《攝影測量與遙感》課件-2激光雷達(dá)認(rèn)識

激光雷達(dá)認(rèn)識激光雷達(dá)坐標(biāo)獲取激光雷達(dá)原理主要內(nèi)容激光雷達(dá)原理

激光雷達(dá)，英文名稱為LightDetectionandRanging，是激光探測及測距系統(tǒng)的簡稱。1.激光

激光（laser），是“受激輻射光放大器”的英文首字母組合。原子中的電子吸收能量后從低能級躍遷到高能級，再從高能級回落到低能級的時(shí)候，所釋放的能量以光子的形式放出。被引誘（激發(fā)）出來的光子束（激光），其中的光子光學(xué)特性高度一致。因此激光相比普通光源單色性、方向性好，亮度更高。激光雷達(dá)原理

2.雷達(dá)（RADAR）

雷達(dá)意思為"無線電探測和測距"，即用無線電的方法發(fā)現(xiàn)目標(biāo)并測定它們的空間位置。因此，雷達(dá)也被稱為“無線電定位”。雷達(dá)是利用電磁波探測目標(biāo)的電子設(shè)備。雷達(dá)發(fā)射電磁波對目標(biāo)進(jìn)行照射并接收其回波，由此獲得目標(biāo)至電磁波發(fā)射點(diǎn)的距離、距離變化率（徑向速度）、方位、高度等信息。激光雷達(dá)原理

激光雷達(dá)：LightDetectionAndRanging；雷達(dá)：RadioDetectionAndRanging1.無線電和激光區(qū)別就在于工作的電磁波的波段不同，雷達(dá)的電磁波的波長（通常為cm-dm級別）要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于激光的波長（通常為nm--um級別）。

我們由英文名稱可以發(fā)現(xiàn)，共性的是DetectionAndRanging，即探測和測距。不同的部分是Light和Radio，這有什么不同呢？2.電磁波產(chǎn)生和接收的裝置不一樣。3.激光雷達(dá)，其實(shí)指的是激光這種技術(shù)去探測和測距，為什么加上雷達(dá)主要就是，雷達(dá)作為深入人心的一種探測和測距技術(shù)和手段，加上去更加容易理解。激光雷達(dá)原理激光雷達(dá)分為相位式和脈沖式，其測量原理不相同。激光雷達(dá)測距原理相位式雷達(dá)測距原理與全站儀一樣，脈沖式雷達(dá)則主要測量脈沖發(fā)射和返回的時(shí)間差來進(jìn)行測距。無人機(jī)激光雷達(dá)以脈沖式為主。激光雷達(dá)一般都是多線激光雷達(dá)，不同線束之間的角度分辨率不一樣。由于線束呈垂直分布，當(dāng)激光雷達(dá)轉(zhuǎn)動起來的時(shí)候，由于是多激光束，不同激光束的測距不一樣，因此可以直接得到被掃描物體的三維坐標(biāo)。當(dāng)激光雷達(dá)被搭載在移動平臺上時(shí)，就可以得到真實(shí)世界的三維坐標(biāo)。激光雷達(dá)坐標(biāo)獲取1.瞬時(shí)坐標(biāo)當(dāng)激光雷達(dá)移動時(shí)，如果要測量絕對的坐標(biāo)，必須要聯(lián)合GNSS才可以測量絕對坐標(biāo)GNSS與全站儀后視定向時(shí)的已知坐標(biāo)功能一樣。2.瞬時(shí)姿態(tài)IMU就是可以測量角度的儀器。一般情況，一個(gè)IMU包含了三個(gè)單軸的加速度計(jì)和三個(gè)單軸的陀螺儀，加速度計(jì)檢測物體在載體坐標(biāo)系統(tǒng)獨(dú)立三軸的加速度信號，而陀螺儀檢測載體相對于導(dǎo)航坐標(biāo)系的角速度信號，測量物體在三維空間中的角速度和加速度，并以此解算出物體的姿態(tài)。激光雷達(dá)坐標(biāo)獲取3.GNSS+IMU組合導(dǎo)航因此，必須聯(lián)合GNSS和IMU進(jìn)行組合導(dǎo)航，使用卡爾曼濾波估計(jì)方法得到最優(yōu)的位置和姿態(tài)估計(jì)。有了位置，角度（GNSS+IMU測得），以及激光雷達(dá)測量的距離信息，就可以得到地面點(diǎn)的坐標(biāo)。GNSS的更新頻率低，一般1-10HZ不等，由于無人機(jī)的飛行速度很快，假設(shè)為10m/S，那么在10HZ的情況下，也只能測量每一秒的位置，每秒之間的位置是無法測量，這就會導(dǎo)致誤差。

GNSS的姿態(tài)測量也需要IMU提供測量值。

IMU的更新頻率很高，會達(dá)到上