车载激光雷达测量系统

激光扫描技术用于铁路检测的历史已经很长。从宏观的地形地貌测量到毫米级精度的建模,使用者可根据不同的应用需求,利用不同的激光扫描系统获得最佳的检测数据。不同激光扫描系统所采集的数据集还可以相互补充,具有巨大的潜力。自2018年以来,法国的3列Vigirail试验车,除安装了已投入使用的各种测量设备外,还配备了一套激光扫描系统,此系统是奥地利Laser Measurement Systems GmbH公司生产的VMX-RAIL系统。这是世界上第一个包含3台扫描仪的铁路用车载激光雷达(LiDAR)测量系统,安装于车顶,用于检测轨道环境。

车载激光雷达测量系统整体检校方法

针对目前系统检校常用方法中大多依赖手工提取点时无法准确获得检校点、绝对精度较低、对实际数据的适用性差等问题,该文结合自主研发的车载激光雷达测量系统,提出一种利用带有反射片的特制球形标靶及利用距离阈值插值算法快速、方便且准确地对车载激光雷达测量系统进行外参数检校的方法。结果表明:与传统方法相比,该方法可以完全弥补常规方法中提取的检校点不准确、精度低等缺点,适用性及实用性更强;在绝对精度方面,整体水平精度达到0.05m以下,高程精度达到0.06m以下;在相对精度方面,拟合检校球直径精度达到0.003m以下,距离精度达到0.002m以下,证明该方法的精度、适用性完全满足当前车载激光雷达测量系统检校的精度需求。

轻小型无人机载激光雷达测量系统检校方法

轻小型无人机载激光雷达测量系统具有成本低廉、作业便利等优势,其应用领域越来越广泛。但现有系统由于控制成本等原因,使其直接采集的点云数据质量不高,必须通过地面检校来消除系统误差。设计了一套适用于轻小型无人机载激光雷达测量系统的检校方案,首先设计了一种可灵活组装与使用的圆型靶标器,其次建立了以航带点云为单元的区域网平差模型,最后通过精确测量靶标器中心点的真实地面坐标和采集点云坐标,平差求解出每条航带点云的几何校正参数并以大疆禅思L1激光雷达测量系统为例对该方法进行了实验。结果表明该方案可显著提升原始点云的定位精度。此外,通过设计不同的靶标器布设方案对检校实施方案进行了探讨,总结了靶标器最佳布设原则。

车载激光雷达技术在高速公路改扩建中的三维测量与应用

主要探讨了车载激光雷达技术在高速公路改扩建工程中的三维测量及应用。首先,研究了车载激光雷达系统的工作原理和优势,然后深入研究了其应用,包括监测地形变化、设计道路几何形状,以及验证施工质量。通过精确的数据收集和分析,激光雷达能够促进高效的项目管理,并确保遵守设计规范。通过提供详细的三维地图和实时监控功能,提高了高速公路基础设施项目施工的安全性、准确性和效率。

激光雷达测量系统在水库安全检测中的应用

随着科技的不断发展,激光雷达测量系统在水库安全检测中的应用逐渐成为研究和实践的焦点,基于其高精度、高效率的特点,为水库工程的安全性评估和监测提供了重要的技术支持,有望成为水利工程领域的一项创新技术。文章通过对激光雷达测量系统的概述和优势进行阐述,深入探讨了其在水库安全检测中的具体应用。

无人测量船感知系统中激光雷达技术应用研究

无人测量船是一种先进的测绘设备,近年来在我国各个领域均得到了广泛应用,特别是在海洋探测领域,其应用具有显著优势。然而,在复杂水域进行测绘作业时,当前的无人测量船感知系统容易出现数据传输准确性和安全性不足的问题,严重阻碍了该技术的进一步应用发展。而通过加强激光雷达技术的应用,有望有效解决这一问题。基于此,基于激光雷达技术的应用,创新性地提出了一种无人测量船感知系统建设方案。该系统以传感器、工控机、以太网等为主要组成,能够实现对采集数据的高效采集、传输与分析处理。为了进一步验证该系统的有效性与安全性,进行了一系列实验设计。结果表明,这一系统能够有效应对各类复杂的自然环境,确保数据传输与分析的准确性与安全性,进而有助于提升测绘作业的整体效率,为相关行业提供有价值的参考。

