全波形激光测距幅相误差改正方法
光拍法测光速的实验误差分析及方法改进
光拍法测光速的实验误差分析及方法改进刘源;郭伟盛;冯建斌;黄吉辰【摘要】传统的光拍法测光速的实验误差在0.5％到8％之间.本文通过分析产生实验误差的主要原因,总结相关文献提到的改进方法的优缺点,使用CG-IV型光速测定仪,通过改用具有光标功能的YB4325型示波器、使用Excel软件对实验数据进行处理等手段对实验进行改进.通过优化测量方法、多次实测后发现,改良后的实验得到的光速值误差均在1％以下,实验精度得到明显提高,改良效果十分理想.【期刊名称】《大学物理实验》【年(卷),期】2017(030)001【总页数】4页(P124-127)【关键词】光拍法;光速;精度;改进【作者】刘源;郭伟盛;冯建斌;黄吉辰【作者单位】上海理工大学,上海200093;上海理工大学,上海200093;上海理工大学,上海200093;上海理工大学,上海200093【正文语种】中文【中图分类】O4-33光拍法测光速是目前大学物理实验中广泛采用的方法[1]，实验采用声光频移法获得光拍，通过测量光拍的波长和频率来确定光速。
实验误差通常在2%到5%之间[2](也有文献认为误差在0.5%到8%之间波动[3])，高稳定的激光出现以后，这样的实验结果已不能满足目前人们对测量光速的精度要求。
因此，有不少学者尝试对该实验进行改进。
蔡秀峰[4]等认为产生误差的主要原因在于示波器不能准确反映实际相位变化。
对此，他们采用多次测量一个波长中的多个位置以得到对应的相位坐标，并通过摄像头采集图形后进行图像软件处理的解决办法。
这种方法确实能有效地提高实验精度，但同时也使实验操作变得十分繁琐，对仪器的要求也更高，不适用于目前普遍使用的CG系列的光速测定仪。
王林茂[5]等认为应该通过提高光拍频波的稳定性和清晰度来改进实验，因此，他们放弃使用分光镜以达到增强光强的目的，同时借鉴了蔡秀峰的方法。
但本文作者通过多次实验发现，只要光电转换器的接收角度合适，即使入射光较分散，在示波器中同样能显示出较大的幅值，即光强对观测波形的影响不大。
全波形激光测距幅相误差改正方法
全波形激光测距幅相误差改正方法全波形激光测距技术是一种高精度、高分辨率的测距方法，广泛应用于地球观测、地质勘探、环境监测、军事侦察等领域。
在实际应用中，由于各种环境因素和系统误差的影响，全波形激光测距存在着距离和幅相误差。
对于全波形激光测距的幅相误差，一种常见的改正方法是利用信号处理和数据分析技术对测距数据进行处理，从而提高全波形激光测距的精度和可靠性。
本文将介绍几种常用的全波形激光测距幅相误差改正方法，并对其优缺点进行分析和比较。
一、基于距离校正的幅相误差改正方法全波形激光测距中，幅相误差的产生主要受到信号衰减、大气折射等因素的影响。
距离校正是一种常用的幅相误差改正方法，其基本思想是通过对测距数据进行距离校正，将信号的幅相误差降低到可接受的范围内。
距离校正的具体步骤包括：1. 距离补偿：根据激光波形数据和目标之间的距离，利用光学原理进行距离补偿，使得目标反射信号的幅相误差降低到可接受的范围内。
2. 大气折射校正：针对大气折射对信号传输的影响，对测距数据进行大气折射校正，降低大气因素对幅相误差的影响。
距离校正方法可以有效改正全波形激光测距的幅相误差，提高测距精度。
距离校正方法需要对测距系统和测距数据进行较为复杂的分析和处理，且其改正效果受到环境因素和系统误差的影响较大，存在一定的局限性。
1. 滤波处理：对测距信号进行滤波处理，去除幅相误差对信号的影响，提高信号的稳定性和准确性。
基于信号处理的幅相误差改正方法具有处理简便、效果明显等优点，能够有效提高测距精度。
该方法的改正效果受到信号特性和系统参数等因素的影响，存在一定的局限性。
除了距离校正和信号处理方法外，基于数据分析的幅相误差改正方法也是一种常用的改正方法。
该方法的基本思想是通过对测距数据进行分析和处理，提取有效信息，并降低幅相误差对测距精度的影响。
常见的基于数据分析的幅相误差改正方法包括：1. 波形拟合：通过对测距波形数据进行拟合分析，提取有效信息，并降低幅相误差的影响。
全站仪测距不准的影响因素及解决方法
全站仪测距不准的影响因素及解决方法全站仪出现测距不准，误差大等问题，有时候并不是仪器的问题，而是因为使用方法和设置不当造成的。
这里和大家一起探讨一下全站仪测距不准的影响因素及解决方法！影响全站仪测距精度的几个因素1、i角（垂直角误差）2C值（水平角误差）精度；2、棱镜常数：仪器显示输入的棱镜常数必须与使用的棱镜常数一致，如不符请重新输入，使用国产棱镜的时候，棱镜常数一般为-30，尼康为+30，徕卡和中纬的特殊处理。
