激光雷达系统ppt课件
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激光雷达(第四稿)
在今年年初的 CES 上，来自森 尼维尔的 Quanergy Systems 公 司就展示了一款专为自动驾驶车 辆开发的固态激光雷达原型产品。 该激光雷达利用光相控阵来散播 激光脉冲，这样一来整个系统就 不用一直处于旋转状态了。 Quanergy 预计这款激光雷达的 价格最低能降至 250 美元， 2017 年初就能投入使用
对于未来的雷达等感应系统，固态化、小型化和廉价化是其 发展趋势，同时高清地图、V2X（所谓V2V，，意为vehicle to vehicle，即车对车的信息交换。另外还有V2X，即车对外 界的信息交换。车联网通过整合全球定位系统（GPS）导航 技术、车对车交流技术、无线通信及远程感应技术奠定了新 的汽车技术发展方向，实现了手动驾驶和自动驾驶的兼容。） 和算法等软实力的发展也是非常重要的。 从当前的辅助驾驶系统过渡到半自动驾驶和自动驾驶，势必 需要多种视觉与感知技术结合发展。
与此同时，有两家新创公 司也在低成本激光雷达的 道路上奋勇前进，它们的 新系统预计将低至 100 美 元，而且 2018 年就能正 式面世。
其实要说最近能让人眼前一亮激光雷 达系统，还得数麻省理工的解决方案。 该方案隶属于美国国防部高级研究计 划局的电子光子异质集成项目，麻省 理工的研究人员利用硅光子学将激光 雷达系统压缩成了一个 0.5-6 毫米大 小的芯片。虽然麻省理工的原型产品 视场只有几米，但未来扩展到一百米 并不困难，最重要的是该芯片单价只 有 10 美元。
相关资料
书 名: 《激光雷达技术》（上、下册） 作 者：戴永江 出版社： 电子工业出版社
内容简介： 激光雷达技术（LiDAR）是一种全新的遥感技术，因其 高精度和高效率，在地形测绘方面得到快速发展，目前 国内已有近20套LiDAR系统。本文主要研究LiDAR技术 在铁路勘察设计工程中的应用内容、产品与效果，在此 基础上与传统的航空摄影测量方法进行了比较，证明 LiDAR技术在铁路勘察设计的可行性与优越性。
《激光雷达简介》课件
激光雷达的测量范围通常在 几十米到几百米之间
测量范围越大，激光雷达的 探测距离就越远
测量范围越小，激光雷达的 探测精度就越高
激光雷达的分辨率是指其能够分辨的最小距离或角度 分辨率越高，激光雷达的精度和探测距离就越高 分辨率受激光雷达的硬件和软件设计影响 分辨率是衡量激光雷达性能的重要指标之一
扫描速率是指激光雷达在一定时间内能够扫描的频率 扫描速率越高，激光雷达的探测范围越广 扫描速率与激光雷达的硬件性能和算法有关 扫描速率是衡量激光雷达性能的重要指标之一
发射激光：激光雷 达发射激光束，形 成光束
接收反射：激光遇 到物体后反射，被 激光雷达接收
计算距离：通过计 算发射和接收的时 间差，计算出物体 与激光雷达的距离
生成图像：通过多次 发射和接收，激光雷 达可以生成三维图像 ，用于定位和导航
自动驾驶汽车：用于感知周围环境，实现自动驾驶 智能机器人：用于导航和避障，提高机器人自主性 测绘和地理信息：用于地形测绘、城市规划等 工业自动化：用于生产线上的物体检测和定位 安防监控：用于监控区域，实现智能安防 航空航天：用于卫星导航、空间探测等
激光雷达性能指标
测量距离：激光雷达可以精确测量物体的距离，误差范围在厘米级 测量角度：激光雷达可以精确测量物体的角度，误差范围在度级 测量速度：激光雷达可以精确测量物体的速度，误差范围在米/秒级 测量分辨率：激光雷达可以精确测量物体的分辨率，误差范围在毫米级
测量范围受到激光雷达的功率、 波长、接收器灵敏度等因素的 影响
工业监控：用 于监测生产设 备、环境、人
员等
环境监控来发展 前景
自动驾驶：激光雷达是自动驾驶汽车的关键传感器，可以提供精确的3D环境信息， 提高自动驾驶的安全性和可靠性。
测量范围越大，激光雷达的 探测距离就越远
测量范围越小，激光雷达的 探测精度就越高
激光雷达的分辨率是指其能够分辨的最小距离或角度 分辨率越高，激光雷达的精度和探测距离就越高 分辨率受激光雷达的硬件和软件设计影响 分辨率是衡量激光雷达性能的重要指标之一
扫描速率是指激光雷达在一定时间内能够扫描的频率 扫描速率越高，激光雷达的探测范围越广 扫描速率与激光雷达的硬件性能和算法有关 扫描速率是衡量激光雷达性能的重要指标之一
发射激光：激光雷 达发射激光束，形 成光束
接收反射：激光遇 到物体后反射，被 激光雷达接收
计算距离：通过计 算发射和接收的时 间差，计算出物体 与激光雷达的距离
生成图像：通过多次 发射和接收，激光雷 达可以生成三维图像 ，用于定位和导航
