机载激光雷达系统组成讲解
激光雷达系统ppt课件
组成
机载激光雷达
测量平台
姿态测量与导航系统
激光系统
数据处理
数码相机
同步控制
惯性导航
差分GPS
激光系统
工作流程
• • 机载激光雷达测量系统的的数据采集和处理过程 （一）航飞采集激光扫描数据及数码影像 1．在航飞前要制订飞行计划。航飞计划应包括航带划分，确定飞行高度、 速度、激光脉冲频率、航带宽度、激光反射镜转动速度、数码相机方位元素 及定位、相机拍摄时间间隔等，并将各航带的首尾坐标及其他导航坐标输入 导航计算机内，在飞行导航控制软件的辅助下进行飞行作业。 2．安置GPS接收机。为保证飞机飞行各时刻的三维坐标数据的精度，需 要在地面沿航线布设一定数量的GPS基准站，同时将GPS流动站安置在飞机 上。 3．激光扫描测量。预先设置好扫描镜的摆动方向和摆动角度，当飞机飞行 时，红外激光发生器向扫描镜上不停地发射激光，通过飞机的运动和扫描镜 的运动反射，使激光束打到地面并覆盖测区，当激光束到达地面或遇到其它 障碍物时被反射回来，被一光电接收感应器接收并将其转换成电信号。根据 激光发射至接收的时间间隔即可精确测出传感器至地面的距离。 4．惯性测量。当飞机飞行时，惯性测量装置同时也将飞机的飞行姿态测出 来，并和激光的有关数据、扫描镜的扫描角度一起记录在磁带上。 5．数码相机拍摄。利用数码相机进行拍摄时，需要对其拍摄时间间隔和拍 摄位置进行控制。通常是用GPS系统进行时间和位置控制。 6．数据传输。航飞数据采集结束后，将所有的激光扫描测量数据、数码影 像数据、GPS数据及惯性测量数据都传输到计算机中，为后续数据处理作准 备。
网点的平面坐标（X，Y）及其高程（Z）的数据集，它主要是描述区域地貌形态的空 间分布，是通过等高线或相似立体模型进行数据采集（包括采样和量测），然后进行 数据内插而形成的。DEM是对地貌形态的虚拟表示，可派生出等高线、坡度图等信息， 也可与DOM或其它专题数据叠加，用于与地形相关的分析应用，同时它本身还是制作 DOM的TM, Digital Terrain Model）最初是为了高速公路的自
无人机激光雷达工作原理
无人机激光雷达工作原理
无人机激光雷达的工作原理是利用激光束与周围物体发生反射，通过计算返回时间和光的传播速度，确定目标的距离、速度和方位。
无人机激光雷达系统主要由激光传感器、惯性管理单元（IMU）、全球导航卫星系统（GNSS）接收器和嵌入式电脑组成。
其中，激光传感器由一个光发射器和一个接收器组成，会发出高频光脉冲。
当这些脉冲遇到物体时，其返回的回声将被雷达光接收器捕获并转换为数字信号。
该光在发射器与被反射的障碍物之间传播所需的时间用于测量传感器与所到达物体之间的距离。
此外，由于无人机和雷达始终在移动，因此传感器的位置也在不断移动。
计算每个反射点位置所必需的基本信息之一是雷达在拍摄时的精确位置，这要归功于惯性管理单元（IMU）提供的信息。
同时，全球导航卫星系统（GNSS）接收器用于计算系统的地理位置和发射每个激光脉冲时的精确时间，以及接收其回波。
GNSS接收器的准确性直接影响机载雷达测量。
综上所述，无人机激光雷达通过激光束与目标物体的反射，结合IMU和GNSS提供的位置和时间信息，实现对目标物体的精准距离、速度和方位测量。
军用激光雷达
激光雷达技术及其应用（一）激光, 雷达, 分辨率, 技术, 能力20世纪60年代初出现了以测距为主要功能的激光雷达，它以高角分辨率、高速度分辨率、高距离分辨率、强抗干扰能力、良好的隐蔽性，以及出色的全天候工作能力在很多领域尤其是军事领域中得到了广泛的应用。