3、气压、温度：仪器显示的气压和温度大致和仪器所处测量地的气压和温度保持一致，如不符需重新输入，仪器自动计算ppm值。
4、测距精度（加常数、乘常数）：光波测距仪（全站仪）的测距精度统一表示如下：±（A+Bppm×D）mm D是测量距离，单位是mm；A是与测量距离长短无关的误差，就是我们通常说的加常数；B是与测量距离长短有关的误差，也就是我们通常说的乘常数。
加常数是一个固定误差，乘常数是一个随机误差。
5、补偿器精度：补偿器功能是对垂直角和水平角进行弥补，来保障全站仪在使用过程中产生偏斜时，垂直角和水平角的准确性。
6、格网因子：格网因子是指全站仪在进行坐标测量、坐标放样时的比例尺，一般比为1。
有的全站仪设置为不使用。
7、坐标输入顺序一般全站仪坐标输入方式有两种：NEZ和ENZ，实际坐标输入的方式和全站仪选的输入方式需一致，否则会出现飞点或跑点情况。
不同情况测距不准的处理方法1.一般测距时，出现一个固定误差先检查全站仪i角、2C值、棱镜常数是否正常，不正常将做相应的调整，如正常则只对加常数进行相应的调整。
如：全站仪显示加常数（仪器常数）为A，测量距离为Smm，实际距离为S′mm，则误差△S=（S-S′）mm，则加常数改为A-△S即可。
2.一般测距时，出现一个随机误差（与测距长度有关）结合固定误差，进行乘常数的调整，建议和地大测绘仪器公司维修部联系。
3.一般测距准确，坐标测量、放样不准出现这一情况，只需检查全站仪设置菜单中的格网因子和坐标输入顺序是否正确，反之则进行相应的调整即可。
5个提高测绘技术精度的常用校正与校验方法
5个提高测绘技术精度的常用校正与校验方法提高测绘技术精度一直是测绘工作者不断追求的目标。
通过常用的校正与校验方法，可以有效提高测绘技术的精度。
本文将介绍5种常用的校正与校验方法，帮助读者进一步了解测绘技术的提高方式。
一、重心法重心法是一种常用的校正与校验方法，适用于各种测量设备。
该方法通过测量物体的重心位置，进而确定其几何中心，从而校正测量设备的误差。
例如，在进行地面测量时，可以利用重心法校正测量工具的误差，提高测量结果的准确性。
通过将测量工具放置于平衡点上，测量其重心位置，再进行修正，可消除或减小测量时的误差。
二、棱镜法棱镜法是一种常用的测绘校正方法，主要用于测量光线的折射和反射情况。
该方法通过使用棱镜来改变光线传播的方向和角度，从而准确测量光线的路径和偏移情况。
例如，在进行地理测量时，可以利用棱镜法校正地球表面的测量误差，提高测绘结果的准确性。
通过测量棱镜的反射和折射情况，可以得出地球表面的真实测量数值，并进行修正。
三、等距法等距法是一种常用的测量校正方法，用于消除测量设备和被测量对象之间的误差。
该方法通过设置等距标尺或测量标尺，将被测对象划分为等距的间隔，从而准确测量其长度和间距。
例如，在进行建筑测量时，可以利用等距法校正建筑物的测量误差，提高测绘结果的准确性。
通过将标尺放置在被测对象上，测量标尺上的刻度值，并进行修正，可以消除或减小测量时的误差。
四、精度检查精度检查是一种常用的校验方法，用于验证测绘结果的准确性和精度。
该方法通过比对测绘结果与已知标准值或实际情况之间的差异，判断测绘结果的可靠性和准确性。
例如，在进行地图制作时，可以利用精度检查来校验地图上的各个位置点的测量精度。
通过与实地测量结果进行对比，可以判断测绘结果的准确性，从而进行相应的修正。
五、差分校正差分校正是一种常用的测量校正方法，主要用于消除测量设备的系统误差。
该方法通过同时使用两个或多个测量设备进行测量，并进行差分计算，从而减小系统误差的影响。
徕卡全站仪距离改正计算
徕卡全站仪距离改正计算精密距离测量中要进行距离改正，一般要进行气象改正、周期改正、加乘常数改正、倾斜改正、投影改正。
其中气象改正，不同的全站仪，其改正公式并不相同，测量气象数据的设备一般是通风干湿温度计和空盒气压计。