自动驾驶汽车：用于感知周围环境，实现自动驾驶 智能机器人：用于导航和避障，提高机器人自主性 测绘和地理信息：用于地形测绘、城市规划等 工业自动化：用于生产线上的物体检测和定位 安防监控：用于监控区域，实现智能安防 航空航天：用于卫星导航、空间探测等
激光雷达性能指标
测量距离：激光雷达可以精确测量物体的距离，误差范围在厘米级 测量角度：激光雷达可以精确测量物体的角度，误差范围在度级 测量速度：激光雷达可以精确测量物体的速度，误差范围在米/秒级 测量分辨率：激光雷达可以精确测量物体的分辨率，误差范围在毫米级
测量范围受到激光雷达的功率、 波长、接收器灵敏度等因素的 影响
工业监控：用 于监测生产设 备、环境、人
员等
环境监控来发展 前景
自动驾驶：激光雷达是自动驾驶汽车的关键传感器，可以提供精确的3D环境信息， 提高自动驾驶的安全性和可靠性。
激光雷达系统
历史沿革
自从1839年由Daguerre和Niepce拍摄第一张像片以来，利用像片制作像片平面图(X、Y)技术一直沿用。到 了1901年荷兰人Fourcade发明了摄影测量的立体观测技术，使得从二维像片可以获取地面三维数据(X、Y、Z)成 为可能。一百年以来，立体摄影测量仍然是获取地面三维数据最精确和最可靠的技术，是国家基本比例尺地形图 测绘的重要技术。
激光雷达系统
激光探测及测距系统的简称
01 简介
03 技术发展 05 基本原理
目录
02 历史沿革 04 主要途径 06 主要用途
激光雷达LiDAR(LightLaser Detection and Ranging)，是激光探测及测距系统的简称。
用激光器作为辐射源的雷达。激光雷达是激光技术与雷达技术相结合的产物。由发射机、天线、接收机、跟 踪架及信息处理等部分组成。发射机是各种形式的激光器，如二氧化碳激光器、掺钕钇铝石榴石激光器、半导体 激光器及波长可调谐的固体激光器等；天线是光学望远镜；接收机采用各种形式的光电探测器，如光电倍增管、 半导体光电二极管、雪崩光电二极管、红外和可见光多元探测器件等。激光雷达采用脉冲或连续波2种工作方式， 探测方法分直接探测与外差探测。
基本原理
LIDAR是一种集激光，全球定位系统(GPS)和惯性导航系统(INS)三种技术与一身的系统，用于获得数据并生 成精确的DEM。这三种技术的结合，可以高度准确地定位激光束打在物体上的光斑。它又分为日臻成熟的用于获 得地面数字高程模型(DEM)的地形LIDAR系统和已经成熟应用的用于获得水下DEM的水文LIDAR系统，这两种系统 的共同特点都是利用激光进行探测和测量，这也正是LIDAR一词的英文原译，即：LIght Detection And Ranging - LIDAR。
机载激光雷达测量系统解析ppt课件
LIDAR:AeroScan
INSAR:Star-3i
主要技术 参数
飞行高度:8000英尺； 频率：1500HZ； 带宽：1.8km； 4m点间距；
飞行高度：20000英尺； 频率：15000HZ； 带宽：8km； 5m间距；
主要 优点
垂直方向精度±15cm； 小区域及走廊区域最为理想；
非常适合植被覆盖和裸露区的真 实DEM提取； 扫描角内提供大范围扫描；
高精度高空间分辨率的森林或山区真实数字地面 模型 ③ 基本不需要地面控制点，地形数据采集速度快 ④ 作业安全 ⑤ 作业周期快，易于更新 ⑥ 时效性强 ⑦ 将信息获取、信息处理及应用技术纳入同一系统 中，有利于提高自动化高速化程度
4 机载激光雷达与机载InSAR的比较
4 机载激光雷达与机载InSAR的比较
6 工作流程及内业数据处理
飞行计划
GPS数据质量检查
系统参数测定和检校
航迹计算 激光脚点位置计算
外业数据采集
激光点云生成 分割
野外初步质量分析和控制
否 是
数据内业后处理
自动分类 内部QA/QC
手工分类 最后QA/QC
小结
1. 机载激光雷达测量的系统组成、激光扫描测距的 原理、动态GNSS定位、INS姿态测量系统、 GPS确定姿态的基本原理和方法
机载激光雷达测量系统的组成单元
测距单元
控制、监测、记 录单元
差分GPS 惯性测量单元
扫描仪
激光脚点 扫描方向
扫描带宽
激光雷达测距系统
•定义
包括：激光脉冲测距系统、光电扫描仪 及控制处理系统 原YA理G 激：光脉器冲是测以钇时铝测石距榴和石晶激体光为相基位质差的一测种距固
体 激光器 。钇铝石榴石的化学式是Y3 Al5 O15 ,简
《机载激光雷达》课件
发展趋势
随着技术的不断进步和应用需求的不断增加，机载激光雷达技术将不断向更高精 度、更高效率、更安全可靠的方向发展。
THANKS
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《机载激光雷达》PPT课件
目 录
• 机载激光雷达简介 • 机载激光雷达技术 • 机载激光雷达应用案例 • 机载激光雷达的挑战与未来发展
01 机载激光雷达简 介
定义与特点
总结词
