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。

基于探地雷达与激光雷达的隧洞衬砌内外一体化诊断

针对输水隧洞检修天窗短、病害多、安全风险大的问题,本研究提出了一种结合探地雷达(GPR)和激光扫描(LiDAR)内外一体化的方法诊断隧洞衬砌。首先,利用LiDAR快速扫描衬砌表面,定位表面的裂缝和渗漏;而后对隧洞衬砌内部进行GPR探测,对异常区域内部是否存在分离或空洞进行成像和验证;最后,统一衬砌内外病害时空编码,联合内外病害诊断,定位危害大的发育性病害,为精确运维提供可靠依据。本研究以深圳市龙岗区某疏水隧洞为案例,检测结果表明GPR和LiDAR在病害位置、大小和严重程度方面存在一致性,证明了衬砌内外综合诊断的可行性。同时,当GPR和LiDAR检测出同一缺陷时,证明该处缺陷严重,需要进行适当维护。

基于DBSCAN聚类算法的激光扫描雷达可视化障碍物检测

针对目前障碍物检测技术中常用的热成像红外检测、摄像头检测等检测精度不高、分辨细节能力较差等问题,文章提出将三维16线激光扫描雷达作为传感器,重点介绍了如何对周围环境信息进行采集并建立三维空间模型,基于DBSCAN聚类算法,感知周围环境,完成障碍物检测。并应用python中的matplotlib模块实现数据可视化,使用Pyqt图形界面编程搭建上位机软件显示平台,完成对障碍物的实时显示。上位机平台显示结果表明,该设计可以精准地识别并区分障碍物,激光扫描雷达具有分辨率高、抗有源干扰能力强、低空探测性能好等优点,在无人驾驶、智能交通等方面应用前景广泛。

基于地质雷达与激光扫描的隧道检测现状分析

随着经济的快速发展,中国隧道建设也取得了显著进步,运营隧道的数量和规模都有了明显的增长,因此,运营期隧道的日常检测也逐渐成为大家所关注的问题。当前隧道病害检测方法主要分为无损检测和破损检测。破损检测影响隧道的使用寿命,所以目前的主要检测方法为无损检测。本文通过隧道无损检测相关文献的整理和分析,主要介绍应用比较广泛的地质雷达和比较有应用前景的三维激光扫描技术。首先,对地质雷达的发展和在国内外隧道工程中的应用情况进行介绍,分析地质雷达在实际工程应用中存在的问题,并提出相应建议;其次,介绍三维激光扫描技术的基本原理和常用设备,并对其在国内外一些隧道检测中的应用情况进行分析;最后,对两种检测技术在隧道检测过程中存在的问题进行总结,并提出合理建议。研究发现,采用单一技术进行隧道变形与衬砌表面情况检测,或只分析隧道衬砌厚度及衬砌背后的不密实情况,无法定量分析隧道在运营期的健康状况,无法实现对隧道经济、合理的养护。因此,多种隧道检测仪器联合使用将成为一种新的趋势,而地质雷达和三维激光扫描技术的联合使用可以内外兼顾,是隧道检测技术发展的一个方向。

激光SLAM技术进展

针对近年来,基于激光雷达(LiDAR)的同时定位与地图构建(SLAM)技术在激光传感器技术的更新迭代、运动估计算法的稳定性和准确性、地图优化算法的精度和一致性以及与其他多种传感器深度融合等方面虽已取得显著进展,然而面对运动场景和复杂场景时,基于点云匹配的激光雷达里程计鲁棒性较差,容易失效,大规模场景下的后端优化算法会消耗大量计算资源,无法满足实时性的要求,以及不同场景下回环检测的成本较高且易误匹配等问题,研究分析激光SLAM技术进展:阐述激光雷达系统和激光SLAM框架;并详细介绍激光SLAM的关键技术和模块,针对激光SLAM与视觉SLAM系统开展对比研究;最后结合近年来的研究成果,指出激光SLAM技术在自动驾驶、机器人导航和工业自动化领域具有巨大的应用潜力,未来的研究趋势将集中于多源传感器融合、优化策略的改进以及与场景识别和环境感知技术的结合。

基于激光测距的三维激光雷达成像系统设计

为了通过激光测距获取目标的三维图像,本文研究了三维激光雷达的基本工作原理、器件选型与集成测试,并讨论了不同测试条件对测试结果的影响。通过激光扫描识别整个测试区域中的目标,然后再根据激光光源到目标的距离信息实现目标三维结构的复现与重建。讨论与分析了该系统所需要的器件类型与参数,最终确定了系统中各模块的型号参数与特性。实验测试了不同位置的光强,结果显示,不同强度及位置对应的激光能量可以用于表示目标的三维位置坐标,验证了系统的可行性。