一、 加乘常数改正ΔD=K+S ·R ·10-6 式中 : ΔD—加乘常数改正数(mm)K---仪器测距加常数(mm)R---仪器测距乘常数(ppm)S---测量斜距(m)二、 大气改正 ΔD1、相对湿度的计算P —大气压（mb ） t —干温(℃) h—相对湿度(%) 标准气象条件：干温t 0=12℃、气压P 0=1013.25mb 、相对湿度t’0=60%A 、 湿球没有结冰水气压e=P t t t e )001146.01)((000662.0′+′−−′ae 10107.6×=′ α=''3.2375.7t t +×饱和水汽压E=10x x=7857.03.2375.7++×t t 相对湿度h=e/EB 、湿球结冰，不测湿温 水气压e=P t t ×++×+×00294.021981.011177.000068.02 饱和水汽压E=10x x=7857.03.2375.7++×tt 相对湿度h=e/E2、徕卡TPS100/1000/2000/5000系列全站仪测距波波长：λ0=0.85μm基准折射率：n 0=1.0002818ΔD=⎥⎦⎤⎢⎣⎡××+××−×+×−−x t h t P 10110126.4129065.08.2814αα 式中：ΔD—气象改正比例系数（ppm ）P —大气压（mb ）t —干温(℃)h—相对湿度(%)α--大气膨胀系数 α=1/273.16x=7857.03.2375.7++×tt 3、徕卡TPS300/400/700/1100系列全站仪A 、红外测距 测距波波长：λ0=0.78μm基准折射率：n 0=1.00028304 ΔD=⎥⎦⎤⎢⎣⎡××+××−×+×−−x t h t P 10110126.4129195.004.2834αα B 、激光测距 测距波波长：λ0=0.67μm基准折射率：n 0=1.00028592ΔD=⎥⎦⎤⎢⎣⎡××+××−×+×−−x t h t P 10110126.4129492.092.2854αα 式中：ΔD—气象改正比例系数（ppm ）P —大气压（mb ）t —干温(℃)h—相对湿度(%)α--大气膨胀系数 α=1/273.16 x=7857.03.2375.7++×tt 三、 周期改正ΔD=]3602sin['0×+λφD A式中：ΔD—周期改正数(mm)A—振幅（mm ）D’—观测斜距(m)0φ--初相角(°)λ—波长(m)四、 倾斜改正(改平)(1) 高差改平 D=22h S −式中：D—为改正后的平距（m ）S—观测斜距(m)h—高差(m) h=H 测站-H 方向(2) 天顶距改平 D=S )cos(f +•α式中： f –为地球曲率与大气折光对垂直角的修正量，恒为正a — 为垂直角（°）S—为斜距(m)其中f="2)1(ρ•−RS K K—当地大气折光系数 R—地球曲率半径（m ） ρ=206265五、 投影改正ΔD=R H R H hi H D h r i /)2(0−+++×− 式中：D—改平后的平距（m ） H i —测站点高程(m) hi—为仪器高(m) H r —方向点高程(m) R h —方向棱镜高(m) H 0—投影面高程(m) R—地球曲率半径(m)。
全波形激光雷达的波形优化分解算法
全波形激光雷达的波形优化分解算法王滨辉;宋沙磊;龚威;陈振威;林鑫;程学武;李发泉;史硕【摘要】随着数据存储能力和处理速度的提高,三维激光扫描系统逐渐具备全波形采集和分析技术.为了从全波形数据中获得脉冲时间、幅度、脉宽以及多回波分布等综合信息,波形分解成为了全波形激光雷达数据处理的关键技术之一.针对LM算法在一定程度上依赖初值,而传统激光雷达数据处理容易遗漏部分重叠的返回波,本文提出了一种改进回波分量初值设定的算法来获取回波脉冲的位置、宽度和强度.针对一套自主研发的全波形记录激光雷达演示系统进行了波形分解试验,定性和定量分析结果验证了该方法的有效性、可靠性和准确性.%With the improvement of data storage capacity and data-processing capabilities,full waveform LiDAR develops rapidly and then from waveform data abundant information about the physical characteristics of the targets can be effectively retrieved through data processing.Waveform decomposition is therefore the key to full waveform LiDAR data processing.However,the number and initial parameters of the echo components are difficult to set in waveform decomposition.Conventional decomposition methods detect