激光雷达PPT
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激光雷达系统ppt课件
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
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
ppt-第5章激光雷达
第5章 激光雷达
➢ 5.1 激光雷达的定义 ➢ 5.2 激光雷达的组成 ➢ 5.3 激光雷达的特点 ➢ 5.4 激光雷达的原理 ➢ 5.5 激光雷达的类型 ➢ 5.6 激光雷达的技术参数 ➢ 5.7 激光雷达的标定 ➢ 5.8 激光雷达的产品及应用
第1页
第5章 激光雷达
第2页
第5章 激光雷达
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第 14 页
5.5 激光雷达的类型
第 15 页
5.5 激光雷达的类型
第 16 页
5.5 激光雷达的类型
第 17 页
5.6 激光雷达的技术参数
第 18 页
5.6 激光雷达的技术参数
第 19 页
5.7 激光雷达的标定
第 20 页
5.7 激光雷达的标定
第 21 页
5.7 激光雷达的标定
第 22 页
第4页
5.1 激光雷达的定义
第5页
5.1 激光雷达的定义
第6页
5.2 激光雷达的组成
第7页
第8页
5.3 激光雷达的特点
第9页
5.4 激光雷达的原理
第 10 页
5.4 激光雷达的原理
第 11 页
5.4 激光雷达的原理第 12页5.4 激光雷达的原理
第 13 页
5.4 激光雷达的原理
5.7 激光雷达的标定
第 23 页
5.7 激光雷达的标定
第 24 页
5.8 激光雷达的产品及应用
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5.8 激光雷达的产品及应用
第 26 页
5.8 激光雷达的产品及应用
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5.8 激光雷达的产品及应用
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5.8 激光雷达的产品及应用
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➢ 5.1 激光雷达的定义 ➢ 5.2 激光雷达的组成 ➢ 5.3 激光雷达的特点 ➢ 5.4 激光雷达的原理 ➢ 5.5 激光雷达的类型 ➢ 5.6 激光雷达的技术参数 ➢ 5.7 激光雷达的标定 ➢ 5.8 激光雷达的产品及应用
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第5章 激光雷达
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第5章 激光雷达
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5.5 激光雷达的类型
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5.5 激光雷达的类型
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5.5 激光雷达的类型
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5.6 激光雷达的技术参数
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5.6 激光雷达的技术参数
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5.7 激光雷达的标定
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5.7 激光雷达的标定
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5.7 激光雷达的标定
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5.1 激光雷达的定义
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5.1 激光雷达的定义
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5.2 激光雷达的组成
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5.3 激光雷达的特点
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5.4 激光雷达的原理
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5.4 激光雷达的原理
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5.4 激光雷达的原理第 12页5.4 激光雷达的原理
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5.4 激光雷达的原理
5.7 激光雷达的标定
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5.7 激光雷达的标定
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5.8 激光雷达的产品及应用
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5.8 激光雷达的产品及应用
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5.8 激光雷达的产品及应用
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5.8 激光雷达的产品及应用
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5.8 激光雷达的产品及应用
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《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。
《激光雷达成像技术》PPT课件
2(b c) abc
脉冲重复频率 fr：
fr N F
其中：N (m n)-像素；F-帧频
总的扫描时间：
Ttostsc st
tot be am
Tdwell
其中：tot-总扫描角； tot-光束发散角；Tdwell=1/fr-光束滞留时间
飞行时扫描频率：
f scan
V d res N
Micro electro-mechanical system (MEMS)
距离选通激光成像雷达
Burst illuminations Ladar (BIL)
距离选通激光成像雷达
激光测距仪+扫描仪+数字相机 距离范围：3~800m 距离分辨率：厘米量级 波长：1.5m
热像仪图像
BIL图像
闪烁式激光成像雷达
Mirror plate size
Optical scanning angle
Scan trajectory (fast axis) Scan trajectory (slow axis) Scan jitter
Reflectivity
Mirror flatness
Operating temperature
V—高度H(m)的飞行速度；N=mn—探测器单元数量； dres—探测器面元尺寸
扫描时脉冲积累数：
n B fr 6m
其中：B-天线3dB光束宽度(deg);fr-重频；m-天线每分转数
瞄准误差与滞后角效应：
.
