(完整版)无人机激光雷达扫描系统
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
激光雷达在无人机航测中的应用优势
激光雷达在无人机航测中的应用优势无人机技术的快速发展为各行各业带来了诸多优势和创新。
在航测领域中，激光雷达技术的应用对于地图制图、地形测绘等方面具有重要意义。
本文将介绍激光雷达在无人机航测中的应用优势，并探讨其相关的技术特点和发展前景。
一、高精度测绘能力激光雷达作为一种主动遥感技术，通过主动发射激光脉冲并接收反射回来的信号，可以快速、准确地获取地面和建筑物等对象的三维信息。
相比传统的航测手段，激光雷达在测绘能力上具有突出的优势。
激光雷达系统可以获得高精度的地形模型数据，其测量误差可以控制在几毫米到几厘米之间，使得无人机航测在地图制图和地形测绘等领域具备更精准的数据支撑。
同时，由于激光雷达可以实现在单个扫描中获取大范围的地表信息，航测过程更加高效快速，大幅提升了测绘作业的效率。
二、适应复杂环境激光雷达系统的工作原理是通过激光束在大气中传播，然后被地面或其他物体反射回来，接收到的信号进行分析和处理，进而生成地面信息。
在无人机航测中，激光雷达可以通过发射的激光束穿过植被覆盖、河流湖泊等复杂环境，获取地理信息。
相比传统的摄影测量方式，激光雷达可以在遇到复杂地形和障碍物时仍然保持较高的采集效果。
在植被覆盖较为茂密的山区或林地等场景中，激光雷达可以穿透植被获取地表信息，从而提供准确的地形数据。
这使得无人机航测在森林资源管理、自然灾害监测等方面有了更广泛的应用前景。
三、实时可视化与数据集成激光雷达可以实时采集和处理数据，通过先进的算法和图像处理技术，将测量点云数据转换为三维模型或点云图像，提供给用户实时查看和分析。
这为无人机航测提供了更直观的数据呈现方式，方便用户进行实时监控和决策。
同时，激光雷达数据可以与其他航测数据进行集成，例如航空照片、卫星影像等，形成多源数据融合，提供更全面、精确的地理信息。
这种数据集成的能力使得在城市规划、水资源管理等领域中，无人机航测成为更为完善的工具。
结语激光雷达在无人机航测中的应用优势日益凸显，其高精度测绘能力、适应复杂环境的特点以及实时可视化和数据集成的优势为地理信息行业带来了革新机遇。
无人机激光测绘技术的原理与方法
无人机激光测绘技术的原理与方法无人机激光测绘技术是一种先进的测绘技术，利用激光雷达传感器通过扫描和测量地面上点的位置来获取地形和地物数据。
相较于传统的测绘方法，无人机激光测绘技术具有高效、精确、灵活性强等优势，得到了广泛的应用。
本文将介绍无人机激光测绘技术的原理与方法，并探讨其在各领域的应用。
无人机激光测绘技术的原理主要基于激光雷达测距原理。
激光雷达发射出一个脉冲激光束，并通过接收器接收回波时间，利用光速和时间差计算出距离。
通过无人机将激光雷达传感器装载在机身上，扫描地面上的点，就可以获取到地形和地物的数据。
无人机激光测绘技术的方法主要包括飞行规划、数据采集和处理等步骤。
首先，需要进行飞行规划，确定测绘区域，并规划航线、高度等参数。
然后，通过无人机携带的激光雷达传感器进行数据采集，无人机在飞行过程中通过扫描激光束获取地面上的点位置信息。
最后，将采集到的数据进行处理，包括数据过滤、配准、建模等步骤，最终生成地形和地物的测绘结果。
无人机激光测绘技术在地质勘探领域有着广泛的应用。
传统的地质勘探需要耗费大量的人力物力，而无人机激光测绘技术可以实现高效、精确的地质勘探。
通过激光雷达传感器扫描地表，可以获取到地表的地形和地物信息，对于矿区的勘探和评价具有重要意义。
同时，无人机激光测绘技术还可以应用于灾害监测和预警，通过无人机获取到的地形数据可以进行地质灾害的监测和预警，帮助相关部门及时采取措施，减少灾害损失。
