機(jī)載激光雷達(dá)系統(tǒng)初步方案研究.pdf

1、機(jī)載激光雷達(dá)是近年來(lái)比較熱門的主動(dòng)式三維數(shù)據(jù)采集技術(shù),相比傳統(tǒng)測(cè)量方法、航空攝影測(cè)量技術(shù)、微波雷達(dá)等具有采集速度快,數(shù)據(jù)量大,精度高等優(yōu)點(diǎn),引起了人們的廣泛關(guān)注。但目前,國(guó)內(nèi)技術(shù)應(yīng)用嚴(yán)重依賴國(guó)外成熟系統(tǒng)產(chǎn)品進(jìn)口,技術(shù)研發(fā)相對(duì)滯后。本文根據(jù)多方調(diào)研,對(duì)國(guó)內(nèi)生產(chǎn)機(jī)載激光雷達(dá)系統(tǒng)的可行性和相關(guān)技術(shù)難點(diǎn)作了大量的研究,并提出了一套初步的設(shè)計(jì)方案。
　　根據(jù)調(diào)研,國(guó)內(nèi)IMU/DGPS定位導(dǎo)航產(chǎn)品精度達(dá)不到機(jī)載雷達(dá)系統(tǒng)的使用要求,因此本文的設(shè)

2、計(jì)思想為采購(gòu)一整套的進(jìn)口POS產(chǎn)品來(lái)確定飛行平臺(tái)的位置及姿態(tài),核心內(nèi)容為主要傳感器——機(jī)載激光掃描儀的設(shè)計(jì)。
　　設(shè)計(jì)系統(tǒng)采用低空遙感平臺(tái),飛行高度300～1000m,不超過(guò)1500m,巡航速度160～220km/h,掃描帶寬300～800m。采用美國(guó)Spectra-Physics(理波)公司NavigatorTM系列的一款激光器產(chǎn)品Navigator1064-5作為探測(cè)光源,激光波長(zhǎng)1064nm,每秒可產(chǎn)生20000～50000

3、個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn),經(jīng)擴(kuò)束鏡準(zhǔn)直后激光發(fā)散角0.55mrad。采用交流電機(jī)驅(qū)動(dòng)正六面鏡旋轉(zhuǎn)掃描方式,使用最大掃描角±30°,視場(chǎng)角30°～60°可調(diào)。設(shè)計(jì)掃描頻率45～60Hz,激光腳點(diǎn)間距小于1m。設(shè)置兩個(gè)探測(cè)器,PIN管用于主波探測(cè),APD管用作回波探測(cè),由FPGA完成時(shí)間間隔測(cè)量。各種傳感器獲取的信息,包括電機(jī)轉(zhuǎn)速、回波強(qiáng)度、其他設(shè)備監(jiān)測(cè)信息等也被FPGA數(shù)字電路高速采集,通過(guò)接口傳輸給ARM嵌入式系統(tǒng)。ARM是掃描儀的主控制器,通過(guò)鍵盤或