激光雷达激光器的扫描方式

激光雷达激光器的扫描方式

目前市场上的脉冲式激光器有四种扫描方式

1.振荡（或钟摆）式（Oscillating Mirror）

2.旋转棱镜式(Rotating Polygon)

3.章动（或Palmer）式(Nutating Mirror,or Palmer Scan)

4.光纤扫描式（Fiber Switch）

钟摆扫描方式

原理：光直接入射到反射平面镜上，每一个钟摆周期在地面上生成一个周期性的线性图案，Zig-Zag型，或称为之字形。

生成厂家：Optech和徕卡公司

钟摆扫描时，反射镜面需要在一秒内振荡数百次，同时要不断地、循环地从一端开始启动，加速、达到钟摆的最低点后，减少，直到速度为零，到达钟摆的另一端。因此它的扫描方向是左右两个方向的。

优点：

1.对于扫描视窗角（FOV），扫描速度有多种选择，使得地面的覆盖宽度和激光点密度的选择有较多的机会；

2.大的光窗数值孔径；

3.较高的接受信号比。

弱点：

1.由于在一个周期内，不断地经历了加速、减速等步骤，因此，所输出的激光点的密度是不均匀的。这种不均匀性在扫描角度很小（如+-2°）时，因为过程短，并不显著；当扫描角逐渐增大，大到+-4°时，不均匀性会越来越显著；

2.由于反射镜的加速/减速，造成了激光点的排练一般是在钟摆的两端密，中间疏。而中间的数据是更受关注的。由于在钟摆的两端，镜面的摆动速度较低或停止，并扫描两次，因此所得的数据精度差，需要剔除，约占总数据的10%，如扫描角为+-22.5°，只选取+-20°；

3.由于不断地变化速度，造成了机械的磨损，使得IMU的配置发生了漂移，依次每一次飞行前都需要进行“boresight”检校飞行；

4.消耗更多的功率。

旋转棱镜式扫描

原理：激光入射到连续旋转的多棱镜的表面上，经反射在地面上形成一条条连续的、平行的扫描线。

激光器生产厂家:Riegl

激光雷达生产厂家：IGI,TopoSys,FliMap,iMAR,Fugro/Chance

优点：

1.需要的功率小；

2.棱镜旋转的角速度不变，使得激光点的密度均匀，尤其是沿飞机飞行的方向的线间距完全相同。

缺点：

1.因为使用了对眼睛安全的长的波长，为了减少色散度，选择了较小的光窗数值孔径，一般为5厘米；

2.因为在光通过每一个多棱镜的表面时，都会经历一段较短的不能接受光信号的时间，相对低的反射信号接收比。最大信号接收比一般低于70%。

钟摆式扫描与旋转棱镜式扫描的激光点密度的比较

一般地，钟摆式扫描的信号接收比最大在83%左右，但是要扣除约10%左右的钟摆端的数据，因此，最后获得的信号接收比最大大约在75%左右。

旋转棱镜式扫描的信号接收比最大大约在67%左右。

如果激光器的最大发射频率相同的情况下，钟摆式扫描的信号接收比要比旋转棱镜式扫描的多8%。但是，如果最大发射频率不同，如Riegl的LMS-Q560的最大发射频率是240，000赫兹，而徕卡和Optech的最大发射频率约为150，000赫兹。在同样的飞行高度和速度等条件下，Riegl的激光器的信号接受为160，000赫兹，而徕卡和Optech的仅为112，000赫兹。具体的数据还要考虑飞行的速度、飞行的高度、地面的地形地貌、地面物的反射系数等。

激光雷达高速数据采集系统解决方案

激光雷达高速数据采集系统解决方案 0、引言 1、 当雷达探测到目标后, 可从回波中提取有关信息，如实现对目标的距离和空间角度定位,并由其距离和角度随时间变化的规律中得到目标位置的变化率，由此对目标实现跟踪; 雷达的测量如果能在一维或多维上有足够的分辨力, 则可得到目标尺寸和形状的信息; 采用不同的极化方法，可测量目标形状的对称性。雷达还可测定目标的表面粗糙度及介电特性等。接下来坤驰科技将为您具体介绍一下激光雷达在数据采集方面的研究。 1、雷达原理 目标标记： 目标在空间、陆地或海面上的位置, 可以用多种坐标系来表示。在雷达应用中, 测定目标坐标常采用极(球)坐标系统, 如图1.1所示。图中, 空间任一目标P所在位置可用下列三个坐标确定: 1、目标的斜距R； 2、方位角α；仰角β。 如需要知道目标的高度和水平距离, 那么利用圆柱坐标系统就比较方便。在这种系统中, 目标的位置由以下三个坐标来确定: 水平距离D，方位角α，高度H。 图1.1 用极(球)坐标系统表示目标位置

