激光雷达技术原理与应用

2019年，第46卷，第7期Editorial

激光雷达技术与应用

——专题导读

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，得益于激光方向性好、能量集中等优点，激光雷达探测具有较高的精度与分辨率，在宇宙空间探测、海洋深地探测、森林、大气探测、地质测绘、行动机器人等军事或民用领域发挥着十分重要的作用。激光雷达技术涵盖面相当广泛，诸如激光辐射、光电测量、目标跟踪与检测、系统设计与制造等技术一直是国内外科研团队研发的热点，现今智能革命的爆发也为激光雷达带来了新的机遇和挑战。综述类文章中，《频率调制连续波激光雷达技术基础与研究进展》根据实现频率调制连续波的激光光源方案进行分类，介绍了近十几年来调频连续波雷达的研究进展；《激光雷达探测及三维成像研究进展》总结和梳理了国内外单点扫描、线阵推扫以及面阵三维成像激光雷达系统的发展现状，同时对比分析了它们在星载、机载、车载等不同应用领域的技术特点；《智能驾驶车载激光雷达关键技术与应用算法》以激光雷达扫描方式及相关技术为切入点对智能驾驶车载激光雷达硬件关键技术和车载激光雷达应用算法进行了归纳总结；《固态激光雷达研究进展》介绍了面向智能感知应用的面阵泛光、相控阵激光雷达的基本原理和典型实现方法。以激光

激光雷达原理读书笔记

激光雷达原理

-------读书笔记

99121-19 邓洪川 一.概念:

“雷达”(Radio Detection and Range,Radar)是一种利用电磁波探测目标位置的电子设备.电磁波其功能包括搜索目标和发现目标;测量其距离,速度,角位置等运动参数;测量目标反射率,散射截面和形状等特征参数。

传统的雷达是微波和毫米波波段的电磁波为载波的雷达。激光雷达以激光作为载波.可以用振幅、频率、相位和振幅来搭载信息，作为信息载体。

激光雷达利用激光光波来完成上述任务。可以采用非相干的能量接收方式，这主要是一脉冲计数为基础的测距雷达。还可以采用相干接收方式接收信号，通过后置信号处理实现探测。激光雷达和微波雷达并无本质区别，在原理框图上也十分类似，见下图

微波雷达

信号 显示 混 天线 控制 处理 控制 频 本振主频 辐射 振荡 收发激光雷达

激光雷达数据处理-信息提取与应用

国际摄影测量与遥感动态专题

文章编号:1672-1586(2011)02-0038-02中图分类号:P225.7文献标识码:B

激光雷达数据处理、信息提取与应用

2,33

詹庆明1,,梁玉斌2,

湖北武汉430072;2.武汉大学数字城市研究中心,湖北武汉430072;(1.武汉大学城市设计学院,

湖北武汉430079)3.武汉大学遥感信息工程学院,

摘要:用于测绘的激光雷达技术的研究与应用在国际上已经经历了二十多年的发展历

程。作为一种多平台主动探测技术,激光雷达已经和光谱成像技术以及合成孔径雷达一起构成当代遥感观测的核心技术体系。文章尝试对基于激光雷达数据的数据处理、信息提取及应用等进行综述,内容涉及点云分割、地物识别、点云滤波以及实际应用的最新研究进展。

关键词:激光雷达;滤波;信息提取

詹庆明(1964-),男,

福建永安人,教授,博士,博士生导师,主要从事城市规划信息化、城市遥感、规划支持系统等方面的教学和研究工作。基金项目:国家自然科

)学基金项目(40871211

资助;国家科技部863项目(2006AA12Z151)资助E-mail:mzhan12@

收稿日期:2011-03-01

LiDARDataProcessing,I

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

万方数据

万方数据

万方数据

万方数据

７２红外与毫米波学报３０卷

图４云相态识别结果对比分析（ａ）基１二ＳＶＭ和２Ｂ．ＧＥＯＰＲＯＦ—ＬＩＤＡＲ云廓线数据的云相态识别结果（ｂ）基于模糊逻辑技术和２Ｂ—ＧＥＯＰＲＯＦ．Ｉ。ＩＤＡＲ云廓线数据的云分类结果（ｃ）基１：温度阀值法的毫米波雷达云相态识别结果（ｄ）ＣｌｏｕｄＳａｔ雷达反射率因子（ｅ）ＣＡＬＩＰＳＯ激光雷达２级ｌｋｍ云相态产品（ｆ）ＣＡＬＩＰＳ０５３２ｎｍ衰减后向散射（ｇ）ＣＡＬＩＰＳＯ的退偏振比

Ｆｉｇ．４Ｃｏｍｐａｒａｔｉｏｎｏｆｃｌｏｕｄｐｈａｓｅｄｉｓｃｒｉｍｉｎａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓ（ａ）ＤｉｓｃｒｉｍｉｎａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓｕｓｉｎｇＳＶＭｍｅｔｈｏｄａｎｄ２Ｂ—ＧＥＯＰＲＯＦ．ＩＪＤＡＲｄａｔａ（ｂ）ＣｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓｏｆｃｌｏｕｄｔｙｐｅｂａｓｅｄｏｎｆｕｚｚｙｌｏｇｉｃＭｍｅｔｈｏｄａｎｄ２Ｂ—ＧＥＯＰＲＯＦ—ＬＩＤＡＲｄａｔａ（Ｃ）Ｄｉｓｃｒｉｍｉｎａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓｕｓｉｎｇｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｔｈｒｅｓｈｏｌｄｍｅｔｈｏｄａｎｄ２Ｂ．ＧＥＯＰＲＯＦ—ＬＩＤＡＲｄａｔａ（ｄ）ＣｌｏｕｄＳａｔｒａｄａｒｒｅｆｌｅｃｔｉｖｉｔｙｆａｃｔｏｒ（ｅ