echo components by peak points or using the threshold method,which may ignore some overlapping components and show low accuracy.To this end,in this paper a novel method based on LM algorithm that takes into account both peak points and inflection points is adopted and it can extract the location,amplitude and FHWM of the echocomponents,proving it is a reliable and high accurate decomposition algorithm.To further demonstrate the advantages of the suggestedmethod,waveform data measured by a full waveform LiDAR demonstration system and generated from simulation were both decomposed using the method.The results show that the suggested algorithm isefficient,promising and can effectively decompose adiacent echo components,then will improve the accuracy in the next phase of data processing.【期刊名称】《测绘学报》【年(卷),期】2017(046)011【总页数】9页(P1859-1867)【关键词】全波形LiDAR;波形分解;高斯函数;LM算法【作者】王滨辉;宋沙磊;龚威;陈振威;林鑫;程学武;李发泉;史硕【作者单位】武汉大学测绘遥感信息工程国家重点实验室,湖北武汉430079;中国科学院武汉物理与数学研究所波谱与原子分子物理国家重点实验室,湖北武汉430071;中国科学院武汉物理与数学研究所波谱与原子分子物理国家重点实验室,湖北武汉430071;武汉大学测绘遥感信息工程国家重点实验室,湖北武汉430079;中国科学院武汉物理与数学研究所波谱与原子分子物理国家重点实验室,湖北武汉430071;中国科学院武汉物理与数学研究所波谱与原子分子物理国家重点实验室,湖北武汉430071;中国科学院武汉物理与数学研究所波谱与原子分子物理国家重点实验室,湖北武汉430071;中国科学院武汉物理与数学研究所波谱与原子分子物理国家重点实验室,湖北武汉430071;武汉大学测绘遥感信息工程国家重点实验室,湖北武汉430079【正文语种】中文【中图分类】P234机载激光雷达(light detection and ranging,LiDAR)集全球定位系统、惯性导航系统和激光扫描系统于一体，是一种快速获取地表三维信息的主动式探测技术[1]。
激光测距偏移误差标定
激光测距偏移误差标定摘要：一、激光测距仪的基本原理与类型二、激光测距仪的误差来源三、激光测距偏移误差的标定方法四、激光测距仪的应用领域及精度要求五、结论正文：一、激光测距仪的基本原理与类型激光测距仪是一种利用激光作为载波，通过脉冲法或相位法等方法测定空间短程距离的便携式计量仪器。
它具有成本低廉、便于携带及准确度高等特点，广泛应用于建筑施工测量、起重机变形测量、房产测量和测绘等领域。
根据测量原理的不同，激光测距仪可以分为脉冲法激光测距仪和相位法激光测距仪。
二、激光测距仪的误差来源激光测距仪的误差主要来源于以下几个方面：1.激光测距仪自身的精度限制：激光测距仪的精度受限于其内部元件的精度，例如激光器、光电接收器、计时器等。
2.外部环境因素：激光测距仪在使用过程中，受到温度、湿度、气压、大气湍流等因素的影响，可能导致测量误差。
3.目标物体的表面特性：激光测距仪测量的目标物体表面粗糙度、颜色、反光系数等特性会影响测量结果。
4.操作者操作不当：激光测距仪的操作过程中，操作者的手法和习惯也可能引入误差。
三、激光测距偏移误差的标定方法为了减小激光测距仪的误差，需要对其进行定期的标定。
标定的方法主要有以下几种：1.采用标准距离进行标定：利用已知准确长度的标准距离进行激光测距仪的标定，通过比较测量结果与实际值，计算出误差并进行修正。