系统原理： 由雷达发射机产生的电磁能, 经收发开关后传输给天线, 再由天线将此电磁能定向辐射于大气中。电磁能在大气中以光速传播, 如果目标恰好位于定向天线的波束内, 则它将要截取一部分电磁能。目标将被截取的电磁能向各方向散射, 其中部分散射的能量朝向雷达接收方向。雷达天线搜集到这部分散射的电磁波后, 就经传输线和收发开关馈给接收机。接收机将这微弱信号放大并经信号处理后即可获取所需信息, 并将结果送至终端显示。 图1.2 雷达系统原理图 测量方法 1）.目标斜距的测量 雷达工作时, 发射机经天线向空间发射一串重复周期一定的高频脉冲。如果在电磁波传播的途径上有目标存在, 那么雷达就可以接收到由目标反射回来的回波。由于回波信号往返于雷达与目标之间, 它将滞后于发射脉冲一个时间tr, 如图1.3所示。 我们知道电磁波的能量是以光速传播的, 设目标的距离为 R, 则传播的距离等于光速乘上时间间隔, 即2R=ct r 或 2 r ct R

自制低成本3D激光扫描测距仪(3D激光雷达)

来自CSK的低成本3D scanner。Very Impressive！ 在开始介绍原理前，先给出一些扫描得到的3D模型以及演示视频，给大家一个直观的认识。视频链接 相关的图片： 扫描得到的房间一角(点击查看原始尺寸) 扫描的我(点击查看原始尺寸)

扫描仪实物 本文结构 1. 简单介绍了激光雷达产品的现状 2. 激光三角测距原理 3. 线状激光进行截面测距原理 4. 3D激光扫描仪的制作考虑 5. 参考文献 简介-激光扫描仪/雷达 这里所说的激光扫描测距仪的实质就是3D激光雷达。如上面视频中展现的那样，扫描仪可以获取各转角情况下目标物体扫描截面到扫描仪的距离，由于这类数据在可视化后看起来像是由很多小点组成的云团，因此常被称之为：点云(Point Clould)。 在获得扫描的点云后，可以在计算机中重现扫描物体/场景的三维信息。 这类设备往往用于如下几个方面： 1) 机器人定位导航 目前机器人的SLAM算法中最理想的设备仍旧是激光雷达(虽然目前可以使用kinect，但他无法再室外使用且精度相对较低)。机器人通过激光扫描得到的所处环境的2D/3D点云，从而可以进行诸如SLAM 等定位算法。确定自身在环境当中的位置以及同时创建出所处环境的地图。这也是我制作他的主要目的之一。 2) 零部件和物体的3D模型重建

3) 地图测绘 现状 目前市面上单点的激光测距仪已经比较常见，并且价格也相对低廉。但是它只能测量目标上特定点的距离。当然，如果将这类测距仪安装在一个旋转平台上，旋转扫描一周，就变成了2D激光雷达（LIDAR）。相比激光测距仪，市面上激光雷达产品的价格就要高许多： 图片: Hokuyo 2D激光雷达 上图为Hokuyo这家公司生产的2D激光雷达产品，这类产品的售价都是上万元的水平。其昂贵的原因之一在于他们往往采用了高速的光学振镜进行大角度范围(180-270)的激光扫描，并且测距使用了计算发射/反射激光束相位差的手段进行。当然他们的性能也是很强的，一 般扫描的频率都在10Hz以上，精度也在几个毫米的级别。 2D激光雷达使用单束点状激光进行扫描，因此只能采集一个截面的距离信息。如果要测量3D的数据，就需要使用如下2种方式进行扩充： 1. 采用线状激光器 2. 使用一个2D激光雷达扫描，同时在另一个轴进行旋转。从而扫描出3D信息。 第一种方式是改变激光器的输出模式，由原先的一个点变成一条线型光。扫描仪通过测量这束线型光在待测目标物体上的反射从而一次性获得一个扫描截面的数据。这样做的好处是扫描速度可以很快，精度也比较高。但缺点是由于激光变成了一条线段，其亮度(强度)将随着距离大幅衰减，因此测距范围很有限。对于近距离(<10m)的测距扫描而言，这种方式还是 很有效并且极具性价比的，本文介绍的激光雷达也使用这种方式，

无人机激光雷达扫描系统

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 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。