此外，无人机激光测绘技术还可以应用于城市规划和土地利用调查等领域。
传统的城市规划和土地利用调查需要大量的人力投入，费时费力。
而无人机激光测绘技术可以快速获取到大范围的地形和地物数据，为城市规划和土地利用提供了准确的基础数据。
通过对采集到的数据进行处理和分析，可以评估土地资源的利用情况，有效指导城市规划。
此外，无人机激光测绘技术还可以应用于农业和林业领域。
在农业领域，无人机激光测绘技术可以用于农田的土壤调查和作物生长监测，通过获取土壤和作物的信息，可以精确地进行施肥和水分调控，提高农作物产量。
《激光雷达单轴二维扫描系统的设计》
《激光雷达单轴二维扫描系统的设计》一、引言激光雷达技术在现代科技领域中扮演着越来越重要的角色，其高精度、高效率的特性使其在自动驾驶、无人机、三维测量等领域得到了广泛应用。
本文将详细介绍激光雷达单轴二维扫描系统的设计，包括系统架构、关键技术、性能指标及其实验验证等方面。
二、系统架构设计激光雷达单轴二维扫描系统主要由激光发射器、接收器、扫描机构、数据处理单元等部分组成。
其中，激光发射器负责发射激光束，接收器负责接收反射回来的激光信号，扫描机构实现激光束的二维扫描，数据处理单元则负责处理扫描得到的数据，生成三维点云图像。
在系统架构设计上，我们采用了单轴扫描方式，通过控制扫描机构的旋转角度，实现激光束在水平方向上的扫描。
同时，通过调整激光发射器的发射角度和功率，以及接收器的灵敏度和带宽，实现对不同距离和反射面的精确测量。
三、关键技术分析1. 激光发射与接收技术激光发射与接收技术是激光雷达系统的核心技术之一。
我们采用了高功率、高稳定性的激光器作为发射器，以保证激光束的远距离传播和高精度测量。
同时，采用高灵敏度、低噪声的接收器，以提高信号的信噪比和抗干扰能力。
2. 扫描机构设计扫描机构是实现激光束二维扫描的关键部件。
我们采用了高精度的电机驱动系统，通过控制电机的旋转角度和速度，实现激光束的精确扫描。
同时，考虑到系统的稳定性和耐用性，我们还对扫描机构进行了优化设计，以提高其工作寿命和可靠性。
3. 数据处理与算法数据处理与算法是激光雷达系统的另一个重要组成部分。
我们采用了先进的信号处理算法和图像处理技术，对扫描得到的数据进行处理和分析，生成高精度的三维点云图像。
同时，我们还开发了数据可视化软件，方便用户对数据进行查看和分析。
四、性能指标激光雷达单轴二维扫描系统的性能指标主要包括扫描范围、扫描速度、测量精度等。
我们的系统具有较大的扫描范围和较高的扫描速度，可实现对较大范围的目标进行快速扫描。
同时，我们的系统还具有较高的测量精度和稳定性，可满足不同应用场景的需求。
无人机正摄影像、倾斜摄影、激光雷达技术对比分析
无人机正摄影像、倾斜摄影、激光雷达技术对比分析摘要：近年来，无人机以其机动灵活、高效快捷、精细准确等优势，被广泛应用于测绘领域。
现阶段无人机主要通过正摄影像、倾斜摄影、激光雷达三种技术得到地理信息数据，本文通过对上述三种方法的介绍、对比、分析，让大家有一个直观的认识。
关键词：正摄影像；倾斜摄影；激光雷达1.正摄影像技术1.1 正摄影像简介正摄影像技术是将航空像片（遥感影像）以像元为基础把每张像片数据纠正到数字地面模型上，消除航摄像片的倾斜误差和地形起伏引起的投影差，经过镶嵌、切割，得到数字正摄影像图（DOM）的过程。
1.2 技术特点（1）时效性好、针对性强。
传统高分辨率卫星和航拍数据，一般会面临时效性差和成本高的问题。
无人机航测可以根据测区范围预设航线进行拍摄，采集到该区域的最新影像数据，短期内提供用户所需成果。
（2）地表数据快速获取和建模能力。
系统携带的数码相机等设备可快速获取地表信息，获取高分辨率数字影像和高精度定位数据，便于进行各类环境下的系统开发和应用。
