机载激光雷达测量系统解析ppt课件.ppt
郑 坤Michael_P,激光雷达技术机载激光雷达测量系统,主要内容,机载激光雷达组成机载激光雷达测量对地定位原理机载激光雷达测量技术的特点机载激光雷达测量技术与其它技术的比较几种商用激光雷达测量系统简介机载激光雷达测量的工作流程与内业数据处理,1、机载激光雷达测量系统组成,机载激光雷达的组成,机载激光雷达测量技术是激光技术、计算机技术、高动态载体姿态测定技术和高精度动态GPS差分技术迅速发展的集中体现,激光测距技术已经发展到无合作目标的激光测距系统GPS定位技术的出现彻底解决了海陆空的定位问题INS和GPS的集成使确定高动态载体姿势成为可能,与传统测量方式的比较,数据获取方式像大地测量系统数据后处理方式像摄影测量系统,1、机载激光雷达测量系统组成,动态差分GPS接收机INS或多天线陈列GPS系统激光测距仪CCD相机,机载激光雷达测量系统的组成单元,差分GPS,惯性测量单元,控制、监测、记录单元,测距单元,扫描仪,扫描带宽,扫描方向,激光脚点,飞行方向,激光雷达测距系统,定义包括：激光脉冲测距系统、光电扫描仪及控制处理系统原理：脉冲测时测距和激光相位差测距主要采用：脉冲测时测距、Nd：YAG激光，波长：800-1600nm，脉宽：10-15ns，峰值功率可达兆瓦，当前测距精度可到1-3mm,YAG 激光器 是以钇铝石榴石晶体为基质的一种固体 激光器。钇铝石榴石的化学式是Y3 Al5 O15,简称为YAG。在YAG基质中掺入激活离子Nd3+(约1%)就成为Nd:YAG。实际制备时是将一定比例的Al2 O3、Y2 O3 和NdO3 在单晶炉中熔化结晶而成。Nd:YAG属于立方晶系,是各向同性晶体。,激光雷达测距系统,1、激光发射2、激光探测3、时延估计4、时延延迟,激光雷达测距系统,距离测量的四个过程：1、激光发射,通过扫描镜的转动并发射到地面,同时信号取样得到激光主波脉冲;2、激光探测，通过同一个扫描镜和望远镜收集反射回来的激光回波信号，并转换为电信号；3、时延估计；4、时间延迟测量；,动态GNNS定位,动态差分定位精密单点定位GNNS动态定位及影响精度的主要因素,动态GNNS定位,工程建设,系统组成：空间段：由5颗GEO卫星和30颗Non-GEO卫星组成,Non-GEO 卫星,GEO 卫星,星座,坐标系统：北斗系统采用中国2000大地坐标系（CGS2000）。CGS2000与国际地球参考框架ITRF的一致性约为5个厘米。,工程建设,工程建设,服务和性能：,全球服务 开放服务：定位精度:10 m测速精度:0.2 m/s授时精度:20 ns 授权服务,区域服务 广域差分服务定位精度:1 m 短报文通信服务,INS姿态测量系统,惯性导航系统（INS，以下简称惯导）是一种不依赖于外部信息、也不向外部辐射能量的自主式导航系统。其工作环境不仅包括空中、地面，还可以在水下。惯导的基本工作原理是以牛顿力学定律为基础，通过测量载体在惯性参考系的加速度，将它对时间进行积分，且把它变换到导航坐标系中，就能够得到在导航坐标系中的速度、偏航角和位置等信息。但惯导有固定的漂移率，这样会造成物体运动的误差，因此射程远的武器通常会采用指令、GPS等对惯导进行定时修正，以获取持续准确的位置参数。惯导系统目前已经发展出挠性惯导、光纤惯导、激光惯导、微固态惯性仪表等多种方式。陀螺仪由传统的绕线陀螺发展到静电陀螺、激光陀螺、光纤陀螺、微机械陀螺等。激光陀螺测量动态范围宽，线性度好，性能稳定，具有良好的温度稳定性和重复性，在高精度的应用领域中一直占据着主导位置。由于科技进步，成本较低的光纤陀螺（FOG）和微机械陀螺（MEMS）精度越来越高，是未来陀螺技术发展的方向。,多天线陈列GPS确定姿态,测姿型GPS接收机系统在动态载体上安装有以下优点 能够实现自行初始化和天线自动测绘 具有提高姿态测量精度的有利因素 具有实现实时差分的能力,2 机载激光雷达测量对地定位原理,O,S,P,3 机载激光雷达测量技术的特点,一种直接测量系统（主动式）激光脉冲信号能够部分的穿过植被，快速获得高精度高空间分辨率的森林或山区真实数字地面模型 基本不需要地面控制点，地形数据采集速度快作业安全作业周期快，易于更新时效性强将信息获取、信息处理及应用技术纳入同一系统中，有利于提高自动化高速化程度,4 机载激光雷达与机载InSAR的比较,4 机载激光雷达与机载InSAR的比较,机载激光雷达测量同航空摄影测量的比较,机载激光雷达测量同航空摄影测量的比较,5 几种商用机载激光雷达测量系统简介,ALTM1020 TSTopoSysFli-Map1Saab TopEye,ALTM1020,TopoSys,Fli-Map,TopEye,主要技术指标,6 工作流程及内业数据处理,飞行计划,系统参数测定和检校,GPS数据质量检查,数据内业后处理,野外初步质量分析和控制,外业数据采集,是,否,航迹计算,激光脚点位置计算,激光点云生成,分割,自动分类,手工分类,内部QA/QC,最后QA/QC,小结,机载激光雷达测量的系统组成、激光扫描测距的原理、动态GNSS定位、INS姿态测量系统、GPS确定姿态的基本原理和方法分析了机载GPS动态定位的主要误差源给出了机载激光雷达测量的定位原理，介绍了几种常用的记载激光雷达测量系统的技术参数指标总结了机载激光雷达测量技术的优越性，并在此基础上详细比较比较了机载激光雷达测量同机载InSAR系统以及同摄影测量的差异，各自的优缺点机载激光雷达系统的工作流程和数据处理步骤,谢 谢！,