激光雷达技术也称机载激光雷达，它是一种安装在飞机上的机载激光系统，通过量测地面的三维坐标，生成激光雷达数据影像，经过相关软件处理后，可以生成地面的DEM模型、等值线图及DOM 正射影像图。
激光雷达系统通过扫描装置，沿航线采集地面点三维数据；系统可自动调节航带宽度，使其与航摄宽度精确匹配，在不同的实地条件下，平面精度可达0.1m，采样间隔为 2～12m。
激光雷达是集激光技术、光学技术和微弱信号技术于一体而发展起来的一种现代化光学遥感手段，它使用激光作为探测波段，波长较短而且是单色相干光，凶而呈现出极高的分辨本领和抗干扰能力，为其在各方面的应用奠定了重要基础。
激光雷达探测技术不仅可以获得目标地物表面的反射能量的大小，同时还可获取目标反射波谱的幅度、频率和相位等信息，用于测速和识别移动目标，在环境、生态、通信、航天等方面有着广泛的应用。
本文重点介绍激光雷达的技术现状和应用领域。
机载脉冲式激光雷达的发展简史激光雷达的研发早在上个世纪的七十年代就开始了(Jennifer and Jeff 1999)。
最初，是由美国的航天航空总署NASA研究出了一种非常笨重的基于激光测量的设备。
尽管它非常昂贵，也只能测量放在地面上的飞机的精确的高度。
在八十年代后期，随着GPS民用技术的提高，使得GPS对位置定位的精度达到了厘米的量级。
高精度的用于记录激光来回时间的计时器和高精度的惯导测量仪（Inertial Measurement Units，IMU）的相继问世，为激光雷达的商业化打下了基础。
激光雷达工作原理激光雷达的工作原理与雷达非常相近。
由激光器发射出的脉冲激光由空中入射到地面上，打到树木上，道路上，桥梁上，房子上，引起散射。
《激光雷达简介》课件
测量范围越大，激光雷达的 探测距离就越远
测量范围越小，激光雷达的 探测精度就越高
激光雷达的分辨率是指其能够分辨的最小距离或角度 分辨率越高，激光雷达的精度和探测距离就越高 分辨率受激光雷达的硬件和软件设计影响 分辨率是衡量激光雷达性能的重要指标之一
扫描速率是指激光雷达在一定时间内能够扫描的频率 扫描速率越高，激光雷达的探测范围越广 扫描速率与激光雷达的硬件性能和算法有关 扫描速率是衡量激光雷达性能的重要指标之一
发射激光：激光雷 达发射激光束，形 成光束
接收反射：激光遇 到物体后反射，被 激光雷达接收
计算距离：通过计 算发射和接收的时 间差，计算出物体 与激光雷达的距离
生成图像：通过多次 发射和接收，激光雷 达可以生成三维图像 ，用于定位和导航
自动驾驶汽车：用于感知周围环境，实现自动驾驶 智能机器人：用于导航和避障，提高机器人自主性 测绘和地理信息：用于地形测绘、城市规划等 工业自动化：用于生产线上的物体检测和定位 安防监控：用于监控区域，实现智能安防 航空航天：用于卫星导航、空间探测等
激光雷达性能指标
测量距离：激光雷达可以精确测量物体的距离，误差范围在厘米级 测量角度：激光雷达可以精确测量物体的角度，误差范围在度级 测量速度：激光雷达可以精确测量物体的速度，误差范围在米/秒级 测量分辨率：激光雷达可以精确测量物体的分辨率，误差范围在毫米级
测量范围受到激光雷达的功率、 波长、接收器灵敏度等因素的 影响
工业监控：用 于监测生产设 备、环境、人
员等
环境监控来发展 前景
自动驾驶：激光雷达是自动驾驶汽车的关键传感器，可以提供精确的3D环境信息， 提高自动驾驶的安全性和可靠性。
北洋激光雷达 说明书
