光雷达扫描技术对河道的水下地形进行现场观测。结果表明,借助三维激光雷达扫描技术完成了河道地形数据采集,相对于传统水下地形数据点采集方式,具有自动化程度高、采集点云覆盖面大、无接触测量和自动成图等优点,采用坡度滤波技术有效地对异常点进行了剔除,保证了数据的高精度。基于三维激光雷达扫描技术的测绘成果精度较高,具有推广价值。研究结果可为水利工程测绘提供参考。

非扫描半导体激光雷达成像制导技术研究

重点介绍了非扫描调频连续波半导体激光成像雷达的基本原理.分析了非扫描调频连续波半导体激光成像雷达的调制方法、系统性能以及在制导技术中的优势和局限性.根据国内外就半导体激光雷达方面的研究状况,预言了其将成为精确制导技术的重要研究方向.

扫描式测风激光雷达的风场反演

为了解决扫描式测风激光雷达斜上方空域三维风场分布探测的难题,提出采用多点规则采集、四波束分组结算、多区域融和的方式进行观测区域的风场反演。以速度可控的硬目标作为研究对象,通过比较合成后的风速大小与控制速度的差异验证了该反演方式的有效性。通过设计精度试验,对实际风场进行测量。对雷达测量结果与三维超声波风速风向仪测量数据进行对比,结果表明:采用该风场反演技术对距离400 m内的风场进行推算,风向精度优于5°,风速精度优于2 m/s,能够准确描绘探测区域的风场信息。

非扫描脉冲成像激光雷达灵敏度方程

非扫描成像激光雷达是激光雷达的重要发展方向之一。激光雷达的一个非常重要的性能指标就是给定条件下的最大探测距离,这需要通过激光雷达灵敏度方程对其进行计算。分析了脉冲直接探测的非扫描成像激光雷达与扫描成像激光雷达的不同,介绍了增益调制型非扫描激光雷达系统构成及成像原理,并给出了基于像增强器型CCD(ICCD)能量积分器件作为探测器的该激光雷达成像中的信号和噪声。最后,提出了一种基于对比度和图像信噪比的增益调制非扫描成像激光雷达灵敏度方程。

单目-无扫描3D激光雷达融合的非合作目标相对位姿估计

针对传统的利用单一视觉传感器难以实现复杂非合作空间操控导航的问题,提出一种基于单目相机与无扫描三维激光雷达融合的非合作目标相对位姿估计方法。首先,设计了基于成像几何关系的单目纹理-非扫描距离图像的快速配准与融合方法;之后,在构建目标同步定位与建图(SLAM)贝叶斯滤波模型基础上,提出一种扩展卡尔曼滤波-无损卡尔曼滤波-粒子滤波联合的滤波估计算法,可实现尺度模糊下相对位姿的快速鲁棒估计;其次,针对估计中的尺度模糊问题,提出基于融合图像的全局尺度系数确定方法,将尺度系数估计问题转化为简单线性滤波问题。基于Open GL生成的2D/3D图像实验表明:所提出的方法具有较优的精度和鲁棒性;相对位置估计误差与尺度估计误差相关,二者近似成线性正比关系。

航空摄影与机载激光雷达集成技术在水利测量中的应用

由于航空摄影及机载激光雷达扫描技术具有不同的工作原理,在测量中有着不同的适用场合。如何充分发挥两套系统的优势,以适应复杂的工程测量工作,是从业人员亟须面对的问题。本文通过无人机航空摄影及机载激光雷达扫描集成技术在水利测量项目中的应用,论证了其可行性,并为相应的技术推广提供了借鉴和参考。

海上风电场激光雷达尾流测试分析

针对海上风电场中尾流风速衰减恢复缓慢、影响范围远的特点,为解决目前海上风电场前期规划设计中的机位排布和后期运行优化阶段无法客观评估真实尾流影响大小及范围的问题,设计海上风电场激光雷达尾流测试结合尾流模型对比验证实验。将扫描式激光雷达布放在海上风电机组塔筒基础平台上,采用PPI探测模式获得风电机组尾流数据,根据激光雷达不同俯仰角的PPI扫描数据特点进行尾流模型数据匹配提取和对比分析,实现多模型、不同高度层的数据对比验证和研究分析。结果表明海上风电机组尾流水平风速衰减呈高斯分布,不同高度层和来流风况条件下Park-Gauss模型对尾流风速的预测与实测数据吻合度均较高,对尾流边界的定位准确可靠,可作为大型海上风电场机位排布优化及尾流控制分析的参考尾流模型。

扫描式微脉冲激光雷达的研制和应用

详细介绍了最新研制的扫描式微脉冲激光雷达MPL-AS以及它的特点和应用,探讨了微脉冲激光雷达探测大气气溶胶水平消光系数分布的数据处理方法,并给出了实地探测和数据分析结果。另外本文也尝试用消光系数与ρ(PM10)的相关关系,计算获得了ρ(PM10)水平空间分布。实地探测的结果表明:扫描式微脉冲激光雷达不仅可以探测大气气溶胶消光系数廓线和云层结构及其随时间的演变过程,还可用于城市大气环境水平方向空中污染状况的自动化扫描监测,获取感兴趣区域气溶胶的时空分布,是有利于空气环境治理的实用工具。