d
2
d
dt
nr
dt
c
其中：-滞后角；d/dt-扫描速率；-往返时间；r-到目标距离；c-光 速；n-传播介质平均折射率
<7.5m >7.5m 500GHz 在150m处为1.5m正方形
脉冲重复频率 fr：
fr N F
其中：N (m n)-像素；F-帧频
总的扫描时间：
Ttostsc st
tot be am
Tdwell
其中：tot-总扫描角； tot-光束发散角；Tdwell=1/fr-光束滞留时间
飞行时扫描频率：
f scan
V d res N
Micro electro-mechanical system (MEMS)
距离选通激光成像雷达
Burst illuminations Ladar (BIL)
距离选通激光成像雷达
激光测距仪+扫描仪+数字相机 距离范围：3~800m 距离分辨率：厘米量级 波长：1.5m
热像仪图像
BIL图像
闪烁式激光成像雷达
Mirror plate size
Optical scanning angle
Scan trajectory (fast axis) Scan trajectory (slow axis) Scan jitter
Reflectivity
Mirror flatness
Operating temperature
V—高度H(m)的飞行速度；N=mn—探测器单元数量； dres—探测器面元尺寸
扫描时脉冲积累数：
n B fr 6m
其中：B-天线3dB光束宽度(deg);fr-重频；m-天线每分转数
瞄准误差与滞后角效应：
.
d
2
d
dt
nr
dt
c
其中：-滞后角；d/dt-扫描速率；-往返时间；r-到目标距离；c-光 速；n-传播介质平均折射率
<7.5m >7.5m 500GHz 在150m处为1.5m正方形
激光雷达与应用.PPT课件
手术操作名称未统一 主要手术漏填、不准确 其他手术或操作漏填、不准确
出院状态不正确
不能正确理解离院方式（医嘱离院、转院、非 医嘱离院、其他、死亡）
有手术操作、手术费用为0 分项费用加起来不等于总费用 入院时间大于出院时间
编码选择错误 编码库未统一
首页信息主要涉及部门：临床科室 病案科 财务科 信息科
例1 -主要诊断：心肌梗塞 -DRG F 60B 价格 2900欧元 例2 -主要诊断：心肌梗塞 -其他诊断：肺炎、心衰 -DRG F 60A 价格 4400欧元 例3 -主要诊断：心肌梗塞 -其他诊断：肺炎、心衰、败血症 -操作PCI术 心脏导管 - DRG F 24A 价格 7800欧元 -机械通气10天 价格 18300欧元
激光雷达的应用---农林业
激光雷达
激 光 雷 达 探 测 农 耕 地 形
激光雷达的应用—电网
激光雷达
❖在电力、通信网络建设与维护中，利用 激光雷达的数据，可以了解整个线路设 计区域的地形与地面上物的情况，以资 评估建设方案的可行性与建设成本；在 线路发生灾难时，可以及时发现倒塌的 部位，便于抢修和维护。
实
首颗激光测高试验卫星ICESat于2003年1月13日在美国
例
地球观测 GLAS系统
Vandenberg空军基地成功发射。ICESat轨道高度约600 km。周期约183天，可覆盖地表86°N～86°S即两极的大 部分区域。GLAS是第一个用于连续全球观测的星载激光测
高系统。其主要任务是监测南极洲和格陵兰冰盖的高程变
首页多项内容无明确定义，无统一标准 诊断、手术操作名称未规范统一 缺手术分级目录
无全国统一的首页质控标准和评价标准
基本信息漏项、填写不准确 主要诊断的准确选择 其他诊断漏填 手术及操作项目漏填、漏项 诊断及手术操作的正确编码 医师签名、其他管理项目漏填、不准确等
《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