基于误差椭球的激光雷达测量系统精度分析

采用误差椭球理论分析方法对测量数据进行点位不确定性分析.基于随机过程理论和测量平差理论,重点分析了误差椭球的关键参数和影响因子,得出目标点位落入误差椭球的概率;分析了激光雷达测量系统在测量方向上的误差特性,得到测量点的位置不确定性矩阵;同时,结合具体的算例给出了误差椭球可视化表达.结果表明,采用基于误差椭球理论的激光雷达测量不确定性分析方法,可充分解释激光雷达测量数据的精度问题,为进一步提高激光雷达测量和重构精度提供了有力的分析工具.

基于车载激光雷达移动测量系统的山区DEM快速更新生产研究

采用传统的数字摄影测量方法生产以及更新DEM数据的具有成图周期短、费用低、精度高等优点,是目前主要的DEM数据的生产方法。而利用移动测量车集成GPS、IMU、激光扫描仪、数码像机等光谱成像设备,作为精确、快速地获取地面三维数据的工具已得到广泛的认同与应用,结合我省地理国情普查试点项目,研究与试验利用移动测量车采集的高速公路区域点云数据,并研究利用点云数据更新变化区域DEM的技术流程和方法。从而对原始DEM进行更新并用来纠正卫星影像,比较DEM更新前后纠正的影像的精度,保证地理国情普查试点工作顺利进行。

北斗高精度定位和激光雷达测量技术的预警系统

为了提高北斗卫星导航定位和激光雷达测量的精度,降低输出信号的误码率,设计北斗高精度定位和激光雷达测量技术的预警系统,提出基于测距码和扩频码重组的北斗高精度定位和激光雷达测量算法,采用正交相移键控（QPSK）调制技术进行北斗卫星导航定位信号的抗干扰设计,根据卫星定位算法进行北斗定位和激光雷达测量预警系统设计。系统设计的硬件组成模块分AD模块、时钟模块、信号接收机模块、信号滤波模块以及中央处理器模块等,采用ADSP21160处理器系统作为预警系统的集成处理器,在嵌入式平台下进行北斗导航定位系统的集成设计。测试结果表明,采用该系统进行北斗卫星导航定位的精度较高,激光雷达测量的准确性较好,抗干扰能力较强,在高斯白噪声条件下具有较低的输出误码特性,系统的整体性能较优。

车载多普勒测风激光雷达系统的隔振设计

为了防止车载多普勒测风激光雷达运动过程中振动对系统的不良影响,保证系统测量的稳定性和精度,对车载测风激光雷达中的机柜和光学平台进行隔振设计。选用IDC公司SB型和M型金属钢丝绳隔振器分别作为机柜和光学平台的隔振器并合理布置,通过计算可得峰值响应频率都小于干扰频率,冲击位移小于隔振器最大形变量,通过隔振效率和干扰频率的关系曲线图发现隔振效率达80%以上。最后,通过隔振前后激光雷达锁频实验效果对比可以看出隔振系统安装后锁频效果有了显著提升,通过运动中测量的1 km高度径向风速正弦曲线拟合进一步验证了在运动测量中隔振设计的可靠性。

一种基于车载激光雷达技术的既有线测量方法

在既有铁路维护、管理及二线建设等工作中,为再现铁路的既有线形,需要实施既有线测量。传统的既有线测量主要依靠人工上道测量方法。随着铁路大幅提速后,车辆行车速度快、发车密度高,传统的既有线测量方法测量效率低、安全风险大的问题日益凸显。本文提出将车载激光雷达技术用于铁路既有线测量,设计了既有线车载激光雷达数据采集方案,研究了既有线信息提取方法、既有线形拟合方法等关键问题。工程应用表明,该方法可满足既有线测量要求,具有工作效率高、对铁路运营干扰少等优势。