北洋激光雷达说明书北洋激光雷达是一种高精度、高分辨率的三维激光扫描系统，主要用于室内和室外的环境感知、建图和定位。
本说明书将为用户提供有关北洋激光雷达的详细说明和使用指南。
一、系统构成北洋激光雷达主要由激光发射器、接收器、光学系统、扫描控制系统、数据处理系统等部分组成。
激光发射器：北洋激光雷达采用固态激光发射器，发射波长为905nm，具有高功率、高效率、长寿命等特点。
接收器：北洋激光雷达采用高灵敏度、高分辨率的接收器，能够准确接收反射回来的激光信号。
光学系统：北洋激光雷达采用高质量的光学系统，具有高透过率、低散射率、高反射率等优点，能够保证高精度的扫描结果。
扫描控制系统：北洋激光雷达采用高速电机和精密控制系统，能够实现高速、高精度的扫描。
数据处理系统：北洋激光雷达采用高性能的处理器和专业的算法软件，能够实现快速、准确的数据处理和分析。
二、使用方法1. 连接设备：将北洋激光雷达与电脑或其他设备连接。
2. 启动设备：按下电源开关，启动设备。
3. 调整参数：根据需要，调整扫描参数，如扫描速度、扫描角度、扫描分辨率等。
4. 开始扫描：按下扫描按钮，开始进行扫描。
5. 获取数据：扫描完成后，可以通过数据接口获取扫描数据。
6. 数据处理：使用专业的数据处理软件，对扫描数据进行处理和分析。
三、使用注意事项1. 使用前，请先仔细阅读本说明书，了解设备的使用方法和注意事项。
2. 在使用设备时，应注意安全，避免直接照射人眼。
3. 在使用设备时，应注意保护设备，避免碰撞和摔落。
4. 在使用设备时，应注意环境光的影响，避免在强光环境下使用。
5. 在使用设备时，应注意保持设备干燥、清洁。
6. 在使用设备时，应避免在易爆、易燃的环境中使用。
四、使用范围北洋激光雷达主要应用于室内和室外的环境感知、建图和定位，适用于机器人导航、智能制造、智慧城市、安防监控等领域。
五、总结本说明书为用户提供了北洋激光雷达的详细说明和使用指南，希望能够帮助用户更好地理解和使用北洋激光雷达。
激光雷达系统
历史沿革
自从1839年由Daguerre和Niepce拍摄第一张像片以来，利用像片制作像片平面图(X、Y)技术一直沿用。到 了1901年荷兰人Fourcade发明了摄影测量的立体观测技术，使得从二维像片可以获取地面三维数据(X、Y、Z)成 为可能。一百年以来，立体摄影测量仍然是获取地面三维数据最精确和最可靠的技术，是国家基本比例尺地形图 测绘的重要技术。
激光雷达系统
激光探测及测距系统的简称
01 简介
03 技术发展 05 基本原理
目录
02 历史沿革 04 主要途径 06 主要用途
激光雷达LiDAR(LightLaser Detection and Ranging)，是激光探测及测距系统的简称。
用激光器作为辐射源的雷达。激光雷达是激光技术与雷达技术相结合的产物。由发射机、天线、接收机、跟 踪架及信息处理等部分组成。发射机是各种形式的激光器，如二氧化碳激光器、掺钕钇铝石榴石激光器、半导体 激光器及波长可调谐的固体激光器等；天线是光学望远镜；接收机采用各种形式的光电探测器，如光电倍增管、 半导体光电二极管、雪崩光电二极管、红外和可见光多元探测器件等。激光雷达采用脉冲或连续波2种工作方式， 探测方法分直接探测与外差探测。
基本原理