机载激光雷达是一种集激光测距、全球定位系统（GPS）和惯性测量单元（ IMU）于一体的遥感技术。
详细描述
机载激光雷达通过向地面发送激光脉冲并接收反射回来的信号，能够获取高精 度的三维地形数据。它具有高分辨率、高精度、快速获取数据等优点，广泛应 用于地形测绘、城市规划、资源调查等领域。
地震灾害评估
利用机载激光雷达技术，评估地震灾害对建筑物 和基础设施的影响，为灾后重建提供技术支持。
考古探测
遗址区地形测绘
通过机载激光雷达技术，获取遗址区高精度、高分辨率的地形数 据，为考古研究提供基础资料。
遗址区建筑物结构分析
利用机载激光雷达数据，分析遗址区建筑物的结构特点，为文物修 复和保护提供依据。
激光发射与接收
激光发射器根据不同的应用需求 ，发射不同波长的激光束，常见 的波长有近红外、中红外和远红
外等。
接收器通常使用光电倍增管或雪 崩二极管等光电传感器，用于接 收反射回来的光束，并将其转换
为电信号。
激光雷达通过测量反射回来的光 束与发射光束的时间差，计算出
目标的距离信息。
数据处理与分析
1
遗址区植物种类鉴定
通过分析机载激光雷达数据，鉴定遗址区植物种类，为环境考古和 生态研究提供数据支持。
04 机载激光雷达的 挑战与未来发展
随着技术的不断进步和应用需求的不断增加，机载激光雷达技术将不断向更高精 度、更高效率、更安全可靠的方向发展。
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《机载激光雷达》PPT课件
目 录
• 机载激光雷达简介 • 机载激光雷达技术 • 机载激光雷达应用案例 • 机载激光雷达的挑战与未来发展
01 机载激光雷达简 介
定义与特点
总结词
机载激光雷达是一种集激光测距、全球定位系统（GPS）和惯性测量单元（ IMU）于一体的遥感技术。
详细描述
机载激光雷达通过向地面发送激光脉冲并接收反射回来的信号，能够获取高精 度的三维地形数据。它具有高分辨率、高精度、快速获取数据等优点，广泛应 用于地形测绘、城市规划、资源调查等领域。
地震灾害评估
利用机载激光雷达技术，评估地震灾害对建筑物 和基础设施的影响，为灾后重建提供技术支持。
考古探测
遗址区地形测绘
通过机载激光雷达技术，获取遗址区高精度、高分辨率的地形数 据，为考古研究提供基础资料。
遗址区建筑物结构分析
利用机载激光雷达数据，分析遗址区建筑物的结构特点，为文物修 复和保护提供依据。
激光发射与接收
激光发射器根据不同的应用需求 ，发射不同波长的激光束，常见 的波长有近红外、中红外和远红
外等。
接收器通常使用光电倍增管或雪 崩二极管等光电传感器，用于接 收反射回来的光束，并将其转换
为电信号。
激光雷达通过测量反射回来的光 束与发射光束的时间差，计算出
目标的距离信息。
数据处理与分析
1
遗址区植物种类鉴定
通过分析机载激光雷达数据，鉴定遗址区植物种类，为环境考古和 生态研究提供数据支持。
04 机载激光雷达的 挑战与未来发展
激光雷达-sick 激光雷达
激光雷达原理示意图
激光雷达应用
激光雷达的作用是能精确测量目标 位置（距离和角度）、运动状态 （速度、振动和姿态）和形状，探 测、识别、分辨和跟踪目标。经过 多年努力，科学家们已研制出火控 激光雷达、侦测激光雷达、导弹制 导激光雷达、靶场测量激光雷达、 导航激光雷达等。
相干激光雷达技术
雷达探测主要分为直接探测和相干探测两类，其中直 接探测比较简单，即将接收到的光能量聚焦到光敏元件上， 并产生与入射光功率成正比的电压或电流。由此可以看出， 该过程与传统的被动光学接收或典型的测距机原理大致相 同。因而，这里主要讨论相干探测。 所谓相干探测，就是到达探测器的不仅是信号波，而是 信号波与某一参考波的相干混合的结果。根据参考波的辐 射源及特性的不同，又可分为外差探测、零拍探测。
激光雷达按其结构可分为单稳与双稳两类，双稳系 统中发射部分与接收部分异地放置，目的是提高空 间分辨率。当前脉宽为ns级的激光可提供相当高的 空间分辨率，故双稳系统已很少采用，单稳态系统 往往是单端系统，发射与接收信号共用一个光学孔 径，并由发送、接收(T / R)开关隔离，如图：
激光器
光束整形系统
图1
透射式接收望远镜
图2 反射式接收望远镜
处理系统
激光雷达的信号检测处理系统包括放大器显示 器和微机等。放大器的作用是除去经过光电探测器 的目标散射电信号与本地振荡电信号复合后的电信 号中的直流分量,获取载有目标全部信息的外差信号。 显示器通常用于按强度-时间的形式来实时显示激光 雷达回波信号。显示器通常由一台高频示波器(带宽 100MHz 以上)担任,直接显示来自放大器的激光雷达 回波。从显示器上可以清楚地看出激光雷达回波的 特征和变化,因此显示器对监视激光雷达的工作状态 和指导激光雷达的整机调整都非常有用。微机通常 用于探测结果的实时显示、回波数据的自动采集、 激光雷达的自动调控以及回波数据的反演处理和各 种数据显示方式的处理。