激光雷达与激光成像雷达

激光雷达与激光成像雷达 一、激光雷达与激光成像雷达 一、激光雷达与激光成像雷达 人通过感觉器官感知，认识外部世界的一切。用耳朵听音乐、话音、机器的轰隆声、钟声、铃声等一切通过声音传递的信息；用手感觉温度、物体的硬软以及物质的存在；用眼睛观察外部世界的形状、颜色、运动状态、速度、位置、识别物体的种类等等。人的眼睛之所以可以看见外部世界，是因为太阳光谱中的可见光照射在物体上反射的结果。那么除了“可见光谱”之外还存在别的“不可见的光谱”吗？事实上，广义的光谱按频段的不同，有大家所熟悉的电磁波、远红外、近红外、可见光、紫外光谱，而可见光谱区中，红色的光波长最长，紫色的波长最短。而且人们已经发现不同的物质辐射不同的谱线，在特定的条件下还可以只辐射某一单一波长的谱线，当其人们发现不可见光谱区中的单一的光谱谱线具有可贵的特性的时候，就力图去产生、开发、利用这种单一光谱谱线，由此产生了激光及用于不同场合的激光系统。 视觉引发人们的形象思维，眼睛从外界事物所获取的信息量大，直接而快速，是其他感觉器官所不能代替的，这也就是古人所说的“眼见为实”的深切内涵。正是因为这个道理，人们不愿受限于“可见光”的可见，而想去探求自然光条件下所看不见的东西，如想在漆黑的夜晚，去观察外部世界，就开发出了“夜视仪”。被动“红外热成像仪”也不是依赖于可见光的反射特性去观察变幻莫测的外部世界的，而是依赖于物体本身的热辐射，无论白天或黑夜都可以用以观察人类世界的一切，而且已经是超视距的。目前最新的热成像仪，1ms内热敏成像。红外成像高速测温用来检测来复枪，其射出的弹头在弹道上飞行速度为840m/s，弹头距枪口0.914 4m处的热成像还能分辨出弹头上不同部位摩擦热的温差。 遥感仪则可以依据物体本身的辐射谱线，包括电磁波段与红外光区，远距离成像，把肉眼原本看不见的自然变化，转化为可见，以照片的形式或屏幕显示的图像，甚至动态图像的形式展现出来，这就是当今人们感兴趣的可视化技术。人们力图从各个领域做这方面的研究和开发应用。 通过眼睛人们能够确定方向——定位，作为控制手的动作的依据，当然这是受限于“视距”之内的，通过望远镜可以延伸视距；但是“定位”的精度达不到人们通用目的需要，所谓“差之毫厘，失之千里”。雷达满足了远距离定位和精度的要求，雷达源于英文Radio Detection And Ranging的缩写RADAR，于1935年问世。 当其“激光”这种波长处于红外光谱波段的“激光光源”被研究出来之后，人们自然想到利用微米波段（红外光谱波段）的光波作为信息的载体去探测、获取其他手段难于探测、观测到的目标的信息。激光雷达研制成功后，相继激光成像雷达应运而生。激光雷达的英文名字“LADAR”是Laser Detection And Ranging的缩写。激光雷达的研究是从目标探测和测距入手的，早期（1962～1976年）的研究系统被称为光雷达（Optical RADAR），并命名为LIDAR（Light Detection And Ranging）。可以说军事应用对测量系统精确度的要求日

机载激光雷达扫描仪RIEGL VQ-480

Preliminary System Configuration 10/08 Scanner Basic Configuration Part-No. 21R09-00-106-00 Airborne Laser Scanner RIEGL VQ-480 Part-No. 21R09-00-006-00 ? Laser transmitter & receiver front end ? Motorized mirror scanning mechanism, FOV 60° ? Signal processing electronics with echo digitization and online waveform analysis ? Internal power supply electronics, input voltage 18 – 32 V DC Detailed specifications and laser classification according to the latest datasheet RIEGL VQ-480. Electrical Interfaces, integrated ? TCP/IP Ethernet Interface, providing smooth integration of the RIEGL VQ-480 data into a 10/100/1000 MBit/sec, twisted-pair (TP) Local Area Network (LAN). The scanner acts as a server allowing remote configuration and data acquisition via a platform-independent TCP/IP Ethernet Interface. Serial RS232, 19? .2 kBd, for data string with GPS time information for ? TTL input for 1 PPS Sync Pulse synchronization Mechanical Interfaces, integrated ? 2 mounting brackets with 6 x M6 thread inserts for mounting of the laser s 3 x M6 thread inserts in the bottom plate, rigidly couple canner ? d with the internal nting of the IMU sensor 6 thread inserts on top mechanical structure for mou ? 3 x M Cables Part-No. 02Z03-02-003-00 TCP/IP Cable M12-M12, 3 m ?? Part-No. 02Z03-01-001-00 TCP/IP Cable M12-RJ45, 0.3 m ? Part-No. 02Z03-01-002-00 TCP/IP Cable M12-RJ45 cross over, 0.3 m Part-No. 02Z03-02-032-00 Serial Data and PPS Cable to GPS receiver, 5 m ? Part-No. 02Z03-02-033-00 Power Supply Cable, 2 pole, 5 m ?

