3D激光雷達掃描控制技術(shù)與數(shù)據(jù)可視化處理研究.pdf

1、隨著科學技術(shù)的發(fā)展和人們生活質(zhì)量的提高,人們越來越關(guān)注環(huán)境問題,這使得大氣污染物的監(jiān)測變得尤為重要。微脈沖Mie散射激光雷達是新型的大氣氣溶膠探測工具,相比于傳統(tǒng)的顆粒物監(jiān)測儀器,激光雷達能夠?qū)崟r監(jiān)測大氣污染物的時空分布和傳播趨勢,因此對激光雷達系統(tǒng)的研究與開發(fā)具有重要意義。
　　本文依托于西安理工大學激光雷達遙測中心的微脈沖Mie散射激光雷達系統(tǒng),開展3D激光雷達掃描控制技術(shù)與數(shù)據(jù)可視化處理的研究。常見的激光雷達系統(tǒng)僅能通過定點

2、探測得到二維的氣溶膠時間分布特性,為了實現(xiàn)激光雷達的三維掃描探測得到氣溶膠的空間特性,論文分析了激光雷達的連續(xù)與間斷兩種掃描模式的原理與工作流程,設(shè)計了掃描控制軟件與激光雷達系統(tǒng)上下位機的通信方式,通過初步的實驗結(jié)果,比較了兩種掃描模式的特點和適用條件。通過處理實驗數(shù)據(jù),分析了采樣累積脈沖數(shù)與信噪比、消光系數(shù)的關(guān)系,獲得掃描角速度與最佳采樣脈沖數(shù),提高了系統(tǒng)的探測性能。
　　為了實現(xiàn)三維掃描探測區(qū)域內(nèi)氣溶膠時空分布的直觀顯示,將實

3、驗所得數(shù)據(jù)進行可視化處理。分析了大氣數(shù)據(jù)進行可視化的流程,并結(jié)合三維掃描激光雷達數(shù)據(jù)的特點,重點研究了三維掃描激光雷達數(shù)據(jù)的插值方法,提出了水平和垂直掃描的不同插值方式,并通過水平掃描數(shù)據(jù)采用不同插值方法進行可視化實現(xiàn)。通過交叉驗證法對比不同插值方法的特點,選取符合大氣實際分布情況的最佳插值方法。最后根據(jù)非純水平掃描實驗的數(shù)據(jù),得到三維掃描激光雷達的空間可視化圖。
　　本文研究了三維激光雷達系統(tǒng)的掃描控制技術(shù),完成了三維掃描激光雷