机载激光雷达海洋测深技术.ppt
基于声波的回声测深技术
? 机载激光测深
在含有盐、气泡和浮游生物的海水中，光波和电磁波的衰减都非常大，声波在海 水中衰减小、传播距离长，因此基于声波的回声测深技术是应用最广最为成熟的 水深测量技术。
多波束测深系统是 一 个全覆盖式声纳测深系统，其波束在海底的覆盖宽度是水 深的 3 ～7 倍，个别系统最大可达 10 倍。在深水测区具有很大的优势，但在水 深小于 50m 的浅水区或存在暗礁时，声呐测量技术往往使用受限，测量效率也 急剧下降，且存在着严重的安全隐患。
? 最佳透光窗口：波长为 0. 47 ～ 0. 58μm 之间的蓝绿光表现出了衰减系数 最小的特性。
? 特点：精度高、分辨率高、灵活机动、测点密度高、现了水陆一体 化无缝测量。
? 与多波束测深系统不同的是，机载激光测深系统由于在海底的覆盖宽度仅仅 与飞机的航高有关，而与要测量的水深无关，因此特别适合于沿岸浅水区的 全覆盖水深测量。
2020/4/16
2020/4/16
主动式遥测技术，利用的是光在海水中的 传播特性。
按照波段数量可分为双色激光机载 LiDAＲ 测深系统和单色激光机载 LiDAＲ 测深系 统。
2020/4/16
2020/4/16
2020/4/16
? 随着技术的进一步发展，当前出现了单 色激光机载 LiDAＲ 测深系统。单色激 光机载 LiDAＲ 测深系统仅采用波长为 532nm 的蓝绿激光作为激光器发射光 源，其一部分激光束到达海面后沿原路 径反射，另一部分激光束则穿透海面到 达海底，经海底反射沿原路径返回，并 被激光接收器接收。根据二者到达接收 器的时间差，即可计算出海水的深度。 采用单色激光作为发射源，既简化系统 结构，又不需双色激光同步而提高测深 精度，是机载 LiDAＲ 测深系统的发展 趋势
激光雷达简介PPT优秀课件
接收光 学天线
目标 物体
伺服 系统
前置放 主放 大器 大器
信号 模数 处理 转换
主处 理器
距离 速度 角度 目标图 信息 信息 信息 像信息
通信 系统
屏幕 显示
理论 发射 基础 系统
接收 系统
信息 处理
运载 体积 平台 重量
工作 模式
第 一 代
经典理 论
气体激光， 传统光学
系统
单元探测器， 脉冲体制， 直接接收
D电非P子S扫S扫发描描射，，面外阵差探接测收器，
集成模块， DSP芯片， 成像显示
车/机载， 弹/星载
功能部 件， MOEM S，小
多波长复合， 多功能模块， 智能化模块
第 四 代
光子探 测，纳 米物理
阵列发射， 微光学系
统
微光学系统， 焦平面阵列 探测器，光
纤导光
硬软件融 合，系统 级芯片， 高分辨率， 成像显示
以激光为载波，以 光电探测器为接收 器件，以光学望远 镜为天线，俗称“ 激光雷达”。
本质相同
1.工作原理：
传感器发射激光束打到目标物体上并反射回来，接收器准确地测量出 光脉冲从发射到被反射回的传播时间，光速已知，就可得到从激光雷达到目 标点的距离。
若激光束不断地扫描目标物，就可以得到目标物上全部目标点的数据， 用此数据进行成像处理后，就可得到精确的三维立体图像。
(c)Weak feedback C≈1, vertical scale 10 mV div−1.
(d) Moderate feedback C>1, vertical scale 20 mV div−1.
Velocity：Doppler Frequency
目标 物体
伺服 系统
前置放 主放 大器 大器
信号 模数 处理 转换
主处 理器
距离 速度 角度 目标图 信息 信息 信息 像信息
通信 系统
屏幕 显示
理论 发射 基础 系统
接收 系统
信息 处理
运载 体积 平台 重量
工作 模式
第 一 代
经典理 论
气体激光， 传统光学
系统
单元探测器， 脉冲体制， 直接接收
D电非P子S扫S扫发描描射，，面外阵差探接测收器，
集成模块， DSP芯片， 成像显示
车/机载， 弹/星载
功能部 件， MOEM S，小
多波长复合， 多功能模块， 智能化模块
第 四 代
光子探 测，纳 米物理
阵列发射， 微光学系
统
微光学系统， 焦平面阵列 探测器，光
纤导光
硬软件融 合，系统 级芯片， 高分辨率， 成像显示
以激光为载波，以 光电探测器为接收 器件，以光学望远 镜为天线，俗称“ 激光雷达”。
本质相同
1.工作原理：
传感器发射激光束打到目标物体上并反射回来，接收器准确地测量出 光脉冲从发射到被反射回的传播时间，光速已知，就可得到从激光雷达到目 标点的距离。
若激光束不断地扫描目标物，就可以得到目标物上全部目标点的数据， 用此数据进行成像处理后，就可得到精确的三维立体图像。
(c)Weak feedback C≈1, vertical scale 10 mV div−1.