主动成像激光雷达

第37卷，增刊 红外与激光工程 2008年9月 V ol.37 Supplement Infrared and Laser Engineering Sep. 2008 收稿日期：2008-09-22 作者简介：杨鹏（1981-），男，河南南阳人，博士研究生，主要从事光电位移测量光电研究。Email:rocyangpeng@https://www.wendangku.net/doc/af5090960.html, 导师简介：艾华（1961-），男，吉林长春人，研究员，博导，主要从事光电位移测量、光电测控研究。Email:aih ◎https://www.wendangku.net/doc/af5090960.html, 主动成像激光雷达 杨 鹏1,2，王宇志1,2，李 琳1,2，艾 华1 （1.中国科学院长春光学精密机械与物理研究所， 吉林 长春 130033； 2.中国科学院研究生院， 北京 100039) 摘要：主动成像激光雷达由系统本身提供照明，不必再依赖太阳角，可全天候工作，具有远距离、高分辨率、三维成像能力。特别是具有目标探测、识别和辨识等方面的超强能力，战场上在预警、信息获取、目标监视和侦查方面有很重要的应用。介绍了两种不同体制主动成像激光雷达：一种是采用相干成像合成孔径红外激光雷达，另一种是采用孔径平面散斑强度信息成像激光雷达。阐述了两种不同体制主动成像激光雷达的原理、特点和研究现状，并对其关键技术和应用前景进行了简要的分析。 关键词：激光雷达； 合成孔径； 散斑成像； 相干探测 中图分类号：TN958.98 文献标识码：A 文章编号：1007-2276(2008)增(激光探测)-0115-05 Active imaging ladar YANG Peng 1,2 ,WANG Yu-zhi 1,2, LI Lin 1,2 , AI Hua 1 （1. Changchun Institute of Optics, Fine Mechanics and Physics, Chinese Academy of sciences, Changchun 130033, China ； （2. Graduate School of the Chinese Academy of sciences, Beijing 100039, China ） Abstract: Active imaging ladar, because they provide their own illumination, are capable of operating 24 hours a day and are not dependent upon the angle of the sun. They can provide ultra-high resolution and three-dimensional imaging at long range. These capabilities would be promising in target detection and remote sensing and mapping. These capabilities would improve Battlefield Awareness (BA) and provide persistent Intelligence, Surveillance, and Reconnaissance (ISR) to perform target detection, recognition, and identification. This paper discusses two different approaches to active optical imaging. One is a coherent approach that uses synthetic aperture techniques with infrared laser radar, and another approach uses only the intensity of the speckle pattern in the aperture plane. Two different approaches to active optical imaging are introduced. The principle, advantage and progress of these two ladar systems are described. The key techniques and application prospect of them are also briefly discussed. Key words: Ladar; Synthetic aperture; Speckle imaging; Coherent detection 0 引 言 主动成像激光雷达工作在光学波段，其工作波长 远小于普通微波雷达，因此可以获得高分辨率的目标图像，这些图像看起来更自然、更容易理解，因此，其在军事侦察和遥感测绘等方面具有广阔的应用前景。主要介绍了两种不同体制的成像激光雷达，都具

一种激光雷达复合式扫描方法及试验_马辰昊

第44卷第11期红外与激光工程2015年11月Vol.44No.11Infrared and Laser Engineering Nov.2015一种激光雷达复合式扫描方法及试验 马辰昊，付跃刚，宫平，欧阳名钊，张书瀚 (长春理工大学光电工程学院，吉林长春130022) 摘要：传统激光雷达系统中，固态激光光源的重复频率和扫描系统的扫描带宽、精度均制约着系统成像。为提高激光雷达的成像精度，首先，在激光光源上采用经EDFA放大后的DFB高重频激光光源。其次，提出了一种PZT与振镜相结合的两级复合式激光扫描方法，利用PZT对小视场范围进行精细扫描，利用振镜对PZT的扫描视场和接收视场进行偏转完成粗扫描，在提高激光雷达扫描精度的同时拥有较大的扫描视场。最后，经试验所设计的复合式扫描激光雷达的方位角为±99mrad，俯仰角为±49.5mrad，角分辨率达到0.1mrad，测距精度达到0.159m。 关键词：激光雷达；视场拼接；振镜 中图分类号：TN247文献标志码：A文章编号：1007-2276(2015)11-3270-06 A composite scanning method and experiment of laser radar Ma Chenhao,Fu Yuegang,Gong Ping,Ouyang Mingzhao,Zhang Shuhan (School of Opto-Electronic Engineering,Changchun University of Science and Technology,Changchun130022,China) Abstract:In traditional laser radar system,the imaging is influenced by repetition rate of selected solid-state laser as well as scanning bandwidth and scanning precision in the laser scanning system.In order to improve the scanning bandwidth and precision,DFB high-repetition-rate semiconductor laser which was amplified by EDFA was adopted as the laser source firstly.Secondly,a two-stage composite laser scanning method had been proposed with combination of PZT and galvanometer.PZT got on meticulous scanning in small areas,then galvanometer was used to deflect and finish coarse scanning on the PZT scanning field and receiving the field.The scanning accuracy had been raised and the scanning field of laser radar had been expanded simultaneously.At last,azimuth of composite scanning laser radar is±99mrad,pitch angle is±49.5mrad.Angular resolution can measure up to0.1mrad,and the ranging precision can reach0.159m. Key words:laser radar;field joint;galvanameter 收稿日期：2015-03-21；修订日期：2015-04-23 基金项目：国家自然科学基金(61108044) 作者简介：马辰昊(1988-)，女，讲师，博士，主要从事光电检测方面的研究。Email:mch6567@https://www.wendangku.net/doc/af5090960.html, 通讯作者：付跃刚(1972-)，男，教授，博士生导师，博士，主要从事光电检测方面的研究。Email:fuyg@https://www.wendangku.net/doc/af5090960.html,