基于三维激光扫描的高拱坝仓面钢筋网智能识别方法

为实现高拱坝仓面混凝土智能化振捣施工,针对仓面边角区域钢筋网密布、不利于振捣棒插入的问题,提出了基于三维激光扫描的高拱坝仓面钢筋网智能识别方法。首先,通过激光雷达感知获取点云数据;然后,基于水平Azimuth和反射强度筛选点云并映射以计算其分布情况;最后,分析点云分布并建立钢筋网格点坐标,实现钢筋网智能识别。该方法在某混凝土坝工程中进行了试验验证,经检验方法可行,为钢筋网区域的精细化振捣提供了技术支撑。

基于海事VTS的智能航标船舶干预系统在500kV海南联网工程的应用

琼州海峡海床复杂,电缆采用抛石堆埋等方式敷设于海床。作为我国重要的船舶通行航道,存在船舶抛锚搁浅割裂海缆的风险。为了提前干预海缆保护区,本研究利用航标建立智能船舶干预平台,并建立“海事监控+智能海缆应急支持与决策系统”。基于5G基站平台,本研究打造了多光谱油膜智能识别船舶搁浅干预风险库和激光雷达海上船舶警示干预体系,以实现快速识别预警并建立实时船舶风险干预的战略目标。这将有助于进一步避免海缆外力破坏风险,提升海缆船舶应急处置能力。

桥梁引道诊断中的无损检测技术

简述无损检测技术在桥梁检测中的应用价值,提出探地雷达检测和激光扫描检测两项颇具代表性的无损检测技术,结合工程实例,重点探讨两项技术在桥梁检测中的应用要点,并就检测结果展开分析,以侵入性测试的方法进行验证。实践表明,在应用探地雷达和激光扫描技术后,可准确地判断桥梁质量问题,有利于质量控制工作的开展,保证桥梁施工质量。

CO_2激光抽运太赫兹成像研究新进展

为了研究基于CO_2激光抽运的远红外激光源的太赫兹2维成像方法的各自特点和今后的发展方向,在介绍CO_2激光抽运的远红外激光源的基本工作原理及美、英两国典型产品SIFlR-50FPL和FIRL100激光器的基础上,重点介绍了国内外近几年的主要成像研究成果,并对其成像特性进行了简要评述。最后总结出CO_2激光抽运太赫兹成像研究的发展趋势是大力发展能远距离成3维像的太赫兹雷达、能实时成像的焦平面探测及实时图像处理和目标自动识别系统。

扫描成像跟踪激光雷达

设计了一种基于激光图像跟踪的激光雷达系统来实现目标的跟踪测量。该系统通过激光光束二维扫描,形成包含距离和角度信息的三维图像,由测量视场内运动目标的几何中心与视场中心的角度偏差获得脱靶量,利用脱靶量驱动伺服机构使目标几何中心处于雷达扫描视场中心,从而实现目标的实时跟踪,并输出目标距离和角度信息。实测结果表明:采用设计的激光雷达系统对距离900 m的目标进行测量,测距精度优于0.25 m,角跟踪精度优于0.07°,角跟踪能力优于1.2(°)/s,实现了快速捕获目标、高精度跟踪测量和系统小型化等既定目标。

基于激光雷达的车辆跟踪与识别方法

提出了一种基于激光雷达的车辆跟踪与识别方法.该方法采用Kalman滤波实现目标跟踪,运用坐标变换法消除不同数据帧中物体形状差异对跟踪中心的影响,结合车辆矩形投影及速度特征识别车辆.针对由于遮挡或某部分反射率低而引起的目标分割现象,提出了一种结合车辆外形与轮廓特征的聚类合并算法.仿真实验表明,该算法精度高、实时性好且鲁棒性强.