感谢观看
《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。
THANKS
感谢观看
《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
《激光雷达成像技术》课件
《激光雷达成像技术》ppt课 件
CONTENTS
• 激光雷达简介 • 激光雷达系统组成 • 激光雷达数据处理技术 • 激光雷达成像技术 • 激光雷达技术发展与展望
01
激光雷达简介
激光雷达的定义与特点
总结词
激光雷达是一种利用激光技术进行探测和测距的雷达系统，具有高精度、高分辨率和高速度的优点。
详细描述
干涉成像的特点
干涉成像具有高分辨率和高精度，能够提供目标的微小变化和细节信息。然而， 干涉成像对实验条件要求较高，需要稳定的实验环境和精密的测量设备。
成像质量评价
成像质量评价方法
成像质量评价是评估激光雷达成像系统 性能的重要手段。评价方法包括图像的 分辨率、对比度、噪声水平、畸变等指 标。通过对这些指标的测量和分析，可 以评估成像系统的性能和成像质量。
激光雷达通过向目标发射激光束，然后接收反射回来的光信号，并通过对光信号的处理和分析，获取 目标的位置、距离、速度和形状等信息。由于激光雷达采用激光作为探测手段，因此具有高精度、高 分辨率和高速度的优点，能够实现远距离、高精度的探测和测量。
激光雷达的工作原理
总结词
激光雷达通过发射激光束，并接收反射回来的光信号，通过对光信号的处理和分析，获取目标的距离和角度信息 ，从而实现目标的探测和定位。
01
02
03
接收光学系统
用于收集反射回来的激光 束，并将其聚焦在光电探 测器上。
光电探测器
将反射回来的光信号转换 为电信号，常见的光电探 测器有硅光电倍增管和雪 崩光电二极管。
信号处理器
对光电探测器输出的电信 号进行处理，提取出目标 物体的距离、速度、方位 等信息。
数据处理系统
信号处理算法
用于提取目标物体的特征信息， 如距离、速度、方位等。常见的 算法包括脉冲压缩、动目标检测 和跟踪、多普勒频移分析等。
CONTENTS
• 激光雷达简介 • 激光雷达系统组成 • 激光雷达数据处理技术 • 激光雷达成像技术 • 激光雷达技术发展与展望
01
激光雷达简介
激光雷达的定义与特点
总结词
激光雷达是一种利用激光技术进行探测和测距的雷达系统，具有高精度、高分辨率和高速度的优点。
详细描述
干涉成像的特点
干涉成像具有高分辨率和高精度，能够提供目标的微小变化和细节信息。然而， 干涉成像对实验条件要求较高，需要稳定的实验环境和精密的测量设备。
成像质量评价
成像质量评价方法
成像质量评价是评估激光雷达成像系统 性能的重要手段。评价方法包括图像的 分辨率、对比度、噪声水平、畸变等指 标。通过对这些指标的测量和分析，可 以评估成像系统的性能和成像质量。
激光雷达通过向目标发射激光束，然后接收反射回来的光信号，并通过对光信号的处理和分析，获取 目标的位置、距离、速度和形状等信息。由于激光雷达采用激光作为探测手段，因此具有高精度、高 分辨率和高速度的优点，能够实现远距离、高精度的探测和测量。
激光雷达的工作原理
总结词
激光雷达通过发射激光束，并接收反射回来的光信号，通过对光信号的处理和分析，获取目标的距离和角度信息 ，从而实现目标的探测和定位。
01
02
03
接收光学系统
用于收集反射回来的激光 束，并将其聚焦在光电探 测器上。
光电探测器
将反射回来的光信号转换 为电信号，常见的光电探 测器有硅光电倍增管和雪 崩光电二极管。
信号处理器
对光电探测器输出的电信 号进行处理，提取出目标 物体的距离、速度、方位 等信息。
数据处理系统
信号处理算法
用于提取目标物体的特征信息， 如距离、速度、方位等。常见的 算法包括脉冲压缩、动目标检测 和跟踪、多普勒频移分析等。