激光雷达激光器的扫描方式

激光雷达激光器的扫描方式 目前市场上的脉冲式激光器有四种扫描方式 1. 振荡(或钟摆)式(Oscillating Mirror) 2. 旋转棱镜式(Rotating Polygon) 3. 章动(或Palmer)式(Nutating Mirror,or Palmer Scan) 4. 光纤扫描式(Fiber Switch) 钟摆扫描方式 原理：光直接入射到反射平面镜上，每一个钟摆周期在地面上生成一个周期性的线性图案，Zig-Zag型，或称为之字形。 生产厂家：Optech和徕卡公司 钟摆扫描时，反射镜面需要在一秒内振荡数百次，同时要不断地、循环地从一端开始启动，加速、达到钟摆的最低点后，减少，知道速度为零，至V达钟摆的另一端。因此它的扫描方向是左右两个方向的。 优点： 1. 对于扫描视窗角(FOV)，扫描速度有多种选择，使得地面的覆盖宽度和激光点密度的选择有较多的机会； 2. 大的光窗数值孔径； 3. 较高的接受信号比。 弱点： 1. 由于在一个周期内，不断地经历了加速、减速等步骤，因此，所输出的激 光点的密度是不均匀的。这种不均匀性在扫描角度很小(如+-2°)时，因为过程短，并不显著；当扫描角逐渐增大，大到+-4°时，不均匀性会越来越显著； 2. 由于反射镜的加速/减速，造成了激光点的排练一般是在钟摆的两端密，中间疏。而中间的数据是更受关注的。由于在钟摆的两端，镜面的摆动速度较低或停止，并扫描两次，因此所得的数据精度差，需要剔除，约占总数据的10%，如扫描角为+-22.5°，只选取+-20°； 3. 由于不断地变化速度，造成了机械的磨损，使得IMU的配置发生了漂移，依次每一次飞行前都需要进行“ boresigh f检校飞行； 4. 消耗更多的功率。 旋转棱镜式扫描 原理：激光入射到连续旋转的多棱镜的表面上，经反射在地面上形成一条条连续的、平行的扫描线。 激光器生产厂家：Riegl 激光雷达生产厂家：IGI,TopoSys,FliMap,iMAR,Fugro/Cha nee 优点： 1?需要的功率小； 2.棱镜旋转的角速度不变，使得激光点的密度均匀，尤其是沿飞机飞行的方向的线间距完全相同。 缺点： 1. 因为使用了对眼睛安全的长的波长，为了减少色散度，选择了较小的光窗数值孔

激光雷达测量系统介绍

激光雷达测量系统介绍 数据事业部李谨Lidar (Light Detecting And Ranging)技术是一种利用光束来探测物体和测定距离的高科技集成系统，代表着当前数码测绘技术的前沿。机载GPS提供Lidar系统的空间位置，惯性测量系统提供Lidar激光的方向，激光系统提供激光脉冲，计算机系统提供高速、大规模数据存储空间与处理能力。近年来，国内外学者对于lidar的应用做了大量的研究。其主要研究集中在lidar数据的矫正和匹配问题、基于近距离小功率lidar测距器的目标的表面重建研究，以及基于正射影像或遥感影像的房屋建模研究等等。 一．Lidar技术产生背景 激光是60年代发展起来的一门崭新的学科。40年来，经过基础理论和应用技术研究，目前已经进入全面发展和应用阶段。激光技术的发展和应用不仅使古老的光学技术别开生面，而且广泛渗透到各个学科。它已成为科学技术领域中强有力的研究工具和行之有效的手段，带动和促进了科学技术的发展。 利用激光作为遥感设备，可追溯到30多年以前。从20世纪60年代到70年代这段时期,人们进行了多项试验,结果都显示了利用激光进行遥感的巨大潜力,其中包括激光测月和卫星激光测距。美国早在20世纪70年代阿波罗登月计划中就应用了激光测高技术。20世纪80年代末,以机载激光扫描测高技术为代表的空间，对地观测技术在多等级三维空间信息的实时获取方面产生了重大突破。随着相关技术的发展和社会需求的不断扩大,机载激光扫描测高技术的发展日新月异。机载激光扫描测高系统能够快速获取精确的高分辨率数字地面模型，以及地面物体的三维坐标，进而获取地表物体的垂直结构形态。同时，配合地物的视频或红外成像结果,增强了对地物的认识和识别能力,在摄影测量与遥感及测绘等领域具有广阔的发展前景和应用需求。机载激光扫描测高技术的发展，为获取高时空分辨率的地球空间信息，提供了一种全新的技术手段。使人们从传统的人工单点数据获取，变为连续自动数据获取,提高了观测的精度和速度，使数据的获取和处理逐渐向智能化、自动化方向发展。二．Lidar技术的发展与现状 20世纪80年代,激光测量得到了迅速发展,包括当时美国NASA研制的大气海洋LIDAR系 统以及机载地形测量设备等机载系统。但机载、空载激光扫描测高技术直到最近十几年才取得重大进展,研制出精确可靠的激光测高传感器,包括航天飞机激光测高仪、火星观测激光测高仪，以及月球观测激光测高仪。利用它们可获取地球表面、火星表面及月球表面的高分辨