LIDAR是一种集激光，全球定位系统(GPS)和惯性导航系统(INS)三种技术与一身的系统，用于获得数据并生 成精确的DEM。这三种技术的结合，可以高度准确地定位激光束打在物体上的光斑。它又分为日臻成熟的用于获 得地面数字高程模型(DEM)的地形LIDAR系统和已经成熟应用的用于获得水下DEM的水文LIDAR系统，这两种系统 的共同特点都是利用激光进行探测和测量，这也正是LIDAR一词的英文原译，即：LIght Detection And Ranging - LIDAR。
简述激光雷达的结构、原理、分类及特点。
简述激光雷达的结构、原理、分类及特点。
激光雷达是一种利用激光技术进行距离测量和目标探测的高精度、高可靠性的雷达系统。
它具有结构简单、测量精度高、抗干扰能力强等优点，被广泛应用于无人驾驶、智能交通、机器人等领域。
本文将从结构、原理、分类及特点四个方面对激光雷达进行简述。
一、激光雷达的结构激光雷达一般由激光器、扫描装置、接收器、信号处理器等组成。
其中，激光器用于发射激光束，扫描装置用于控制激光束的扫描方向，接收器用于接收反射回来的激光信号，信号处理器用于对接收到的信号进行处理和分析。
二、激光雷达的原理激光雷达的原理是利用激光束在空间中的传播和反射来实现距离测量和目标探测。
当激光束照射到目标物体上时，一部分激光能量被物体吸收，另一部分激光能量被反射回来。
接收器接收到反射回来的激光信号后，通过计算激光束的往返时间和光速的值，可以确定目标物体与激光雷达的距离。
同时，通过对激光束的强度、频率等参数的分析，还可以获得目标物体的其他信息，如形状、速度等。
三、激光雷达的分类根据扫描方式的不同，激光雷达可以分为机械式激光雷达和固态激光雷达两种类型。
1.机械式激光雷达机械式激光雷达使用旋转镜片或机械臂等装置来控制激光束的扫描方向。
由于其结构简单、成本低廉等优点，机械式激光雷达在早期的无人驾驶、机器人等领域得到了广泛应用。
但是，机械式激光雷达的扫描速度较慢，对目标物体的探测精度也较低。
2.固态激光雷达固态激光雷达使用电子控制器控制激光束的扫描方向，不需要机械装置。
固态激光雷达具有扫描速度快、精度高、可靠性高等优点，因此在现代无人驾驶、智能交通等领域得到了广泛应用。
四、激光雷达的特点激光雷达具有以下几个特点：1.高精度：激光雷达的测量精度可以达到毫米级别，远高于传统雷达系统。
2.远距离探测：激光雷达可以在百米甚至千米的距离范围内进行目标探测。
3.抗干扰能力强：激光雷达的测量结果不受光照、雨雪等自然环境的影响，抗干扰能力强。
简述激光雷达的结构、原理、分类及特点。
简述激光雷达的结构、原理、分类及特点。
激光雷达是一种高精度、高分辨率、高可靠性的测量设备，广泛应用于自动驾驶、地形测量、工业检测等领域。
本文将从激光雷达的结构、原理、分类及特点等方面进行简述。
一、激光雷达的结构激光雷达通常由激光器、光学系统、控制系统、接收器、信号处理器等组成。
1. 激光器：激光器是激光雷达的核心部件，通常采用半导体激光器或固体激光器，能够发射高功率、高频率的激光束。
2. 光学系统：光学系统包括发射光学系统和接收光学系统。
发射光学系统负责将激光束聚焦成一束细小的光束，以便将激光束精确地照射到目标物体上。
接收光学系统负责收集目标物体反射回来的激光信号，并将其转化为电信号。
3. 控制系统：控制系统是激光雷达的智能核心，负责控制激光器的发射和接收，以及激光束的聚焦和扫描。
4. 接收器：接收器是激光雷达的另一个核心部件，负责接收目标物体反射回来的激光信号，并将其转化为电信号。
接收器的性能直接影响激光雷达的精度和分辨率。
5. 信号处理器：信号处理器负责对接收到的激光信号进行处理和分析，提取目标物体的位置、距离、速度等信息，并将其传递给控制系统进行下一步处理。