激光雷达LIDAR-PPT精选文档
IMU：惯性测量装置(RpIMU-Inertial Measurement Unit)
手段：IMU有姿态量测功能，具有完全自主、无信号传播、 既能定位、测速，又可快速量测传感器瞬间的移动，输出 姿态信息等优点，但主要缺点是误差随时间迅速积累增长。 目的：获取机载LiDAR的姿态信息，即滚动、俯仰和航偏 角。
LiDAR的工作原理——POS系统：
DGPS与IMU对比：
DGPS系统：量测传感器的位置和速率，具有高精度，误差不随时间积累 等优点，但其动态性能差(易失锁)、输出频率低，不能两侧瞬间快速 的变化，没有姿态量测功能。 IMU系统：有姿态量测功能，具有完全自主、无信号传播、既能定位、 测速，又可快速量测传感器瞬间的移动，输出姿态信息等优点，但主 要缺点是误差随时间迅速积累增长。
侦察用成像激光雷达 障碍回避激光雷达 大气监测激光雷达 制导激光雷达 化学/生物战剂探测激光雷达 水下探测激光雷达 空间监视激光雷达 机器人三维视觉系统 其他军用激光雷达 弹道导弹防御激光雷达 靶场测量激光雷达 振动遥测激光雷达 多光谱激光雷达
LiDAR应用举例：
（一）激光成像雷达 激光雷达分辨率高，可以采集三维数据，如方位角俯仰角-距离、距离-速度-强度，并将数据以图像的形式显 示，获得辐射几何分布图像、距离选通图像、速度图像等 ，有潜力成为重要的侦察手段。
LiDAR的分类：
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）; ⑤差分吸收雷达（目标介质对特定频率光的吸收强度） 等。
LiDAR的应用前景：
因此，最优化的方法是对两个系统获得的信息进行综 合，这样可得到高精度的位置、速率和姿态数据。
手段：IMU有姿态量测功能，具有完全自主、无信号传播、 既能定位、测速，又可快速量测传感器瞬间的移动，输出 姿态信息等优点，但主要缺点是误差随时间迅速积累增长。 目的：获取机载LiDAR的姿态信息，即滚动、俯仰和航偏 角。
LiDAR的工作原理——POS系统：
DGPS与IMU对比：
DGPS系统：量测传感器的位置和速率，具有高精度，误差不随时间积累 等优点，但其动态性能差(易失锁)、输出频率低，不能两侧瞬间快速 的变化，没有姿态量测功能。 IMU系统：有姿态量测功能，具有完全自主、无信号传播、既能定位、 测速，又可快速量测传感器瞬间的移动，输出姿态信息等优点，但主 要缺点是误差随时间迅速积累增长。
侦察用成像激光雷达 障碍回避激光雷达 大气监测激光雷达 制导激光雷达 化学/生物战剂探测激光雷达 水下探测激光雷达 空间监视激光雷达 机器人三维视觉系统 其他军用激光雷达 弹道导弹防御激光雷达 靶场测量激光雷达 振动遥测激光雷达 多光谱激光雷达
LiDAR应用举例：
（一）激光成像雷达 激光雷达分辨率高，可以采集三维数据，如方位角俯仰角-距离、距离-速度-强度，并将数据以图像的形式显 示，获得辐射几何分布图像、距离选通图像、速度图像等 ，有潜力成为重要的侦察手段。
LiDAR的分类：
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）; ⑤差分吸收雷达（目标介质对特定频率光的吸收强度） 等。
LiDAR的应用前景：
因此，最优化的方法是对两个系统获得的信息进行综 合，这样可得到高精度的位置、速率和姿态数据。
激光雷达车载应用 ppt课件
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根据激光测距原理计算,就得到从激光雷达到目标点的距离, 脉冲激光不断地扫描目标物,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.