手持激光雷达扫描系统在农村房地一体测量中的应用

农村房屋不动产登记是国家深化农村集体产权制度改革的重要基础性工作。房地一体测量成果是农村房屋不动产登记的基础数据,如何快速有效地采集大比例尺农村地籍及房屋数据,提高农村房屋不动产登记的效率,降低数据采集的成本,是测绘地理信息行业的使命和挑战。本文通过在广东、江苏的实际项目中使用手持激光雷达扫描采集农村房屋及附属的地籍空间数据和属性信息,并与传统解析法测绘相比较。结果表明:采用手持激光雷达扫描进行房地一体数据采集,能大幅度减少外业耗时,提高生产效率,降低人工成本,满足大面积房地一体项目实施需要,但是也具有前期设备投资较大等缺点。

北斗导航授时的移动激光雷达测量系统时间同步装置设计

移动激光雷达测量系统各测量传感器间的时空配准技术是整个系统设计的核心,其中时间同步问题尤为关键。针对惯导系统与激光雷达和全景相机之间的时间精确同步问题,结合北斗导航授时系统提出自行设计时间同步装置的方式,对集成激光雷达、惯性导航系统、全景相机等测绘传感器的车载测量平台,提供时空配准信息。以拥有全自主知识产权的车载移动测量系统为研究对象,通过该系统采集点云数据,使用设计生产的时间同步装置和编制的上位机软件与北斗卫星导航系统结合进行精确授时。最终时间同步精度达到了0.1μs,验证了时间同步装置设计方法的可行性。

基于激光雷达测量技术的集装箱卡车定位系统

为了实现港口堆场作业自动化,迫切需要一种快速准确的集卡定位系统。针对此需要设计了一套由运动控制卡、步进电机和2-D激光雷达组合而成的3-D激光雷达扫描系统,采用了一种多个3-D激光雷达系统协同工作的工作方式和与之相适应的改进的ICP数据处理算法以及先粗后精的分级定位方法。该系统工业性试生产的结果表明,装卸效率达到80TEU/h,精度控制在了5mm以内,首次实现了无人驾驶轨道吊车对集卡的快速准确定位。该系统对于其它领域的大型部件的检测定位也有非常重要的意义。

基于激光雷达的飞机外形测量方法

飞机装配部件具有尺寸较大且形状复杂的特点,装配后的尺寸与理论模型存在偏差,且飞机型面的测量数据量庞大,因此设计一种高效且准确的飞机外形测量方法对保证飞机装配精度至关重要。建立了激光跟踪仪与激光雷达组合的测量系统,用于完成对整机外形的测量任务。该系统包含空间系统定位、坐标系建立、站位划分以及点云密度分布方面的详细方案设计。通过对测量数据与理论模型进行对比和误差分析,验证了综合测量精度符合系统标称场控精度,进而验证了所提方法的可行性和正确性。

车载激光雷达Risley棱镜光束扫描系统

光束扫描系统是激光雷达的重要组成部分,决定了激光雷达的视场范围。为了增大视场范围同时保持一定的角度分辨率,车载激光雷达中常采用多个半导体激光器作为光源,而不同激光器的时间响应存在差异,使激光雷达的不同测距通道之间产生测距互差。Risley棱镜是一种常用的光束指向器件,具有扫描范围大、指向精度高等特点,在车载激光雷达的光束扫描上具备良好的应用前景。本文建立了Risley棱镜的光束指向角模型与扫描轨迹模型,在此基础上合理设计了扫描系统的光机结构,解决了Risley棱镜扫描不均匀的问题,用单路激光光源实现了大视场的二维扫描,水平视场角和垂直视场角分别达到360°和30.4°,当激光器脉冲重频为1MHz,扫描频率为5Hz,扫描线数为30线时,水平分辨率为0.05°,垂直分辨率为1.0°。该系统的技术指标与主流车载激光雷达相当,且消除了多路激光器之间的互差,可有效提高激光雷达的整体测距精度。