二、激光雷达的原理激光雷达的原理是利用激光束与目标物体之间的相互作用，通过测量激光束的反射或散射来确定目标物体的位置、距离、速度等信息。
当激光束照射到目标物体上时，部分激光束会被目标物体吸收，部分激光束会被目标物体反射或散射。
接收器收集到反射或散射的激光信号后，通过计算激光束的传播时间和速度，可以确定目标物体的距离和速度。
同时，通过对激光束的反射或散射特征进行分析，可以确定目标物体的位置、形状等信息。
三、激光雷达的分类激光雷达可以按照使用的激光类型、扫描方式、工作原理等多种方式进行分类。
以下是常见的分类方式：1. 激光类型：根据激光类型的不同，激光雷达可以分为固体激光雷达和半导体激光雷达。
固体激光雷达通常使用固体材料作为激光介质，具有高功率、高频率等优点；半导体激光雷达通常使用半导体材料作为激光介质，具有体积小、功耗低等优点。
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机载激光雷达系统组成讲解
机载激光雷达系统由激光发射器、接收器、控制系统和数据处理系统等部分组成。
它利用激光器产生的激光束对地面、海洋或大气中的目标进行扫描和测量，获取目标的距离、速度和形状等信息。
机载激光雷达系统具有高分辨率、高精度和广泛适应性等优点，在航空、地质勘探、环境监测等领域有着重要的应用价值。
激光发射器是机载激光雷达系统的核心部件之一。
它能够产生高能量、高频率的激光束，并将其发射到目标区域。
激光发射器通常采用固态激光器或半导体激光器作为光源，具有较小的体积和较低的功耗。
通过调节发射器的工作参数，如脉冲宽度和重复频率，可以实现对激光束的控制和调节。
接收器是机载激光雷达系统的另一个重要组成部分。
它主要用于接收目标反射回来的激光信号，并将其转化为电信号。
接收器通常包括光电探测器、光电倍增管和前置放大器等部件。
光电探测器能够将激光信号转化为电信号，光电倍增管可以放大电信号的幅度，而前置放大器则用于进一步放大电信号的强度。
通过优化接收器的设计和参数选择，可以提高激光雷达系统的灵敏度和信噪比，从而提高测量的精度和可靠性。
控制系统是机载激光雷达系统的重要组成部分之一。
它负责对激光雷达系统的各个部件进行控制和调节，以实现系统的正常运行和性
能优化。
控制系统通常由微处理器、电路板和控制软件等组成。
微处理器用于对系统进行指令的处理和执行，电路板用于连接各个部件和传输信号，控制软件则用于实现系统的自动化控制和参数调节。
通过优化控制系统的设计和算法，可以提高激光雷达系统的稳定性和性能，并实现对不同目标的自动识别和跟踪。
数据处理系统是机载激光雷达系统的另一个重要组成部分。
它主要用于对接收到的激光信号进行处理和分析，从而提取出目标的距离、速度和形状等信息。
数据处理系统通常包括数据采集卡、计算机和数据处理软件等部件。
数据采集卡用于将接收到的激光信号转化为数字信号，计算机则用于进行数据处理和算法运算，数据处理软件则用于实现数据的可视化和分析。
通过优化数据处理系统的设计和算法，可以提高激光雷达系统的数据处理速度和精度，从而满足对复杂环境中目标的实时监测和分析需求。
机载激光雷达系统是一种利用激光技术实现对地面、海洋或大气中目标进行扫描和测量的重要设备。
它由激光发射器、接收器、控制系统和数据处理系统等部分组成，具有高分辨率、高精度和广泛适应性等优点。
机载激光雷达系统在航空、地质勘探、环境监测等领域有着重要的应用价值，并为相关领域的研究和发展提供了有力支持。