基于DEM与可见光图像的机载激光成像雷达强度像仿真

激光成像雷达由于能获取目标的距离信息,因而在飞行器制导、避障、机器人导航等方面有广泛的应用前景。这里的研究目的是根据激光成像雷达成像原理进行雷达反射强度像的仿真。在仿真过程中,首先讨论激光成像雷达的强度成像方程,然后分析机载激光成像雷达的扫描成像模型。由机载激光成像雷达扫描成像模型与数字高程模型(DEM)获取成像几何关系,由与高程图配准好的可见光图像来获取目标地物的反射特性,从而获得仿真的激光雷达反射强度像;由于激光在大气中传输时不可避免地要损失,在仿真计算中考虑到激光在大气中传输时大气对激光的消光系数,因而使仿真更加逼近客观实际成像结果。从仿真的反射强度图像看,结果很理想。仿真的强度图像成功地用于激光成像雷达强度像与可见光图像的匹配导航中。 收稿日期:2003 02 19;修回日期:2004 04 13基金项目:航天支撑技术项目(41701160303)作者简介:于秋则(1974 ),男,湖南永州人,博士,主要从事图像处理与模式识别及图像匹配导航的研究。

螺旋式扫描在激光雷达系统中的仿真优化分析

在空间交会激光雷达关键部分捕获、瞄准、跟踪(APT)系统中,对天线扫描捕获技术进行了理论分析和模拟实验研究。建立了光学天线扫描捕获的理论模型,在此基础上对影响系统捕获性能的各主要参量之间的关系进行了数值仿真分析。将分行式螺旋扫描引入到激光雷达APT系统中,建立了数学模型并进行了数值仿真。根据仿真结果提出并优化了螺旋扫描方式,取得了良好的效果。

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。

基于盖革模式APD阵列的非扫描激光三维成像雷达研究综述

基于盖革模式APD阵列的非扫描激光三维成像雷达发射单个脉冲即能同时获得目标的二维信息和距离信息,在军事和民用方面都有重要应用。首先简要介绍了非扫描激光三维成像雷达的优点及采用盖革模式APD阵列的优势,然后介绍了单个APD器件的工作原理及基于APD阵列的激光三维成像的工作原理,综述了国内外以盖革模式APD阵列作为探测器的激光三维成像雷达发展现状,最后总结归纳了基于盖革模式APD阵列的激光三维成像雷达的发展趋势,分析了我国未来的发展方向。

大幅宽激光合成孔径雷达成像技术研究

激光合成孔径雷达(SAL)结合了光相干探测技术和合成孔径成像技术,其微弱信号检测能力达到光子量级、成像分辨率可以突破望远镜衍射孔径极限,可以获得高分辨率图像而不受探测距离影响。针对SAL系统在成像幅宽方面的技术短板,在介绍激光合成孔径雷达与扫描成像激光雷达(Li DAR)各自发展阶段和技术特点的基础上,该文提出合成孔径技术与激光扫描技术相结合,在实现高分辨率成像同时突破SAL技术的成像幅宽限制。通过对扫描模式下SAL信号模型分析、机载SAL外场飞行成像实验和地面目标合成孔径成图计算,该文展示了SAL在远程、高分辨率和扫描成像中的应用潜力,提出了弥补现有SAL技术在成像幅宽和作业效率方面的缺憾的方法,为SAL系统在大幅宽、高分辨率对地观测以及空天弱目标ISAL成像提供了科学技术手段。

激光成像雷达扫描性能的检测精度

为实现对激光成像雷达扫描系统性能的高精度检测,完成了激光束扫描性能检测设备的研制。对该设备的检测精度进行了分析,着重研究了提高设备检测精度的方法,根据检测设备的检测原理和使用特点,提出了在数据处理环节校正光学系统畸变和利用二次成像法精确测量光学系统焦距的方法,使检测设备对扫描角的检测精度提高一个量级,实验及分析结果表明:采用上述改善精度方法后,该设备对扫描角的检测精度可以达到1.2mrad。改进的设备可以对扫描成像激光雷达的扫描系统性能作高精度的检测。

应用于激光雷达的光学相控阵技术

以激光雷达作为主要应用背景,概述了光学相控阵技术的研究意义和研究进展。介绍了光学相控阵技术的基本原理;依据几种典型材料对光学相控阵的技术方案进行分类,并详细阐述了各种方案的机理、所涉及的关键技术和最新的研究成果;对各种方案进行了分析、对比和评价。最后,对应用于激光雷达的光学相控阵技术的发展作了展望。

二元光学技术在激光成像雷达扫描器上的应用

激光扫描技术是在巡航导弹制导中应用的CO2 激光成像雷达的关键技术之一。研制了圆盘型反射式位相计算全息光栅扫描器 ,扫描角度范围为 10°× 2°,分辨率为 64点 /行 ,衍射效率为 2 7.6%。结合CO2 激光成像雷达的特点及目前对二元光学技术理论和加工工艺的研究 ,提出 :目前的二元光学技术 ,特别是多重掩模蚀刻工艺的发展 。