会上,北京观著信息技术有限公司工程师徐胜攀进行了以“轻小型Lidar无人机”为主题的精彩演讲。以下是演讲实录,未经本人核实。
徐胜攀:各位上午好,我是北京观著信息的徐胜攀,前面两位同事已经为大家介绍了我们公司研发的无人机产品以及无人机上搭载的超小型超微传感器,这些传感器主要是航空摄影测量方面的。下面我要介绍的是另一种技术研究以及我们公司在这种技术上集成的一个产品——轻小型Lidar无人机。
本次汇报主要分为五个方面。首先对Lidar技术进行简单的介绍和回顾,机载Lidar技术的一个基本工作方式就是由激光发射器发射激光脉冲,通过扫描装置控制激光速的方向,可以有激光点云成效。机载Lidar主要由四个部分组成:第一、飞行平台,无人机或者直升机,用来搭载测量装置。第二、定位定姿系统,包括差分GPS系统和惯导系统。第三、激光测距系统。第四、地面控制系统,主要进行任务规划和飞行控制。它的基本定位原理就是由激光扫描仪向地面发射激光脉冲以此测出三维矢量,这个矢量是一个距离。
机载搭载的技术特点。第一、直接获取点的三维坐标。其次,可以穿透植被,这样在森林中就可以使用。第三、有多次回波信号。第四、易被水体吸收,对于一些海岸带的扫描监测比较有用。第五、它是一种主动式的扫描方式,所以不受太阳高度影响,在夜间也可以作业。最后,可额外获取地物的强度信息。这里我列举了和航空摄影测量的比较,目前机载Lidar的成本相对较高,但作业周期更短。因为它的数据预处理比较简单,作业方式是主动式扫描方式,它的高层精度一般来讲高于平面精度。
机载激光雷达主要在以下领域有比较好的应用。像DSM、DEM的获取、森林参数估计、数字电网、数字水利、数字勘测到网络提取,这里有一些事例截图。包括电力巡线等,在这种地方倾斜航空摄影测量很难获取这个模型,电力线也很难获取,直接获取电力线走廊的这些模型数据。这是在海岸带的应用。这是在林业方面的应用,可以很好的测量树木高度,获取植被的点云。
Lidar现在呈现出以下几个方面的现状和趋势。主流的Lidar产品重量比较大,价格比较昂贵,大重量的Lidar设备需要更大动力的无人机和直升机,大的无人机或直升机进一步加大了机载Lidar扫描设备成本和作业成本。目前市场上小型化的Lidar设备已经开始出现,轻小型、集成化的Lidar设备已经成为市场趋势等。
借这种契机,北京观著着眼于轻小型低成本的Lidar,并将其集成到轻小型无人机上,成为一款轻小型高性能的Lidar设备。这是主要的技术参数,主要搭载的传感器有机载Lidar设备,还有相机,3600万像素全画幅,最大扫描距离能达到100米,视场角360度,传感器的总重量只有2.5千克,点获取速度30万点/秒,飞机时长45分钟。这里是一个动画,这是我们进行任务规划和飞控软件,这里是规划处的航带,这两个图中是我们的点云生成相关的软件,左边是大家比较熟悉的IE,右边是一个点云生产软件,我们点云生成同样还有其他的研究。
我们在这款无人机上天之前首先进行了比较大量的车载扫描试验,这张图就是我们用车载进行扫描数据的一个案例,车辆的行驶速度大约20千米/小时,从图中可以看到,树木比较清晰,道路边上的房屋比较清晰,所以这款设备能满足我们一般的街景扫描需求,这也是一张车载扫描图。这是换了一种方式,可能大家看起来更加清晰一些,这是树木,这是路上的高度限制,信号塔。
我们也进行了一些机载扫描的数据。图中可以看到地形扫描情况比较好,树木也比较清晰,这个扫描案例中无人机的飞行高度40米。我们在机载搭载的应用上也有一些前期的比较成功的应用案例,这是我们做的电力行业应用案例,扫描的电力线走廊,这里有三个杆塔,我们对电力线的数据进行了处理,这个杆塔被提示出来了,单个电力线都被提示出来了,这是一个放大图,这下面标注的蓝色点是危险品。
下一步的研发计划。经过以上介绍,相信大家对机载Lidar和北京观著的Lidar无人机产品有了一个基本的了解,我们下一步的研发计划是通过可见光数据获得彩色点云,在使用航空摄影测量数据的地方融合Lidar数据取得更精细的效果。第二、推动Lidar无人机技术在各行业的应用,发挥Lidar在林业、电力、水利等领域的优势,让Lidar真正的服务于生产,也期待着和大家有更深入的合作。谢谢大家!
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