1.3 主要技术指标数码相机须经过检校，主要性能指标要求如下：面阵传感器，有效像素应大于2000万；像素2000万的影像能存储1000幅以上；快门速度应快于1/1000s；连续工作时间应大于2h；具备电子快门；机身与镜头之间应固定安装。
2.倾斜摄影技术2.1 倾斜摄影简介倾斜摄影技术通过在同一飞行平台上搭载多台传感器，同时从垂直、倾斜等不同角度采集影像，获取地面物体更为完整准确的信息。
倾斜摄影技术以大范围、高精度、高清晰的方式全面感知复杂场景，通过高效的数据采集设备及专业的数据处理流程生成的数据成果直观反映地物的外观、位置、高度等属性，为真实效果和测绘级精度提供保证。
常用的倾斜摄影技术主要采用五相机组合，一台获取垂直影像，另外四台从前后左右四个方向同时获取地物的侧视影像，可以较为完整地获取地物侧面的轮廓和纹理信息。
2.2 技术特点（1）反映地物真实情况。
无人机机载激光雷达在输电线路巡线中的应用
无人机机载激光雷达在输电线路巡线中的应用摘要：输电线路作为电力传输的一种途径，在维护人民日常生活，企业生产运行，社会长治久安扮演着重要的角色。
文中提出了一种基于机载雷达测量技术的输电线种类快速识别方法，开展输电线路树障预警工作，准确识别存在树障风险的树木类别。
关键词：机载激光雷达；输电线机载点云激光雷达（LiDAR）能够通过主动发射和被动接收激光的方法，快速获取地面物体的空间坐标信息、回波强度，其获取到的数据量大，数据形式为空间点云，能够直接反应地面物体三维空间特征。
其优良的特性使得LiDAE及机载型LiDAR在各行各业得到了广泛的运用。
1 无人机机载激光雷的主要功能与监测误差基于输电线监测的基本原理，同样适用于无人机激光雷达监测任务上。
对多个目标进行重复扫描，获取多期墩面点云或DEM数据，进而将多期点云或DEM作一阶差分运算，以获取每次间隔时间内的水准变化量。
由于无人机激光雷达扫描系统高空作业所受影响因素较多，为了获取高质量点云数据，降低系统误差，需要系统分析各误差的来源的影响因素，进而对每项干扰作出改进，提高测量精度。
飞行扫描前应对目标表面作清洁处理，在重复观测中，其航高、飞行平台与扫描设备必须是同一套设备，尽可能减小系统误差。
最后提取多期数据成果进行比对分析。
相对有人机，无人机激光雷达扫描系统在空中作业遇到的影响因素较多，主要区别是平稳性不如有人机，导致飞机与激光设备的空中姿态不稳定。
通过系统分析其误差来源，有助于提高数据精度。
具体分析，主要包括5种影响因素（1）航高因素：在保持其它参数不变的情况下，由于红外测距比例误差的存在，航高从0～1000m引起的定位误差与航高近似成线性关系。
降低航高是提高点云数据精度的一个重要途径，航高的降低还有利于地面点云密度的增大。
此外，在重复扫描作业中，应确保每次飞行的线路轨迹要一致。
（2）激光测距误差：激光测距仪本身的误差有时延估计误差和时间测量误差，激光束在传播过程中遇到地物发生散射现象，会导致激光回波信号变形，激光接收装置不能准确分辨回波信号，产生时延估计误差。
无人机激光雷达扫描在输电线路中的应用
无人机激光雷达扫描在输电线路中的应用发表时间：2019-06-06T08:54:25.440Z 来源：《电力设备》2019年第2期作者：李杰李学洪周俊[导读] 摘要：树线矛盾一直以来都是电力部门巡检关注的重点对象，当树与线的安全距离不足时，很容易引发跳闸、放电等事故。
（云南电网有限责任公司普洱供电局云南普洱 665000）摘要：树线矛盾一直以来都是电力部门巡检关注的重点对象，当树与线的安全距离不足时，很容易引发跳闸、放电等事故。
而树障处理的两大难点，一是树木到导线距离的估算，二是树障砍伐的赔偿问题。