基于SSW车载激光移动测量建模系统的3D数字地图作业技术方案

为了满足日益增长的3D数字地图应用需求,更好地了解城市的多层次空间,一些城市实施了全域3D数字地图作业。3D数字地图生产中,车载移动测量是其中一项关键性任务。本文结合实例项目,提出利用SSW车载激光移动测量建模系统进行道路数据的采集及制作的技术方案。通过组合导航解算、点云纠正、影像坐标解算、影像模糊处理、点云赋色、点云去噪、Orbit GT数据制作等处理,实现了带地理参考坐标的彩色点云数据、360?全景影像数据、单个影像数据的快速制作,探索出适用城市3D数字地图生产作业的技术方案。本方案所生产成果经检验合格,并在空间数据共享平台(portal.csdi.gov.hk)上作为首批可视化三维地图数据提供给公众免费使用,受到社会各界的广泛关注和好评。本方案不仅可推动基于SSW车载激光移动测量建模系统的推广,也可为类似的城市车载移动测量作业提供有效的借鉴和参考。

AS-900HL多平台激光雷达测量系统在河道地形测量中的应用

数字城市的发展对基础数据提出更高的要求,获取地表三维空间信息的需求日渐增加。AS-900HL多平台激光雷达测量系统是一种集成高精度激光扫描仪与惯性导航的系统,可搭载在多种平台进行数据采集,具有工作效率高、扫描速度快、测点密度大、成果形式多样等特点。以鸭绿江白马浪至云峰大坝段河道地形测量为实例,对AS-900HL在河道地形测量的应用进行探讨。该河段地形高低起伏巨大,不具备直接接触测量的条件,由于对岸是朝鲜,无法登陆架设远程测量设备,也不能采用无人机航飞,属于实施难度很大的特殊河段。通过踏勘、路线设计、外业采集、内业处理和成果输出,验证了该系统在河道地形测量中的可行性。该系统适用于河道地形测量,尤其在特殊困难河段,能填补常规测量技术无法施测的空缺,可推动数字航道和数字城市建设。

基于IGS站组网的移动激光雷达测量系统整体检校

针对车载移动测量系统中激光扫描仪和载体坐标系之间存在的位置和姿态偏差,在结合常规特征点、特征面检校方法基础上,本文提出了一种带有误差改正数的位置和姿态检校方法。利用TLS获取的车载系统整体点云模型和传感器固有几何属性,获取传感器之间相对关系初值,在此基础上引入误差改正数,构建误差改正模型。在与IGS站联测的检校场中借助平面、球形标靶和平面反射标志等特征,采用最小二乘法迭代法计算误差改正数最优解,从而实现传感器快速检校。试验结果表明,该方法切实可行,检校后点云平面绝对精度和高程绝对精度分别为0.043、0.072 m,相对精度为0.018 m,满足移动测量系统数据获取的精度要求,对促进车载移动测量技术发展和应用具有重要意义。

基于下肢康复机器人的激光雷达步态测量系统

时间和空间的步态参数为步态疾病的患者在进行康复训练时,提供了重要的信息。步态测量通常使用光学动作捕捉系统和压力板等进行。然而,这些系统因其高昂的价格,较大的占地面积和需要穿戴的要求难以应用于下肢康复机器人。该研究提出了一种基于下肢康复机器人使用激光雷达传感器的步态测量系统。首先将激光的原始数据采用聚类算法将其划分为左右两腿,利用最小二乘法拟合成腿圆。然后通过找寻到的脚跟着地和脚尖离地的时间和位置来计算步态参数。最后通过光学动捕系统来验证该测量系统的有效性。结果表明,基于激光雷达的步态测量系统的测量误差较小,该系统是步态测量的有效工具手段。