(d) Moderate feedback C>1, vertical scale 20 mV div−1.
Velocity：Doppler Frequency
第4章 激光雷达的原理及其应用
➢ 在2018年的 CES （国际消费类电子产品展览会）上 ，Velodyne 对外展
示了两款产品：128
线激光雷达
VLS-128和固态激光
雷达
Velarray。
Car 情报局
1、激光雷达在无人驾驶中的作用
环境地图构建
Car 情报局
2
激光雷达的概念
Car 情报局
2.1、激光雷达的概念
激光雷达实际上是一种工作在光学波段（特殊波段）的雷达；它是以激 光 作为载波，以光电探测器为接收器件，以光学望远镜为天线。
LIDAR，(Light Detention and Ranging) LADAR, (Laser Detection and Ranging)
Car 情报局
1
激光雷达在无人驾驶中的作用
Car 情报局
1、激光雷达在无人驾驶中的作用
激光雷达是无人驾驶车辆的“标配”
Car 情报局
1、激光雷达在无人驾驶中的作用
障碍与行人检测
图片来源于IBEO官网视频
Car 情报局
1、激光雷达在无人驾驶中的作用
车距精准控制
图片来源于IBEO官网视频
Car 情报局
Car 情报局
5.7、无人车载激光雷达遇到的挑战
恶劣环境适应性
Car 情报局
5.7、无人车载激光雷达遇到的挑战
恶劣环境适应性
Car 情报局
5.7、无人车载激光雷达遇到的挑战
计算量大
Car 情报局
6
车载激光雷达的发展趋势
Car 情报局
6.1、激光雷达的成本将进一步降低
Car 情报局
6.2、激光雷达向多线束以及固态激光雷达发展
Car 情报局
雷达介绍PPT课件
方位360o L波段（1~2G）
05.12.2020 22
四、雷达的应用
3、引导指挥雷达（监视雷达）
能对多批次目标同时检测 测量目标的精度和分辨力较高
S波段（2～4G）
05.12.2020 23
四、雷达的应用
4、火控雷达
作用距离小 测量精度高
05.12.2020 24
四、雷达的应用
5、制导雷达
三、雷达的发展历史
•60年代，电扫描相控阵天线。美国AN/SPS-33防空相控阵雷 达工作于S波段（2G～4GHz,10cm），方位机械扫描，仰角 电扫描。 •1964年，美国装置了第一个空间轨道监视雷达，用于监视人 造地球卫星或空间飞行器。 •60年代，NRL美国海军实验室研制成探测距离在3700km以 上的“麦德雷”高频超视距雷达，首先证明了超视距雷达探 测飞机，弹道导弹和舰艇的能力，还能确定海面状况和海洋 上空风情的能力。
四、雷达的应用
10、气象雷达
05.12.2020 32
四、雷达的应用
11、空中管制雷达
05.12.2020 33
四、雷达的应用
12、合成孔径雷达
05.12.2020 34
四、雷达的应用
13、宇航应用
05.12.2020 35
四、雷达的应用
14、其它 ➢测高雷达 ➢雷达引信 ➢探地雷达 ➢防撞雷达
05.12.2020 15
三、雷达的发展历史
•合成孔径雷达、相控阵雷达、脉冲多普勒雷达在70年代得到新 的发展。 •70年代中期，合成孔径雷达的计算机成像。装在卫星的合成孔 径雷达获得分辨率25×25m的雷达图像，1cm波段的机载合成 孔径雷达可以达到0.09m2的分辨率。 •70年代越南战争后期，出现用甚高频（VHF）雷达探测地下坑 道。 •空间应用方面，雷达用来帮助“阿波罗”飞船在月球着陆，在 卫星方面被用作高度计，测量地球及其表面的不平度。 •70年代，“丹麦眼镜蛇”雷达是一部又代表性的大型高分辨率 相控阵雷达，美国将该雷达用于观测，跟踪苏联勘查加半岛下 靶场上空的多个再入弹道导弹的弹头。
05.12.2020 22
四、雷达的应用
3、引导指挥雷达（监视雷达）
能对多批次目标同时检测 测量目标的精度和分辨力较高
S波段（2～4G）
05.12.2020 23
四、雷达的应用
4、火控雷达
作用距离小 测量精度高
05.12.2020 24
四、雷达的应用
5、制导雷达
三、雷达的发展历史
•60年代，电扫描相控阵天线。美国AN/SPS-33防空相控阵雷 达工作于S波段（2G～4GHz,10cm），方位机械扫描，仰角 电扫描。 •1964年，美国装置了第一个空间轨道监视雷达，用于监视人 造地球卫星或空间飞行器。 •60年代，NRL美国海军实验室研制成探测距离在3700km以 上的“麦德雷”高频超视距雷达，首先证明了超视距雷达探 测飞机，弹道导弹和舰艇的能力，还能确定海面状况和海洋 上空风情的能力。