前者可以通过技术手段来实现，后者则需要各方配合。
激光雷达技术便是近几年关于林木通道基础数据获取的先进手段，可以用来分析树线距离、林木类型、林木分布情况、林木生长阶段概况、林木覆盖面积变化情况等。
无人机机载激光雷达系统可以提供完善的林木通道普查激光雷达系统解决方案，加速对线路林木通道的优化管理和建设。
关键词：无人机；激光雷达技术；林木通道前言随着激光雷达技术的发展，无人机激光雷达系统作业逐渐成为电力巡线的新手段。
以LiAir 无人机激光雷达扫描系统为例进行阐述，以整体作业流程，包含外业数据采集，内业的数据处理、到安全距离快速检测报告生成来具体说明。
传统调查数据采集困难，能够获取的结构信息有限，而且人为主观因素对测量结果的影响大。
无人机三维激光扫描通过高精度的数据扫描，及高效的核心数据处理系统，应用电脑软件，可以提取一系列基于激光雷达点云数据的森林参数和统计变量，包括树线距离、树冠高度变量、密度变量。
快速推演不同风速、温度、覆冰等情况下，树木对线路的影响情况；了解通道林木疏密程度以及不同树龄树木的情况、推算不同树木的生长情况；获取通道及地面 DEM，实现森林结构参数自动提取以及三维场景重建，用于线路的的监控与管理。
无人机三维立体激光扫描项目进一步提高了输电线路全景可视化的应用，并结合行业特点，制定专业服务体系，全面保障输电线路全景可视化可靠、高效的运行。
无人机激光测距系统研究与应用
无人机激光测距系统研究与应用随着科技的不断进步，无人机已经成为现代军事和民用领域中非常重要的工具。
然而，无人机的使用不仅仅是简单的飞行，由于其灵活性和便捷性，它们还能用于各种目的，包括测量、摄影、监视和搜索等。
而激光测距技术之所以被广泛采用，是因为它提供了高精度的数据，并且可以在各种环境下使用。
在本文中，我们将讨论无人机激光测距系统的研究和应用。
激光测距系统概述激光测距系统使用激光束来测量目标的距离。
这种技术由于其高精度，被用于测量距离和长度的实时应用，包括建筑测量、生物医学领域、军事应用、工业制造以及许多其他应用。
当应用于无人机时，该技术的优势更为显著。
无人机可以快速、高精度地获取特定目标的数据，从而更有效地完成任务。
无人机激光测距系统结构无人机激光测距系统主要由激光发射器、激光接收器、扫描控制器、计算机和其他相关部件组成。
激光发射器会发射激光束，激光接收器会接收它们发送的光波，扫描控制器用于调节激光束的扫描方向和速度。
这些信号可以被发送到计算机，从而用于实时测量和数据分析。
无人机激光测距系统应用无人机激光测距系统可用于各种任务。
在军事领域中，它们可以用于战场环境探测和目标跟踪，同时也可应用于作战驾驶和导航系统中。
在民用领域中，无人机激光测距系统可用于建筑结构和场地测量、野外环境和地质探测等任务。
此外，激光测距系统还可以用于无人机控制和避障。
总之，无人机激光测距系统的研究和应用将继续在军事和民用领域中发挥着重要作用，随着技术不断更新，也将为更多的领域提供更多的创新性解决方案。
无人机激光雷达避障系统
无人机激光雷达避障系统作者：周生威徐康廖建新来源：《数码设计》2019年第07期摘要：本系统由采用Rplidar A2激光雷达进行障碍物探测，以机载Raspberry Pi作为地面站软件和飞行控制器的桥梁进行信息的传输，并结合slam算法自行设计一套无人机雷达避障系统。
该系统弥补了无人机通讯飞控上的缺陷及避障策略上的不完善，同时通过PC端地面站软件，获取飞行器飞行及环境监测数据，实现了对无人机的远程监测和控制，提升了无人机自动化和智能化的水平。
显然，该系统在同类产品中具有很广阔的市场，较高的实用价值，能产生较大的经济社会效益。