激光雷达出图数据介绍

激光雷达出图数据介绍 本文介绍的是能够从MPL或者是miniMPL上得到的探测数据信息，以及这些信息的重要性。下面将逐步解说激光雷达，解释软件每一项设置和每一组出图的意义。 1 打开历史数据 本文所示抽样数据是一台MPL仪器在2010年10月9日周末期间的监测数据。 打开电脑SigmaMPL软件，点击File-Open文件选项，导航到存储数据的文件夹，MPL激光雷达所有可用的数据就会按照日期和时间的顺序被显示在右边的Open Files对话框里面，如图1所示。 在图1界面左下角是关于数据文件选择的一些信息，如积分时间、分辨率、打开数据所需内存以及可用内存等信息。关于需求内存和可用内存的信息在我们打开数据量大的信息时是非常重要的，一定要使所需求的内存小于可用内存，从而避免系统崩溃。如果我们需要打开一周或者是一个月的数据，需求的内存很可能大于可用内存，SIGMA公司的MPL软件提供了down-sampling选项，在图1右下方所示。down-sampling选项可以让用户选择平均时间较长、空间分辨率粗糙或集中在一小段范围内的数据，这种方式可以减少数据对内存的需求。 图1 Open Files对话框

2 数据介绍 2.1 原始数据 根据打开的文件，你看到的第一组数据是原始数据、R2修正数据和SNR（信噪比）数据。在图2里面，X轴是UTC时间，Y轴指示的是地面高度范围。返回的信号用人工的彩色显示来标注，它的颜色条在右侧。原始数据包含我们所得到的所有信息但不是很直观的。进一步加工之前必须将有用信息提取出来。我们看到三个蓝带，代表白天。 图2 原始数据 2.2 SNR信噪比数据 我们从原始数据里面就可以直接得到信噪比，SNR决定了我们数据的质量和可靠性。图3和图4展示了用不同颜色条设置来显示用人工彩色显示SNR。当SNR很高的时候(SNR>=10)，Mini MPL的检测范围在白天使5km,在晚上是9km范围内。当平均SNR(SNR>=1)足够的时候，Mini MPL的检测范围在白天是9km，在晚上是14km。作为比较，在一个晴天，一个标准的MPL可以检测范围达到白天15km，晚上24km的范围。 图3 SNR的极限值为10

激光主动成像制导雷达的研究方向

激光主动成像制导雷达的研究方向 刘立宝1 蔡喜平2 乔立杰2 杨　洋2 (哈尔滨工业大学威海分校理学系1　威海　264209) (哈尔滨工业大学应用物理系2　哈尔滨　150001) 文摘:文中介绍了国外制导用激光成像雷达近年来的发展情况,总结提出了激光主动成像制导雷达的研究方向。CO2激光成像雷达系统效率高,大气传输性能好,信息处理技术成熟,易于实现高灵敏度外差探测和三维成像,曾经是主要的研究对象;固体激光雷达系统具有系统质量轻、价格低,探测器不需要制冷的独特优点正成为现在研究热点;二极管激光成像雷达体积小、造价低、寿命长、可靠性高、功耗低,可采用室温探测,有着很大的发展前途。 关键词: 激光雷达 成像 制导 R esearch of active im aging guiding lidar system Liu Libao1 Cai Xiping2 Qiao Lijie2 Yang Yang2 (Department of Science,Weihai Campus,Harbin Institute of Technology1,　Weihai,　China,　264209) (Department of Applied Physics,Harbin Institute of Technology2,　Harbin,　China,　150001) Abstract:In this paper,the latest development of imaging guiding lidar overseas is introduced, and the future of that is predicted.The CO2lidar system has the advantages of higher efficiency,bet2 ter transmission capability in air,more developed information processing technology,easy to actualize the coherent detection with high sensitivity,and3D imaging,so it has been the main object for study2 ing.For the special excellence of light weight,lower price,and detector without cooling,the solid imaging lidar system is now being a hot spot of research.With well outlook,the diode lidar system has got more characteristics than the systems before. K eyw ords: Lidar Imaging Guidance 1999206224收稿 1999212220修回作者简介:刘立宝　男　31岁　讲师　从事光学成像研究及教学工作。 第29卷第2期 红外与激光工程 2000年4月Vol.29No.2 Infrared and Laser Engineering A pr.2000