四、雷达的应用
10、气象雷达
05.12.2020 32
四、雷达的应用
11、空中管制雷达
05.12.2020 33
四、雷达的应用
12、合成孔径雷达
05.12.2020 34
四、雷达的应用
13、宇航应用
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四、雷达的应用
14、其它 ➢测高雷达 ➢雷达引信 ➢探地雷达 ➢防撞雷达
05.12.2020 15
三、雷达的发展历史
•合成孔径雷达、相控阵雷达、脉冲多普勒雷达在70年代得到新 的发展。 •70年代中期，合成孔径雷达的计算机成像。装在卫星的合成孔 径雷达获得分辨率25×25m的雷达图像，1cm波段的机载合成 孔径雷达可以达到0.09m2的分辨率。 •70年代越南战争后期，出现用甚高频（VHF）雷达探测地下坑 道。 •空间应用方面，雷达用来帮助“阿波罗”飞船在月球着陆，在 卫星方面被用作高度计，测量地球及其表面的不平度。 •70年代，“丹麦眼镜蛇”雷达是一部又代表性的大型高分辨率 相控阵雷达，美国将该雷达用于观测，跟踪苏联勘查加半岛下 靶场上空的多个再入弹道导弹的弹头。
《激光雷达简介》课件
市场发展前景
自动驾驶
激光雷达是自动驾驶汽车的关键传感器之一，随着自动驾驶市场 的不断扩大，激光雷达市场也将迎来更大的发展空间。
无人机
无人机市场对激光雷达的需求也在不断增长，激光雷达在无人机中 主要用于定位、导航和避障。
地理信息获取
激光雷达在地形测绘、城市规划、资源调查等领域也有广泛应用， 市场前景广阔。
放大与滤波
对接收到的微弱信号进行 放大和滤波处理，以提高 信噪比。
信号解调
从接收到的信号中提取距 离、速度等有用信息。
数据处理技术
数据预处理
对原始数据进行去噪、滤波等处 理，以提高数据质量。
目标识别与跟踪
利用算法对目标物体进行识别和跟 踪，实现动态监测。
三维重建
通过对大量数据进行处理和分析， 重建出目标物体的三维模型。
THANKS
感谢观看
技术挑战与问题
高精度和高分辨率
如何实现高精度和高分辨率的探测是激光雷达面 临的重要挑战之一。
环境适应性
激光雷达在复杂环境和恶劣天气下的性能和稳定 性需要进一步提高。
数据处理和分析
随着激光雷达数据的不断增加，如何快速、准确 地处理和分析数据成为了一个重要问题。
05
激光雷达的未来应用
无人驾驶汽车
无人驾驶汽车是激光雷达的重要应用领域之一。通过激光雷 达的扫描数据，无人驾驶汽车可以精确地感知周围环境，实 现自主导航、障碍物识别和避障等功能，从而提高道路安全 性和交通效率。
动扫描。
扫描器的性能指标包括扫描角度范围、扫描速度和稳定性等，这些指标 影响着激光雷达的扫描效率和精度。
光电探测器
光电探测器负责接收反射回来的 激光信号，并将其转换为电信号
激光雷达与摄像机标定介绍课件
06
优化外参矩阵以获得 更精确的标定结果
验证标定结果的准 确性
完成激光雷达与摄像 机的标定过程
激光雷达与摄像机标定的技术原理
1
激光雷达与摄像机标 定的目的是为了获取 激光雷达和摄像机之 间的坐标变换关系， 以便将激光雷达和摄
像机的数据融合。
4
激光雷达标定是指通 过扫描已知尺寸的标 定板，获取激光雷达 的扫描参数和畸变参
06
标准化问题：如何制定激光 雷达与摄像机标定的行业标 准，提高系统兼容性
激光雷达与摄像机标定的未来发展趋势
更高精度：随着技术的进步，激光雷达与摄像机标定的精度将 不断提高，以满足更高要求的应用场景。
更广泛的应用：激光雷达与摄像机标定技术将应用于更多领域， 如自动驾驶、机器人导航、虚拟现实等。
更智能的算法：未来激光雷达与摄像机标定技术将更加智能化， 能够自动识别和调整参数，提高标定效率。
提高定位精度：通过标定， 可以提高定位精度，为自 动驾驶、机器人导航等应 用提供更精确的位置信息。
增强数据融合：标定后， 激光雷达和摄像机的数据 可以更好地融合，提高数 据的利用率。
提高三维重建质量：标定后， 可以提高三维重建的质量， 为虚拟现实、增强现实等应 用提供更真实的场景。
激光雷达与摄像机标定的应用场景
处理和分析
08
农业自动化：用 于农田信息采集
和农作物监测
09
智能交通系统 （ITS）：用于交 通信息的采集、
处理和发布
10
城市规划：用于 城市三维建模和
规划设计
激光雷达与摄像机标定的基本步骤
01
02
03
准备激光雷达和摄 像机设备
04
采集激光雷达和摄 像机数据
优化外参矩阵以获得 更精确的标定结果
验证标定结果的准 确性
完成激光雷达与摄像 机的标定过程
激光雷达与摄像机标定的技术原理