关键词：激光雷达;地面站;slam算法;姿态解算算法中图分类号： TN958.98;; ;文献标识码： A;; ;文章编号： 1672-9129（2019）07-0016-01Abstract ： the system is used to detect obstacles by the use of the Rplodar A2 laser radar， and the airborne Raspberry Pi is used as the bridge of the ground station software and flight controller to transmit information， and a drone radar obstacle avoidance system is designed by the slam algorithm. The system makes up for the deficiencies in drone communication flight control and the inadequacy of obstacle avoidance strategies. At the same time， the system obtains aircraft flight and environmental monitoring data through the PC terminal ground station software， and realizes long-range monitoring and control of drones. Increased the level of drone automation and intelligence. Obviously， the system has a very wide market in the same kind of products， high practical value，can produce greater economic and social benefits.Key words ： Lidar; Earth station; Slam algorithm; Attitude algorithm1 激光雷达系统RplidarA2激光雷达扫描频率10Hz，可在周围6米范围内进行360度扫描，而且相对于其它激光雷达来说成本较低，精度也可满足大部分工业级民用要求，因此，我们采用它进行无人机的雷达避障。
遥感测量中的激光雷达系统使用方法教程
遥感测量中的激光雷达系统使用方法教程遥感测量是一种通过遥感技术获取地球表面信息的方法。
激光雷达系统是其中一种常用的遥感测量工具，它利用激光束来测量地物的高程、形状和位置等信息。
本文将介绍激光雷达系统的使用方法，以帮助读者更好地理解和应用这一技术。
一、什么是激光雷达系统激光雷达系统由激光发射器、接收器、数据处理单元和地面控制单元等组成。
激光发射器发射短脉冲激光束，激光束经过地面或物体后，一部分被反射回来被接收器接收。
通过测量激光束的出射时间和返回时间差，激光雷达系统可以计算出地表或地物的距离。
二、激光雷达系统在遥感测量中的应用领域1. 地形测量：激光雷达系统可以测量地形的高程和形状，用于制图、土地规划和工程设计等领域。
2. 森林资源调查：激光雷达系统能够获取森林的地形、植被高度和密度等信息，用于森林资源调查和林业管理。
3. 建筑物测绘：激光雷达系统可以快速获取建筑物的立体模型，用于建筑设计、城市规划和文物保护等领域。
4. 水文测量：激光雷达系统可以测量水体的高程和面积，用于水资源管理、洪水预警和海岸线变化监测等。
三、激光雷达系统使用方法教程1. 准备工作：在进行激光雷达测量之前，需要先确定测量区域和测量目标，并选择合适的激光雷达系统。