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,

无人机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920m500m70m

扫描精度1cm15cm2cm

飞行速度20-60km/h20-60km/h20 -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 4.65kg1kg

配备我公司自主研发的Li-Air数据处理系统

设备检校

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

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

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

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,

无人机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920m500m70m

扫描精度1cm15cm2cm

飞行速度20-60km/h20-60km/h20 -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 4.65kg1kg

配备我公司自主研发的Li-Air数据处理系统

设备检校

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

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

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

差分吸收激光雷达

第25卷　第6期

2001年12月激　　光　　技　　术LASERTECHNOLOGYVol.25,No.6December,2001

差分吸收激光雷达测量对流层臭氧3

胡顺星　胡欢陵　周　军　吴永华

(中国科学院安徽光学精密机械研究所大气光学重点实验室,合肥,230031)

摘要:利用激光雷达对对流层2～4km高度范围的臭氧分布进行了测量。测量结果表明,利

用YAG激光器产生的两个波长(266nm和289nm),可以得到比较精确的臭氧分布。

关键词:差分吸收激光雷达　臭氧　对流层　YAG激光器

DIALlidarmeasurementHuShunxing,Hu,,u(AtmosphericOpticsof,

,Hefei,230031)

ofthetropposphericozonefromthealtitudeof2kmto

lidarisreportedinthepaper.Themeasurementresultsshowthattheozonedensitybeobtainedwithhigheraccuracybasedonlidarwithtwowavelengths(266nmand289nm)thatareproducedbyaYA

根据具体使用要求设计了一个折衍混合式天线系统,其特点是采用一片小口径,平面基底的二元光学元件,对外差探测,收发合置的相干激光雷达天线系统进行简化。使整个系统达到了结构简单,工艺简单,并同时实现了高像质和低成本。设计参数为：作为发射系统,物方视场角2w=10°,出瞳口径φ=100mm,束散角压缩比β=5x,激光光源波长λ=10.6um。

维普资讯

第3 2卷

第 1期

激光与红外LAS & I ER NFRARED

V0 _ J 32. .1 No Fe r a v. 0 b a r 2 02

20 0 2年 2月

文章编号： 0 -0 8 2 0 ) 1 0 5 1 1 157 (0 2 0 - 1 43 0 0

折衍混合式相干激光雷达天线系统的设计刘丽萍，骐，琦王李(尔滨工业大学可调谐激光技术国家级重点实验室，龙江哈尔滨 10 0 )哈黑 5 0 1

摘要：根据具体使用要求设计了一个折衙混合式天线系统，其特点是采用一片小口径， 平面基底的二元光学元件，外差探测，对收发合置的相干激光雷达天线系统进行简化。使整个系统达到了结构简单，艺简单，同时实现了高像质和低成本。设计参数为：为发射系统，工并作物方视场角2∞=1。出瞳口径中=10 m, 0, 0

第３２卷，第３期２ｏ１２年３月

光谱学与光谱分析

ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙａｎｄＳｐｅｃｔｒａｌＡｎａｌｙｓｉｓ

Ｖ０１．３２，Ｎｏ．３，ｐｐ６２５—６２９

Ｍａｒｃｈ，２０１２利用紫外Ｍｉｅ散射激光雷达探测澳门地区沙尘暴事件

刘巧君１一，郑玉臣１’孙，朱建华１，冯瑞权３，曾秀桦３，谭建成３，冼保生３

１．四川大学物理科学与技术学院，四川成都６ｌ００６４

２．澳门科技大学资讯科技学院激光雷达联合实验室，中国澳ｆ】

３．澳门地球物理暨气象局，中国澳门

摘要研制了一台工作波长为３５５啪的紫外高能Ｍｉｅ散射激光雷达，并利用该激光雷达在２０１０年一次沙尘暴事件期间对澳门上空的大气进行了探测，得到了澳门地区不同时刻的气溶胶消光系数垂直廓线。利用Ｆｅｍａｌｄ方法反演得到的气溶胶近地面消光系数随时间的变化与当地气象数据具有较好的一致性，气溶胶消光系数与当地可吸入颗粒物浓度的相关性达到了Ｏ．９３。气溶胶垂直廓线显示，在沙尘暴来临期间存在明显的沙尘气溶胶凝集层。通过气溶胶轨迹倒推，分析了沙尘气溶胶的来源及路径。观测结果表明，该激光雷达可以在特殊天气条件下对澳门地区气溶胶进行有效探测，这将有助于深化对澳门上空气溶胶特性的研究。

关键词激光雷达；沙尘暴；气溶胶；消光系数

中图分类号：Ｔ