UAV LiDAR在煤矿开采沉陷监测中的应用

煤炭资源是我国的主体能源,煤矿开采引起的地表沉陷严重影响着人类的安全生产和生活。传统的岩石运动观测方法速度慢且费力,而合成孔径雷达干涉测量(InSAR)等方法的精度相对较低。本文针对地表开采沉陷变形效率低、灵活性差的问题,采用无人机机载激光雷达(LiDAR)技术进行监测,分析了数据获取流程,研究了数据处理方法,得到了地表沉降点云模型。经验证,点云数据成果平均中误差为0.023 m,满足精度要求,验证了机载LiDAR进行开采沉陷测量的可行性。

人工等离子体云团与无人机群的散射研究

电离层中释放的金属蒸气产生人工等离子体云团,其可显著改变无线电波传播。本文利用几何绕射理论(geometrical theory of diffraction, GTD)和有限元法(finite element method, FEM)相结合的方法,给出了经由天线、人工等离子云团和无人机(unmanned aerial vehicle, UAV)群组成的传播链路中信号强度计算方法。利用30~70 MHz甚高频(very high frequency, VHF)信号研究人工等离子体云团与UAV群的复合散射特性,得出如下结论:接收功率随着信号频率增加呈下降趋势;当机群由N架UAV构成时,阵因子迭加使机群雷达散射截面(radar cross section, RCS)出现一定的起伏,同相迭加时,接收功率可比单个UAV高约20lg N dB;利用人工等离子体云团散射可实现VHF频段用于对米级尺度RCS目标进行超视距探测,有助于解决紧急情况下电离层扰动对高频探测的不利影响。

BIM 技术在地下管廊与市政配套工程中应用价值分析

市政领域需要协调的专业很广,无论是市政与路桥、景观与道路、地下管线与地下管廊,可以说,BIM技术可以贯穿设计、施工、运维的全过程,为多专业协同工作提供了可能。本文按照设计到竣工的全过程为时间线,将探索的技术应用点串联成伴随全过程的工作流程,由浅入深地阐述BIM技术在地下管廊与市政配套工程中的应用价值,为建筑业的产业升级提供一定的技术支持与数据支撑。

利用无人机机载雷达测量进行输电线路竣工通道检测分析

通过应用案例证实了利用无人机机载雷达测量技术用于输电线路竣工通道检测的可行性,通过对点云数据的分类、建模及分析,实现了输电线路通道危险点的自动识别,通过林木分析、交叉跨越分析等,为输电线路的竣工通道验收提供数据支持,保障线路运行安全。根据项目实际应用情况指出了当前操作中存在的不足和未来研究的方向。

无人机LiDAR在山洪灾害调查中的关键技术及应用

无人机激光雷达具有机动灵活、高效快捷等优势,可在山洪灾害调查中进行应用,为灾害频发区提供重要的基础资料。首先总结给出了一套由无人机激光雷达点云数据获取山洪灾害调查要素的完整流程,然后对流程中涉及的关键技术进行了简要介绍,并基于给出的流程进行了山洪灾害调查软件的开发,最后以栾川县陶湾试点小流域为例进行了应用示范,实现了该区域调查要素的批量全自动提取并获得了较好的提取结果。

基于某无人机平台的测云雷达结构动力学分析

采用有限元方法对装载于某无人机平台的测云雷达结构进行动力学分析研究。针对具体的机载平台讨论振动环境对雷达结构的影响,依据GJB150.16计算振动的加速度功率谱密度值,并以此为有限元分析的输入,进行雷达结构的模态分析、随机振动分析,又依据GJB150.18中的激励波形进行冲击响应分析,得到结构的应变及应力响应,为该型无人机载测云雷达总体结构的刚强度设计提供了重要的理论依据。

基于Alpha-shape算法的无人机雷达空间建模方法

为了使用四旋翼无人机搭载二维激光雷达进行空间环境探测与建模,设计了无人机LIDAR(Light Detection and Ranging)探测方案,提出了基于欧式聚类与Alpha-shape算法的点云数据建模方法。以室内环境建模为例,通过无人机LIDAR测得室内多位置、多高度的平面点云数据。根据室内环境点云数据分块聚集的特性,对数据进行统计滤波消噪,并采用欧式聚类算法对点云数据进行聚类,对每个聚类分别选取合适的参数α绘制其Alpha-shape图形。对于采样高度均匀、雷达扫描频率稳定的点云数据,考虑到无人机激光雷达的数据特点,以每个聚类中点的数量和其包络在x-y平面的投影面积为参数,结合测量经验提出了α的计算式。利用此方法可以实现使用二维激光雷达进行空间建模,相较于使用三维激光雷达成本更低,测量更灵活。