2.采用多距离点标定：在多个距离点上分别进行测量，利用最小二乘法等数学方法求解出激光测距仪的误差，并对其进行修正。
3.采用角度测量法标定：通过测量激光测距仪的仰角和俯角，结合三角测量原理，计算出激光测距仪的误差并进行修正。
四、激光测距仪的应用领域及精度要求激光测距仪广泛应用于建筑施工测量、起重机变形测量、房产测量和测绘等领域。
不同应用领域对激光测距仪的精度要求不同，一般而言，激光测距仪的精度可以达到1 毫米误差，满足各种高精度测量用途。
五、结论激光测距仪作为一种常见的测量工具，其测量误差会影响到生产建设的工程质量和贸易结算的公平合理。
激光水平仪校准精度的方法
激光水平仪校准精度的方法宝子们，今天咱们来唠唠激光水平仪校准精度这事儿呀。
咱先得知道，要是激光水平仪精度不准了，那可太影响使用啦。
比如说你想靠着它把画挂得整整齐齐的，结果因为精度差，画挂得歪歪扭扭，那多闹心呀。
那咋校准呢？有一种简单的办法呢，就是找一个相对平整的墙面。
这个墙面得是那种比较大，而且咱们肉眼看起来就比较平的哦。
然后把激光水平仪放在一个比较稳固的地方，让它朝着墙面发射激光线。
这时候呢，你可以用一把长尺子，最好是那种精度比较高的钢尺哦。
把尺子垂直地靠在墙面上，然后看看激光线和尺子边缘是不是平行的。
要是不平行，那就说明水平仪可能有偏差啦。
如果发现有偏差呢，水平仪一般都有调节的小旋钮或者螺丝啥的。
这个时候呀，你就可以小心翼翼地拧动这些调节的地方。
一边拧呢，一边观察激光线和尺子的平行情况。
就像给一个调皮的小娃娃调整姿势一样，要慢慢来，要有耐心哦。
还有一个办法呢，就是利用一些已知水平或者垂直的物体。
比如说家里的窗框呀，窗框一般都是安装得比较垂直的。
把激光水平仪对着窗框发射激光线，看看激光线是不是和窗框完全重合。
要是不重合，那也是水平仪精度有问题啦。
同样的，通过调节水平仪的调节装置来校准。
在整个校准的过程中呀，宝子们可千万要细心呢。
就像对待自己心爱的小宠物一样，要温柔又谨慎。
而且呀，校准完了之后，最好再检查个一两次，确保这个精度是真的校准好啦。
这样咱们以后用激光水平仪的时候，就可以放心大胆地让它帮我们干活儿啦，不管是装修还是搞一些小的家居布置，都能准确无误，就像有个超级靠谱的小助手在身边呢。
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全波形激光测距幅相误差改正方法
随着激光技术的发展，激光测距技术在很多领域都有着广泛的应用，例如工业自动化、航空航天、医学检测等领域。
而全波形激光测距技术是一种非常先进的激光测距技术，它
可以获得被测物体的完整反射波形，从而可以实现更加精确的距离测量。
但是，在实际的
测量过程中，由于各种因素的影响，会引起激光测距结果的幅相误差，这就需要我们进行
幅相误差的改正。
全波形激光测距仪器测量原理是将一个准确稳定、脉冲宽度很短、可重复的激光光源
对物体进行照射，被照射物体上的反射光束被接收，然后被接收系统转换为电信号。
该电
信号称为全波形信号，其包含了反射光的完整波形信息，在处理全波形信号时，需要对幅
相误差进行修正。
幅相误差产生主要是由于激光测量系统中的光路长度不稳定，导致物体发射的反射光
与本身光程差异较大，就会引起信号中的幅相误差。
为了改正幅相误差，可以采用以下两种方法：
1. 软件校正法
软件校正法是通过对全波形信号进行数字滤波、相位平移、包络修正等一些列的数字
信号处理，从而消除幅相误差。
该方法背后的原理是通过对波形信号进行分析以及利用数
字滤波器对信号进行滤波，消除不同频率分量所产生的相位偏转引起的幅相误差。
这种方
法简单易行、操作方便、成本低，但需要对幅相误差的产生机理有清晰的认识和掌握专业
的数字信号处理技术，操作不当会对测量结果产生影响。
硬件校正法是通过在激光测距仪器的光学系统中添加一些额外的光学元件来解决幅相
误差。
其中最常用的硬件校正法是采用折带器，它能够将光束分成两个相对对称的部分，
然后再将其重新合并，从而达到消除幅相误差的效果。
在折带器中，光信号经过第一次反
射后，再经过第一次前后反射后，再经过第二次前后反射后，最终回到折带器的出射口。
在这个过程中，信号的照射角度和光程长度都会发生变化，从而消除了幅相误差的影响。
总的来说，全波形激光测距幅相误差改正方法的选择应该根据测量需要、仪器配置等
情况进行综合考虑，以达到良好的测量效果。
在实际应用中，需要针对具体情况选择合适
的方法，并精心操作。