无人机激光雷达扫描系统

激光雷达扫描系统 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不同的载体平台（机载、车载），可快速获取高密度、高精度的激光雷达点云数据。 硬件设备 激光雷达系统可搭载多种类型扫描仪，包括RiegI, Op tech, MDL, Velod yne 等，同时集成GPS、IMU和自主研发的控制平台。 激光雷达扫描系统设备参数见表格1： 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 进行重新标 图1扫描仪、GPS、IMU、控制平台 图3固定翼无人机激光雷达系统 设备检校

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。 完善的数据预处理软件 公司自主研发的激光雷达数据预处理软件可对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。

激光雷达简介报告

激光雷达 一、简介 激光雷达是以发射激光束探测目标的位置、速度等特征量的雷达系统。从工作原理上讲，与微波雷达没有根本的区别：向目标发射探测信号(激光束)，然后将接收到的从目标反射回来的信号(目标回波)与发射信号进行比较，作适当处理后，就可获得目标的有关信息，如目标距离、方位、高度、速度、姿态、甚至形状等参数，从而对飞机、导弹等目标进行探测、跟踪和识别。 激光雷达是传统雷达技术与现代激光技术相结合的产物。激光雷达技术从最简单的激光测距技术开始，逐步发展了激光跟踪、激光测速、激光扫描成像、激光多普勒成像等技术，陆续开发出不同用途的激光雷达，使激光雷达成为一类具有多种功能的系统。 二、背景 激光雷达之所以受到关注，是因为其具有一系列独特的优点：具有极高的角分辨率、具有极高的距离分辨率、速度分辨率高、测速范围广、能获得目标的多种图像、抗干扰能力强、比微波雷达的体积和重量小等。但是，激光雷达的技术难度很高，至今尚未成熟，而且在恶劣天气时性能下降，使其应用受到一定的限制。激光雷达类别可以从不同的角度来划分。若按用途和功能划分，则有精密跟踪激光雷达、制导激光雷达、火控激光雷达、气象激光雷达、水下激光雷达等；若按工作体制划分，则有单脉冲、连续波、调频脉冲压缩、调频连续波、调幅连续波、脉冲多普勒等体制的激光雷达。按不同的载体可分为星载、机载、车载及固定式激光雷达系统。其中星载激光雷达系统结合卫星定位、惯性导航、摄影及遥感技术，可进行大范围数字地表模型数据的获取；车载系统可用于道路，桥梁，隧道及大型建筑物表面三维数据的获取；固定式激光雷达系统常用于小范围区域精确扫描测量及三维模型数据的获取。总之，激光雷达技术的出现，为空间信息的获取提供了全新的技术手段，使得空间信息获取的自动化程度更高，效率更明显。这一技术的发展也给传统测量技术带来革命性的挑战。 国外激光雷达技术的研发起步较早，早在20世纪60年代，人们就开始进行激光测距试验；70年代美国的阿波罗登月计划中就应用了激光测高技术；80年

利用激光雷达来实现三维扫描服务

利用激光雷达来实现三维扫描服务 1.简介 传统的三维建模方法主要由单点测量（全站仪、GPS等）或航空摄影测量的方法来实现的。 但是这两种方式建立几何模型的工作量很大，精度也不高，不能快速获取三维空间数据、精确建立模型，而且后者也不适合小区域的数据采集。三维激光扫描技术通过非接触式测量快速获取物体表面大量的三维点云坐标和纹理颜色信息，是一种快速、精确、高效的三维空间信息获取方式。根据三维点云可以迅速还原三维场景、构建三维模型。 2.激光雷达的特点 激光雷达可实时、主动、快速地获取城市建筑，森林，农田等大型近景目标的三维信息，可以对所获取的数据进行自动处理与模型重建，可广泛应用于城市、大型文物等测绘领域。 用于城市三维空间数据和表面图像数据获取、处理与重建的近景三维测量系统。 车载激光雷达还可以对土地、地物的数字正射影像（DOM）、数字表面模型（DSM）、数字高程模型（DEM）、数字线化图（DLG）和数字三维模型进行数据采集。 机载激光雷达系Li-Mobile统集成了激光雷达（LiDAR）、全球定位系统（GPS）、惯性测量单元（IMU）和航空数码摄影测量等先进技术，是目前航空遥感摄影测量领域的最新技术手段，能够快速获取高精度、高空间分辨率的数字地表模型，进而获取地表物体的垂直结构形态，具有快速高效与精确定位等优点。 3.优势 （1）数据获取速度快，实时性强；（2）获取的数据量大，精度较高；（3）采用主动式测量，可以全天候作业；（4）信息量丰富，包括三维点云和影像信息 4.典型案例 北京数字绿土科技有限公司和北京清华大学合作的国家973项目，红树林三维数据的采集。 目前国内在激光雷达研究应用方面较为成熟的是北京数字绿土科技有限公司和南京维莱达智能科技有限公司，他们公司有较为成熟的激光雷达扫描系统，像车载信息平台 (Li-Mobile) 和无人机平台(Li-Air)，并且他们公司自主研发的Lidar360激光雷达点云处理软件可以提供点云数据后处理的一站式解决方案。