基于激光雷达技术的无人机电网基建管控系统

针对传统人工肩扛经纬仪的输电线路测量方法效率和精度较低的问题,提出基于激光雷达的无人机电网基建管控系统。该系统包括飞行设计、数据采集、数据预处理、数据后处理和三维建模等流程。首先,使用无人机和激光雷达采集输电线路与塔杆数据;然后,分别使用数据预处理和后处理技术来修正激光雷达的测量误差以及分类点云数据,以提高测量精度;最后,导出生成的DOM,DSM文件和三维仿真模型以保存测量数据。仿真测试结果表明,该系统具有较高的测量效率及精度,可以满足电网快速发展的需求。

基于迭代最近点的井下无人机实时位姿估计

:针对煤矿井下无GPS信号、低照度、结构化环境等特点,提出了一种基于迭代最近点(ICP)的井下无人机实时位姿估计方法。通过建立四旋翼无人机运动模型与机载激光雷达观测模型,将煤矿井下四旋翼无人机位姿估计问题转换为机载激光点云数据的扫描匹配问题。用三维激光雷达作为四旋翼无人机机载环境测量传感器,得到无人机当前位姿下的观测点云数据;以第1帧位置为初始位,通过ICP方法得到连续2帧点云数据之间的相对变换矩阵,迭代求解连续关键帧点云数据,得到煤矿井下四旋翼无人机实时位姿估计结果。采用滤波与下采样方法对点云数据进行优化,加速变换矩阵的求解,满足四旋翼无人机位姿估计实时性需求。实验结果表明,基于ICP的井下无人机实时位姿估计方法能够快速、有效地求解四旋翼无人机位姿,相比于正态分布变换方法,ICP方法更适用于煤矿井下四旋翼无人机的实时位姿估计。

激光雷达技术在河南栾川县山洪灾害调查中的示范应用

机载Li DAR技术获取地面三维地物信息快捷、高效,近年来发展迅速,应用广泛。介绍了无人机雷达技术的航测技术流程,结合山洪灾害调查评价的应用需求,论述了激光点云数据的分类方法,数字高程模型(DEM)制作方法,河道断面批处理方法,居民户位置和高程的自动提取方法等应用关键技术,并以栾川县2个山洪灾害典型小流域为例,开展了示范应用。研究表明,无人机激光雷达测量技术获取数据速度快、精度高,能够满足山洪灾害调查的工作要求,为全国无资料地区山洪灾害调查工作提供了新技术的应用示范,将在全国山洪灾害调查工作中发挥巨大作用,具有较大的应用前景。

无人机影像融合激光雷达数据在测制大比例尺地形图中的应用

以广西武宣濠江两段长度约23.2 km的河道整治项目为例,介绍使用飞马D2000无人机高精度数字航摄和激光雷达技术在水利工程测量快速完成大比例尺地形图及附属产品TDOM和三维实景模型施测过程管理及水利工程实际应用成果,对项目中所解决的生产技术问题以及创新型应用进行深入探讨。

基于无人机搭载激光雷达的输电线路智能巡检研究

为了提升输电线路智能巡检效果,提出了基于无人机搭载激光雷达的输电线路智能巡检方法。无人机搭载激光雷达采集线路点云数据,通过构建金字塔分档管理点云数据,对数据进行预处理去掉粗差点,均匀化抽稀点云数据;通过分析抽稀后点云数据的多尺度特征,设计多尺度分类器,实现点云数据自动分类;根据点云数据分类结果,分析输电线路的当前工况、最大工况与导线风偏角,完成输电线路智能巡检。实验证明:该方法可精准分类点云数据;有效巡检当前工况的垂直、净空距离,判断出存在缺陷的线路区域,具备较优的智能巡检效果。

无人机激光雷达技术在襄阳至荆门铁路中的应用

介绍了无人机激光雷达技术的工作原理以及应用方法。以襄阳至荆门铁路工程项目为例,本文阐述了该技术在铁路勘测设计中的具体应用流程,论证了无人机激光雷达技术在铁路勘测中的优越性。

利用无人机技术的高陡边坡孤立危岩体识别

在水利水电工程建设中,快速、准确、便捷地识别高陡边坡危岩体十分重要。无人机搭载激光雷达可以快速获得大面积高密度的高陡边坡点云数据。首先利用获取的点云数据提取地面点后进行平滑去噪,通过几何特征提取边缘点云后聚类,形成待分类的对象;然后将聚类后的点云进行三维重构,生成数字高程模型(digital elevation model,DEM),通过危岩体的空间特征提取孤立危岩体;最后将该方法应用到两河口水电站枢纽区两岸边坡的孤立危岩体勘测上。结果表明,无人机搭载激光雷达可以准确、快速获取大面积高陡边坡的空间坐标数据,进而获取危岩体的空间信息;基于DEM可得到面积、倾角、最大高差等特征组合,从而快速有效地提取孤立危岩体。该方法具有比较强的适用性和可靠性,有助于高陡边坡孤立危岩体的快速识别。