同时，需要使用地面控制点或GPS等定位设备进行地理定位，以确保测量数据的准确性。
2. 安装激光雷达系统：将激光雷达系统的各部件安装在合适的位置上，确保激光发射器和接收器之间的距离和角度的准确性。
同时，还需调整和校准激光雷达系统的参数，以适应不同的测量需求。
3. 进行测量：启动激光雷达系统，根据预设的测量范围和参数，将激光束发射到目标区域，并接收反射回来的激光束。
逐点或扫面式地进行测量，记录测量结果并保存数据。
4. 数据处理：将测量得到的原始数据进行滤波和配准等处理，以去除噪声和提高数据的精度。
然后，根据需要，将数据进行可视化处理，生成高程模型、三维模型或其他分析结果。
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Li-Air无人机激光雷达扫描系统
Li-Air无人机激光雷达扫描系统可以实时、动态、大量采集空间点云信息。
根据用户不同应用需求可以选择多旋翼无人机、无人直升机和固定翼无人机平台，
可快速获取高密度、高精度的激光雷达点云数据。
硬件设备
Li-Air无人机激光雷达系统可搭载多种类型扫描仪，包括Riegl, Optech, MDL,
Velodyne等，同时集成GPS、IMU和自主研发的控制平台。
图1扫描仪、GPS、IMU、控制平台
无人机激光雷达扫描系统设备参数见表格1：
表格 1 Li-Air无人机激光雷达扫描系统
三维激光雷达扫描仪 长距扫描仪 中距扫描仪 短距扫描仪
扫描距离 920m 500m 70m
扫描精度 1cm 15cm 2cm
飞行速度 20-60km/h 20-60km/h 20 -60km/h
扫描角度 330° 360° 360°
每秒发射激光点数 50万 3.6万 70万
扫描仪重量 3.85kg 4.65kg 1kg
配备我公司自主研发的Li-Air数据处理系统
图2 八旋翼无人机激光雷达系统 图3 固定翼无人机激光雷达系统
设备检校
公司提供完善的设备检较系统，在设备使用过程中，定期对系统的各个组件
进行重新标定，以保证所采集数据的精度。
图1扫描仪检校前（左）扫描仪检校后（中）检校前后叠加图（右）
图4（左）为检校前扫描线：不连续且有异常抖动；图4（中）为检校后扫描线：
数据连续且平滑变化；图4（右）为检校前后叠加图，红线标记的部分检校效果
对比明显。
图5从左至右依次为校正前（侧视图）、校正后（侧视图）、叠加效果图
图5（左）为检校前扫描线：不在同一平面；图4（中）为检校后扫描线：
在同一平面；图4（右）为检校前后叠加图。
成熟的飞控团队
公司拥有成熟的软硬件团队以及经验丰富的飞控手，保证数据质量以及设备
的安全性，大大节约了外业成本和时间。
图6无人机激光雷达系统以及影像系统
完善的数据预处理软件
公司自主研发的无人机系统配备有成套的激光雷达数据预处理软件Li-Air，
该软件可对无人机实时传回的激光雷达数据进行航迹解算、数据生成、可视化等。
图7 Li-Air数据预处理功能
成功案例
2014年7月，本公司利用Li-Air无人机激光雷达扫描系统进行中关村软件
园园区扫描项目，采集园区高清点云以及影像数据。飞行高度200m，点云密度
约50点/平方米，影像地面分辨率为5cm。通过POS数据解算，完成对点云和影
像数据的整合，得到地形信息和DOM等。
图8软件园项目航迹信息：航迹规划图（左）；实际航迹（右）。
图9无人机激光雷达点云数据（左）；无人机影像（右）
图10无人机激光雷达点云数据
应用领域
无人机激光雷达系统作为新兴的遥感技术，其数据可以应用于；1）森林参
数估计；2）道路网络提取；3）高精地形生成；4）房屋模型提取；5）海岸线制
图；6）国土资源调查；7）工程建筑测量；8）电力巡线；9）灾害评估等方面。