现下大热的无人机机载激光雷达,究竟由哪些核心部件组成

发布时间: 2020-03-24 16:07:24阅读:

无人机机载激光雷达系统组成部分为:激光测距系统、POS系统(含全球定位系统、惯性测量单位)及控制系统。

激光测距系统是什么
 
无人机机载激光雷达扫描系统的核心部分是激光测距系统,主要负责激光信号的发射与接收,用以确定地面目标与激光器之间的距离、回波数量以及回波强度等信息。扫描角度和光斑大小决定了测量光束的覆盖范围。

激光测距系统
 
激光测距系统的关键参数
 
1、激光发射频率:脉冲重复率(Pulse Repeat Frequency), 激光发射速率,每秒钟发射点数等为同一一个概念。代表了激光测距系统的测量性能,通常对于可调节频率的设备,发射频率与有效测距成反比,频率越高,点数越多,测距越短。
 
2、扫描频率:激光测距单元内部的机械扫描系统的扫描频率,在同等测量距离上,扫描频率越高,点密度越高,与扫描方向上的角度分辨率相关。
 
3、角度分辨率:通常机械扫描频率越高,角度分辨率越低。
 
4、测距精度与绝对精度:测距精度指的是激光测距系统在进行距离测量上的精度,绝对精度指的是激光雷达整合IMU及GPS系统之后,整体解算之后的数据精度。

 
POS系统是什么
 
POS系统为导航定位定向系统的英文简称,由全球导航卫星系统(GNSS)及惯性导航单元(IMU) 两部分系统组成,通过全球导航卫星系统(GNSS)获取位置数据作为初始值,通过惯导系统(IMU) 获取姿态变化增量,应用卡尔曼滤波器、反馈误差控制迭代运算,生成实时导航数据。应用机载POS组合 导航系统可以获取传感器的姿态和绝对位置,以解算获取机载激光雷达系统的运动轨迹及姿态信息,并以此支持三维激光点云的解算。

激光雷达原理
 
DGPS与IMU
 
DGPS:全球定位系统用于为载机平台实时提供三维导航和测速,并为整个系统进行高精度的时间传递和精密定位, 为了达到满足精度要求的定位数据,通常使用差分GPS,通过地面基准站和载机平台搭载的移动站进行差分解算,以得到高精度的定位数据。
 
IMU:惯性测量单元(IMU) 或称惯性导航系统(INS),是用来获取激光雷达载机平台的飞行姿态信息的设备,能够精确记录飞行期间的俯仰角、横滚角以及偏转角。
 
POS关键参数
 
A. 陀螺仪关键参数
 
1、陀螺类型: MEMS (成本相对后两者较低),激光陀螺仪(成本高精度高)、光纤陀螺仪
 
2、量程:一般的飞控,惯导系统选择在300度/s, 450度秒等级,-些高精度平台要的量程小一点对应的精度会高一些。
 
3、常值零偏: o (Constant Bias)陀螺仪静止时,输出采样得到的均值,单位。/h。4、角度随机游走: ( Angle Random Walk),也称为白噪声(Themmo-
 
Mechanical White Noise)白噪声是系统运行过程中出现的频率超过采样频率的干扰,导致陀螺仪的输出就表现为零均值不相关随机变量,它反映的是陀螺仪输出的角速度积分(角度)随时间积累的不确定性(角度随机误差)。
 
例如: ARW=0.2*/h, 表示-个小时对应的姿态误差标准差为0.2",两小时对应的则为2.0.2/h

激光雷达关键参数
 
B. 加速度计关键参数

作用:加速度计能测量加速度,倾斜,振动等

1、加速度计量程
 
2、加速度计零偏
 
3、速度随即游走

无人机机载激光雷达技术参数
机载激光雷达


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