1
激光雷达与摄像机标 定的目的是为了获取 激光雷达和摄像机之 间的坐标变换关系， 以便将激光雷达和摄
像机的数据融合。
4
激光雷达标定是指通 过扫描已知尺寸的标 定板，获取激光雷达 的扫描参数和畸变参
06
标准化问题：如何制定激光 雷达与摄像机标定的行业标 准，提高系统兼容性
激光雷达与摄像机标定的未来发展趋势
更高精度：随着技术的进步，激光雷达与摄像机标定的精度将 不断提高，以满足更高要求的应用场景。
更广泛的应用：激光雷达与摄像机标定技术将应用于更多领域， 如自动驾驶、机器人导航、虚拟现实等。
更智能的算法：未来激光雷达与摄像机标定技术将更加智能化， 能够自动识别和调整参数，提高标定效率。
提高定位精度：通过标定， 可以提高定位精度，为自 动驾驶、机器人导航等应 用提供更精确的位置信息。
增强数据融合：标定后， 激光雷达和摄像机的数据 可以更好地融合，提高数 据的利用率。
提高三维重建质量：标定后， 可以提高三维重建的质量， 为虚拟现实、增强现实等应 用提供更真实的场景。
激光雷达与摄像机标定的应用场景
处理和分析
08
农业自动化：用 于农田信息采集
和农作物监测
09
智能交通系统 （ITS）：用于交 通信息的采集、
处理和发布
10
城市规划：用于 城市三维建模和
规划设计
激光雷达与摄像机标定的基本步骤
01
02
03
准备激光雷达和摄 像机设备
04
采集激光雷达和摄 像机数据
激光雷达基本知识PPT课件
本 知 识
② 光电探测器。 适合于激光雷达用的光电探测器主要有PIN光电二极管、硅雪崩
二极管(SiAPD)、光电导型碲镉汞(HgCdTe)探测器和光伏型 碲镉汞探测器 ③ 光学天线 透射式望远镜（开普勒、伽利略） 反射式望远镜（牛顿式、卡塞哥伦） 收发合置光学天线 收发分置光学天线 自由空间光路 全光纤光路 波片（四分之一、二分之一） 分束镜、合束镜、布鲁斯特窗片
6. 信号处理方法 微弱信号检测、数字化处理与算法
7. 数据处理方法 数据反演、显示
一、基本知识
本
知
激光雷达的概念及内涵
识
“雷达”(RADAR-Radio
Detection And Ranging)。传
统的雷达是以微波和毫米波作
为载波的雷达，大约出现1935
年左右。
最早公开报道提出激光雷达的 概念是: 1967年美国国际电话 和电报公司提出的，主要用于 航天飞行器交会对接，并研制
知 3. 激光雷达的优点
识
工作频率非常高，较微波高3~4
个数量级。
激光作为雷达辐射源探测运动 目标时多普勒频率非常高，因而 速度分辨率极高。
工作频率处于电子干扰频谱和微 波隐身有效频率之外，有利于对 抗电子干扰和反隐身。
本 知 识
能量高度集中。 用很小的准直孔径（10cm左右）即可获得很高的天线增益和极窄 的波束（1mrad左右），而且无旁瓣，因而可实现高精度测角（优 于0.1mrad）、单站定位、低仰角跟踪和高分辨率三维成像，且 不易被敌方截获，自身隐蔽性强。
探测方式和测量原理等对激光雷达体制 进行分类。
按不同信号形式: ①脉冲
②连续波
本 知 识
按不同功能: ①跟踪雷达（测距和测角）; ②测速雷达（测量多普勒信息）; ③动目标指示雷达（目标的多普勒信息） ; ④成像雷达（测量目标不同部位的反射强 度和距离等信号）;
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激光雷达系统
组成
机载激光雷达
测量平台
姿态测量与导航系统
激光系统
数据处理
数码相机
同步控制
惯性导航
差分GPS
激光系统
工作流程
• • 机载激光雷达测量系统的的数据采集和处理过程 （一）航飞采集激光扫描数据及数码影像 1．在航飞前要制订飞行计划。航飞计划应包括航带划分，确定飞行高度、 速度、激光脉冲频率、航带宽度、激光反射镜转动速度、数码相机方位元素 及定位、相机拍摄时间间隔等，并将各航带的首尾坐标及其他导航坐标输入 导航计算机内，在飞行导航控制软件的辅助下进行飞行作业。 2．安置GPS接收机。为保证飞机飞行各时刻的三维坐标数据的精度，需 要在地面沿航线布设一定数量的GPS基准站，同时将GPS流动站安置在飞机 上。 3．激光扫描测量。预先设置好扫描镜的摆动方向和摆动角度，当飞机飞行 时，红外激光发生器向扫描镜上不停地发射激光，通过飞机的运动和扫描镜 的运动反射，使激光束打到地面并覆盖测区，当激光束到达地面或遇到其它 障碍物时被反射回来，被一光电接收感应器接收并将其转换成电信号。根据 激光发射至接收的时间间隔即可精确测出传感器至地面的距离。 4．惯性测量。当飞机飞行时，惯性测量装置同时也将飞机的飞行姿态测出 来，并和激光的有关数据、扫描镜的扫描角度一起记录在磁带上。 5．数码相机拍摄。利用数码相机进行拍摄时，需要对其拍摄时间间隔和拍 摄位置进行控制。通常是用GPS系统进行时间和位置控制。 6．数据传输。航飞数据采集结束后，将所有的激光扫描测量数据、数码影 像数据、GPS数据及惯性测量数据都传输到计算机中，为后续数据处理作准 备。
