改进型点云数据融合的多站组网SVD算法

在大型结构的加工与装配过程中激光雷达的多站组网测试十分常见,但由于点云数据拼接过程需要统一的坐标系,故环境干扰、站位布局导致的转站误差大幅降低了系统的整体测量精度。为了提高多站组网后点云数据融合的面型测量精度,提出了一种改进型奇异值分解算法。该算法在分析站位布局的基础上,通过在多站之间匀差的方式抑制粗大偏差。对目标函数进行了奇异值分解,并通过最优值完成站位的优化布置。实验采用单点精度001mm的MV350型激光雷达,并对6组不同布站情况进行对比分析。结果显示,本算法的点最大误差为00824mm,点平均误差为00214mm,点测量不确定度为00122mm,均优于未规划的测量结果。其测量综合不确定度最接近单机测量综合不确定度,可见,采用本算法对提升转站精度具有一定价值。     

基于激光雷达的水平测量技术研究

针对常规飞机水平测量方法存在的低精度、低效率及数据处理工作量大等实际问题,本文提出了一种基于激光雷达光学测量系统的水平测量方法。首先对激光雷达测量系统进行了原理分析,并基于此原理进行了相应的飞机水平测量方案设计,同时进一步深入研究了数字化水平测量的关键技术,包括CCD图像处理技术及转站测量技术。通过实际测试,各特征点的合成总误差均小于给定的综合误差0.5 mm,满足方案设计的测量精度指标要求。     

旋转二维激光雷达测量系统及其标定方法

为了实现利用单个二维激光雷达获得被扫描物体 的三维信息,提出了一种旋转二维激光雷达三维 扫描测量系统及其标定方法。确定了系统的组成和扫描测量原理,建立了系统的数学模型。 针对现有激光 雷达扫描测量系统参数标定方法不能线性求解的不足,提出了一种基于特定结构标定件的系 统参数线性标 定方法,分析了该标定方法的原理及步骤,并通过上述原理建立线性方程组实现了系统外参 数的求解。组 建了实验系统,制作了标定件和被测量件,利用标定后的激光雷达测量系统对被测量件进行 扫描。实验结 果表明,旋转二维激光雷达测量系统测量值和三坐标测量机对应测量值之间的最大差值为6.84mm,在二维 激光雷达测量误差±30mm之内,完全满足实际测量精度要求。     

天空光辐射亮度测量系统定标及数据分析

随着辐射测量技术的不断发展,测量设备的精度越来越被关注,而对设备准确定标是提高测量设备精度的重要保证.详细介绍了利用标准光谱辐射计实现天空光辐射亮度测量系统的实验室绝对辐射定标方法和利用汞灯实现天空光辐射亮度测量系统的波长定标方法,并采用前述方法对TKFS01型天空光辐射亮度测量系统进行了定标,给出了定标的不确定度.通...     

基于单激光雷达的低空风场反演与精度分析

利用激光雷达进行风场检测,可以通过多普勒频移来获取径向速度矢量,对于单一的激光雷达测速系统测得的数据要进一步反演才能得到三维的风场信息.文中介绍了一种基于双边缘的直接探测激光雷达系统,采用圆锥扫描方式,对于获取的径向速度信息选取扫描圆锥的垂直截面上互相正交的四个点,在均匀风的假定下,利用空间几何的特性求出中心点的三维速度信息,并依据雷达系统对于径向速度的测量精度,综合考虑了角度和距离分辨率以及由观测坐标系到地面坐标系的变换对精度的影响,计算结果表明:反演的三维风矢量精度最差可达到2.8 m/s.     

机载多普勒激光雷达指向影响分析及定标

通过分析机载多普勒激光雷达测量模式特征,考虑飞机姿态测量精度的影响,仿真分析了径向速度误差,以及多视线反演水平风场的反演精度,按照文中仿真系统的输入参数,不考虑雷达系统频率检测误差,风速测量误差小于0.3 m/s。该结果为机载多普勒激光雷达平台设计和测量模式的选择提供了参考。在此基础上,提出了一种基于地面散射信号测量的激光指向定标方法,并通过激光雷达实测数据进行验证,指向定标精度优于0.2°。     

高精度激光脉冲测距技术

激光测距技术是影响机载三维激光雷达性能的重要因素,研制高精度的激光测距系统对提高机载三维激光雷达的性能具有重要意义.开展了激光脉冲静态测距实验研究,对弱光探测和时间间隔测量技术进行了相应的研究,建立了激光测距实验平台和测量装置.通过选择合适的光电探测器和高性能的时间测量电路,初步实现了高精度激光脉冲静态测距,激光测距精...     

利用变形镜抑制光纤模态噪声

光纤模态噪声限制了下一代高精度视向速度光谱仪的测量精度。特别是当使用相干光源进行波长定标时,模态噪声会引起视向速度测量误差,降低视向速度测量精度。为了抑制光纤模态噪声,提出了一种基于变形镜的动态改变散斑花样的技术方法,该方法是在单次曝光时间内通过动态改变变形镜的面型,平滑光纤引起的散斑花样,提高定标光谱的质心稳定性,从而保证视向速度的测量精度。通过实验,利用632.8 nm 氦氖激光器作为定标光源,验证了该方法的有效性。实验结果表明,单次曝光图像包含约105个变形镜形变模式时,可以有效抑制光纤模态噪声。针对分辨率R=100000的光谱仪,单根定标谱线的情况下,光纤模态噪声引起的视向速度定标误差约为19.8 cm/s,与国际上其他技术方法的精度持平,该方法不仅可以提高能量利用率,且不影响光纤的使用寿命。     

一种激光雷达复合式扫描方法及试验

传统激光雷达系统中,固态激光光源的重复频率和扫描系统的扫描带宽、精度均制约着系统成像。为提高激光雷达的成像精度,首先,在激光光源上采用经EDFA放大后的DFB高重频激光光源。其次,提出了一种PZT与振镜相结合的两级复合式激光扫描方法,利用PZT对小视场范围进行精细扫描,利用振镜对PZT的扫描视场和接收视场进行偏转完成粗扫描,在提高激光雷达扫描精度的同时拥有较大的扫描视场。最后,经试验所设计的复合式扫描激光雷达的方位角为99 mrad,俯仰角为49.5 mrad,角分辨率达到0.1 mrad,测距精度达到0.159 m。     

激光雷达液晶相控阵组件扫描精度分析

扫描精度是激光雷达液晶相控阵扫描组件的一个重要指标.提出了一种对液晶相控阵扫描组件扫描精度误差进行定量计算的方法,利用瑞利-索末菲(Rayleigh-Sommerfeld)公式精确计算出扫描激光束的远场波束,得到角度误差值,采用角度误差值和3 dB主瓣宽度的比值对精度误差进行衡量.利用该方法对电压最化误差、制造误差、高斯预处理三种典型的因素进行了仿真分析,并得到三种误差造成的扫描精度误差量级分别为10-3,10-2,10-5,因此,激光雷达液晶相控阵扫描组件的设计加工必须考虑加工精度对扫描角度的影响.