ppt课件
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在业内的大致应用
借助激光雷达发展无人驾驶技术 激光雷达用于汽车逆向设计 激光雷达用于车身的零部件检测 激光雷达实现汽车的主动安全 激光雷达辅助意念驾驶的实现 将激光雷达用于车辆检测 将激光雷达用于智能交通信号控制 将激光雷达用于交通事故勘察
ppt课件
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而它的一个特点就是价格特别便宜，此前报道中，他们的 CTO Jeff Owens 说每台成本在 200 美元。在此次 CES 上，Quanergy 相 关负责人向 GeekCar 透露，如果订货量是一万台，那每部产品成本有 望控制在 100 美元以下，但是量产得再等两年。
如此便宜的价格，Quanergy给出的答案是“相控阵激光雷达技 术”。抛去传统激光雷达昂贵的旋转部件。用电子扫描代替机械部件 ，采用集成电路上的小镜子扫描各个方向，然后输出车辆周围的3D图 像。创始人Dr.Louay Eldada对具体技术三缄其口，只表示核心技术是 自己的博士研究课题。
目前已有的Ibeo全自动驾驶测试车上，常用的多点布 局组合是miniLUX和LUX两款产品。
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Quanergy
Quanergy 是一家成立了三年的公司，在今年的CES上也推出了 自己的新产品：S2。号称是世界上第一款固态激光雷达。从外观来看 ，S3 是个黑色长方体，内部无任何转动机构。它可以放在手上，大小 和 Puck Auto 算是打了个平手。它的参数是8 线，探测范围为 10 厘 米-150 米。
ppt课件
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《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
激光雷达原理(2)精编版课件
光电探测器的平方律特性
E (r , t ) 假定入射的光辐射电场为 ˆU (r , t ) exp(it ) E (r , t ) e
直 接 探 测 理 论
ˆ 偏振方向上的单位矢量， e
U S是入射光辐射电场振幅， (r , t ) 是入射光的角频率。根据波印亭
法则，光辐射场平均功率：
J ( x, y)dxdy 1
t
探测目标后向散射函数：
( x, y, r ) d ( x, y, r ) / dr
接收信号光能量：
ES PS T
Hale Waihona Puke 接收信号光光子数：NS ES / h
其它参量定义： Ar—光学天线有效接收孔径；R—激光雷达 作用距离；or—接收光学系统效率；t—发
后 向 散 射 激 光 雷 达 方 程
r2 exp exp(z ) (z ) 2 Et ( 2 ) z 2 r2 exp exp(z ) ( z ) 2 Er ( 2 ) z 2
P( z ) (c )r02 G( z) exp(2z) P0 8z 2
0 r 1 2Q arctan r 0
2
1/ 2
不 同 目 标 的 激 光 雷 达 距 离 方 程
短脉冲/扩展目标：与发射能量和(D/R)2成比例
未截断零深度硬目标：与发射能量和(D/R)2成比例
截断零深度硬目标：与发射能量、(D/R)4和(1/2)成比例
激 光 束 的 物 理 描 述
G
2 w0
爱里斑的宽度定义为：第一个暗环（第一个 最小值）的角弦， 光束质量一般定义为 M实际发射机束宽(rad);
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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激光雷达测风技术特点