网点的平面坐标（X，Y）及其高程（Z）的数据集，它主要是描述区域地貌形态的空 间分布，是通过等高线或相似立体模型进行数据采集（包括采样和量测），然后进行 数据内插而形成的。DEM是对地貌形态的虚拟表示，可派生出等高线、坡度图等信息， 也可与DOM或其它专题数据叠加，用于与地形相关的分析应用，同时它本身还是制作 DOM的TM, Digital Terrain Model）最初是为了高速公路的自
动设计提出来的（Miller，1956）。此后，它被用于各种线路选线（铁路、公路、输电 线）的设计以及各种工程的面积、体积、坡度计算，任意两点间的通视判断及任意断 面图绘制
• DEM;数字高程模型（Digital Elevation Model，缩写DEM）是一定范围内规则格
并按照一定范围裁切生成的数字正射影像数据集
• DSM:数字表面模型（Digital Surface Model，缩写DSM）是指包含了地表建筑物、桥梁和
树木等高度 的地面高程模型。和DEM相比，DEM只包含了地形的高程信息，并未包含其它地表信 息，DSM是在DEM的基础上，进一步涵盖了除地面以外的其它地表信息的高程.
• DOM:利用数字高程模型（DEM）对航空航天影像进行正射纠正、接边、色彩调整、镶嵌，
组成
机载激光雷达
测量平台
姿态测量与导航系统
激光系统
数据处理
数码相机
同步控制
惯性导航
差分GPS
激光系统
工作流程
• • 机载激光雷达测量系统的的数据采集和处理过程 （一）航飞采集激光扫描数据及数码影像 1．在航飞前要制订飞行计划。航飞计划应包括航带划分，确定飞行高度、 速度、激光脉冲频率、航带宽度、激光反射镜转动速度、数码相机方位元素 及定位、相机拍摄时间间隔等，并将各航带的首尾坐标及其他导航坐标输入 导航计算机内，在飞行导航控制软件的辅助下进行飞行作业。 2．安置GPS接收机。为保证飞机飞行各时刻的三维坐标数据的精度，需 要在地面沿航线布设一定数量的GPS基准站，同时将GPS流动站安置在飞机 上。 3．激光扫描测量。预先设置好扫描镜的摆动方向和摆动角度，当飞机飞行 时，红外激光发生器向扫描镜上不停地发射激光，通过飞机的运动和扫描镜 的运动反射，使激光束打到地面并覆盖测区，当激光束到达地面或遇到其它 障碍物时被反射回来，被一光电接收感应器接收并将其转换成电信号。根据 激光发射至接收的时间间隔即可精确测出传感器至地面的距离。 4．惯性测量。当飞机飞行时，惯性测量装置同时也将飞机的飞行姿态测出 来，并和激光的有关数据、扫描镜的扫描角度一起记录在磁带上。 5．数码相机拍摄。利用数码相机进行拍摄时，需要对其拍摄时间间隔和拍 摄位置进行控制。通常是用GPS系统进行时间和位置控制。 6．数据传输。航飞数据采集结束后，将所有的激光扫描测量数据、数码影 像数据、GPS数据及惯性测量数据都传输到计算机中，为后续数据处理作准 备。
网点的平面坐标（X，Y）及其高程（Z）的数据集，它主要是描述区域地貌形态的空 间分布，是通过等高线或相似立体模型进行数据采集（包括采样和量测），然后进行 数据内插而形成的。DEM是对地貌形态的虚拟表示，可派生出等高线、坡度图等信息， 也可与DOM或其它专题数据叠加，用于与地形相关的分析应用，同时它本身还是制作 DOM的TM, Digital Terrain Model）最初是为了高速公路的自
动设计提出来的（Miller，1956）。此后，它被用于各种线路选线（铁路、公路、输电 线）的设计以及各种工程的面积、体积、坡度计算，任意两点间的通视判断及任意断 面图绘制
• DEM;数字高程模型（Digital Elevation Model，缩写DEM）是一定范围内规则格
并按照一定范围裁切生成的数字正射影像数据集
• DSM:数字表面模型（Digital Surface Model，缩写DSM）是指包含了地表建筑物、桥梁和
树木等高度 的地面高程模型。和DEM相比，DEM只包含了地形的高程信息，并未包含其它地表信 息，DSM是在DEM的基础上，进一步涵盖了除地面以外的其它地表信息的高程.
• DOM:利用数字高程模型（DEM）对航空航天影像进行正射纠正、接边、色彩调整、镶嵌，