长波红外激光成像雷达技术的研究进展_王春晖

第31卷　第3期 激光与红外V o l.31,N o.3　2001年6月 L A SER　&　IN F RA RED J une,2001 文章编号:1001-5078(2001)03-0133-03 长波红外激光成像雷达技术的研究进展 王春晖,王　骐,尚铁梁 (哈尔滨工业大学光电子技术研究所,黑龙江哈尔滨150001) 摘　要:文中论述了长波红外激光成像雷达国内外最新研究进展。以CO2激光成像雷达为典 型代表,分析了长波红外激光成像雷达(与短波红外和中波红外相比)所拥有的技术优势。其中 CO2长波红外激光成像雷达已步入技术成熟阶段,现向高帧频、小型化、多用途波导CO2激光 成像雷达方向发展。随着近年来量子级联半导体激光器(QCL)迅猛发展,全固化QCL激光成 像雷达,将是未来长波红外激光成像雷达技术研究的热点之一。 关键词:激光雷达;波导CO2激光器;量子级联半导体激光器(QCL) 中图分类号:TN958.98 文献标识码:A State of the Art of Long Wave Infrared Laser Imaging Radar W ANG Chun-hui,W AN G Qi,SHAN G Tie-lia ng (Institute of o pto eletro nics,Harbin institute of T echnolog y,P.O.B309,Har bin150006,China) Abstract:In this paper,the latest r esea rch adv a nces o f lo ng wav e(LW)infr ared(IR)laser imag ing radar(L I R) a re ex pounded.The technolog ic adva nta ges o f LW I R L IR ov er sho rt-a nd mid-I R ones ar e analy zed.T he LW I R CO2LI R hav e matur ed,and is a dv ancing o n w aveg uide CO2L IR with high fra me f requency, miniaturiza tio n a nd multi-use.As recent qua ntum casca de la se r(Q CL)is dev eloping r apidly,a ll-sta te QCL L IR will be one o f th e best study task o n the LW IR LI R techno log y. Key words:laser imaging ra da r(L IR);wav eguide CO2laser;qua ntum cascade laser(Q CL). 1　引　言 激光成像雷达的研究始于七十年代“火池”(Firepond)激光雷达,它采用CO2激光外差探测体制,对GECO S-3卫星进行了跟踪演示试验[1]。激光主动成像雷达多以激光束快速扫描照射目标,落在目标各个部分的光斑其回波中即含有目标相应部分的反射强度信息,目标点至雷达的距离和速度信息(外差探测),经光电成像探测器接收,进行信息处理,即可在显示器上得到区别于背景的目标图像。利用反射强度得到目标强度像,利用目标距离信息得到距离像,如果将强度像和距离像的图像叠加,那就可以得到更精确反映目标外形特征的三维图像。另外,由于激光波束窄、工作频率非常高,角分辨率和速度分辨率极高,它的三维图像用于目标识别,与被动红外成像及合成孔径雷达相比,可大大提高目标识别精度,是目标自动识别和分类技术(ART)的一个重大进展[2]。例如,美国AGM-129A巡航导弹上加装CO2激光主动成像制导雷达以后,使它的目标精度由原来的40m提高到3m,提高了一个数量级[3]。 激光成像雷达按工作体制一般可分为两大类:直接探测和相干探测(包括零差、偏置外差和外差探测)激光成像雷达。按激光成像雷达的工作波长可分为:可见光及短波红外激光成像雷达(0.6328～3μm)、中波红外激光成像雷达(3～5μm)和长波红外激光成像雷达(8～12μm)。其中长波红外激光成 作者简介:王春晖(1965-),男,硕士,副研究员,1987年毕业于哈尔滨工业大学应用物理系,现在哈工大光电子技术研究所工作,主要从事长波红外相干激光探测技术研究。 收稿日期:2000-10-08