• 优势：（与其它方式比较） 空间分辨率高（角分辨率rad量级） 时间分辨率高 高测量精度（低对流层<1m/s，中高层<3m/s） 覆盖范围大（全球范围），适合星载平台 全球的分子散射测量：尤其在海洋或南半球 气溶胶散射测量：在低大气层和陆地上空 劣势： 适合晴天工作，大气穿透能力差（不适合雾、雨、雪天） 近地面水平作用距离有限（由于大气衰减）
• 数据分析
• 左图：风速光谱图
• 右图：为CNR函数范围符合传播的激光雷达方程图。
• 光谱图表明, (CNR)和估计的平均风速是超过1024个脉冲,对 应于0.1秒采集时间用一个简单的质心频率估计方法。完成10公 里以外风速测量的范围在0.1秒的平均时间。这是测量范围较好 的最长达到1.5μ m全光纤测风激光雷达。 • CNR下降到下限-30分贝左右。直到9公里,CNR测量是在好协 议与传播的激光雷达方程。CNR减少也可能被解释成大气动荡或 反向散射系数的减少后的边界限制。事实上,光束不是在大气中 直线传播。 • 此外,另一天测量,在13公里的最大射程达到估计风速平均超过 4096个脉冲时,获取对应0.41秒的时间。
• 实验装置
• 主振荡器是一个低噪声单纵模光纤激光器的。能量的一部分用于 本地振荡器的外差探测。在另一部分,声光调制器是被用作振幅 调制器和移频器。在光纤放大的脉冲放大直到15UJ。在过去的高 功率放大级,带通滤波器用于抑制之前放大器放大自发辐射(ASE)。 • 脉冲能量和峰值功率受限于SBS分别为200μ J和300 W的高功率/ 镱铒大模式区域(LMA)光纤放大器。应用一个最佳的应变分布专 门使用装置的激活光纤以提高SBS阈值。脉冲370μ J(ASE纠正)10 kHz重复频率,820纳秒持续时间和取得了450 W峰值功率。M平方 小于1.3。偏振消光比测量高于20分贝 。 • 这个激光源是集成在我们测风激光雷达。在光路1中光束是平行 于非球面透镜。通过偏振分束器(PBS)和四分之一波片，光束穿 过大气层传播通过望远镜发射和接收。一部分激光束被大气气溶 胶反向散射。反向散射光耦合进入核心的偏振保持单模光纤光路 2。与本地振荡器耦合光混合产生的光检测进行进一步的信号处 理。
• 结论
使用大功率线性偏振全光纤1.5μ m光纤激光应用在远程风速 测量。我们已经使用一种370μ J光纤激光器与SBS去解决过去高 功率放大器。此装置应用在10公里范围的激光雷达风速测量。这 是我们所测量最好最长的范围达到了1.5μ m全光纤风激光雷达在 0.1秒的平均时间。今后的工作将集中在减少ASE的高功率放大器 和减少M²。
激光雷达测风技术
大气风场数据获得的手段
• 地球表面观测系统
地面、海面、风散射仪等，只能提供表面大气层的数据
• 高空单层大气观测系统
机载和星载的云图变化的风场推算数据，该方式覆盖范围受限
• 高空多层大气观测系统
无线电探空仪和卫星探测器，无线电探空仪能够提供风场的垂 直分布情况，但是它主要是在北半球的陆地，很难给出大覆盖 范围的观测数据
•
激光多普勒测风雷达的分类
• 直探式（相对强度检测） 边缘技术 • 单边缘、双边缘 条纹技术 • 环形条纹、直列条纹 分子吸收技术 • I2分子吸收 • 相干式（直接频率检测FFT） 外差技术 • 本振光与信号光 自差技术 • 多频率发射光本身 超外差技术 • 本振光与多频率信号光
在后向散射情况下，其多普勒频移：
一种相干探测测风技术
• 1500NM全光纤激光源测量超过10公里范围的风速 对于相干风激光雷达,用1.5μ m参杂的使用镱铒光 纤是为了较好的大气传输。光纤激光器采用峰值功 率在几百瓦的受激布里渊散射(SBS)标准光纤。 激光脉冲发送通过大气和风速测量使用多普勒效应 反向散射激光频移 。
大气分子或气溶胶散射产生的多普勒频移
根据动量守恒和能量守恒定理：
大气分子或气溶胶散射产生的多普勒频移：
原子吸收产生的多普勒频移
原子共振吸收频率为： 根据动量守恒和能量守恒定理：
多普勒频移为： 原子吸收截面由于多普勒频移而展宽：
对于原子自发辐射有：
根据动量守恒和能量守恒定理：
多普勒频移： 自发辐射光子与紊乱光子之间的多普勒频移：