激光雷达技术原理第一章讲课文档.pptx

激光雷达技术原理第一章第1页，共66页。

十月10,20252第一章绪论第2页，共66页。

十月10,20253第一章绪论什么是Lidar?“光探测和测距”(LiDAR,LightDetectionAndRanging)光雷达(非激光)激光雷达(激光)。激光雷达技术可实现空间三维坐标的同步、快速、精确地获取,再现客观事物的实时的、真实的形态特性,为快速获取空间信息提供了简单有效手段。第3页，共66页。

十月10,20254第一章绪论激光雷达是一种集成了多种高新技术的新型测绘仪器,具有以下优势：非接触式精度高（毫米级/亚毫米级）速度快（可达120万点/秒）密度大(点间距可达毫米级)数据采集方式灵活，同时对环境光线、温度都要求较低LiDAR技术的优势第4页，共66页。

十月10,20255LiDAR测量原理–测时（Lighttransittime）第一章绪论第5页，共66页。

十月10,20256根据测定时间方法的不同，LiDAR测距原理可分为：1、脉冲法测距—直接测时2、相位法测距—间接测时第一章绪论测距原理第6页，共66页。

十月10,20257脉冲法测距–直接LiDAR发出光脉冲（或电脉冲），经物体表面反射回到LiDAR。测定接收光脉冲和发射脉冲时间差△t称脉冲法测距。测距精度为1cm，时间测量精度是多少？讨论：第7页，共66页。

十月10,20258相位法测距–间接相位法测距是采用测定“调制光波”往返于被测距离上的相位差，间接求定距离的方法。第8页，共66页。

十月10,20259相位法测距–间接第9页，共66页。

十月10,202510相位法测距–间接问题：1、相位测量仅能测出不足一周的相位差2、相位差的分辨率限制测距的精度解决：为了保证精度而又兼顾测程，采用几个调制光波长配合测距。例如：测量386.57m的距离，用精测尺测量时，得到6.57m，用粗测尺测量时，得到386.5m，组合得到完整的距离值。第10页，共66页。

十月10,202511LiDAR测距–小结优势：脉冲法：测程远（6KM）相位法：精度高，采样率高（120万/秒）劣势：脉冲法：精度低相位法：测程近（100米），无法测定整周相位数第11页，共66页。

十月10,202512LiDAR测量原理–三角测量（Triangulation）第一章绪论（1617年，荷兰人斯涅耳(W．Snell)首创三角测量法）ρLinearlaserSpotdetectorΔρΔββΔΖXαΒρ1ρ2f0ρ1ρ2SideviewFrontviewOpticalCentreLaserSource第12页，共66页。

VanLeeuwenhoeksingel,Delft,TheNetherlands第13页，共66页。

国际水利环境工程学院IHEAsianNight第14页，共66页。

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十月10,2025161、窗口式扫描—一个激光器，两个旋转轴异面且互相垂直的反光镜，由步进电机带动旋转，沿纵向和横向依次扫过被测区域第一章绪论扫描方式：第16页，共66页。

十月10,2025172、全景扫描—一个激光器，一个旋转反光镜，仪器主体由电机带动水平旋转第一章绪论扫描方式：第17页，共66页。

十月10,2025183、移动扫描—一个激光器，一个旋转反光镜，仪器主体随平台移动第一章绪论扫描方式：第18页，共66页。

十月10,2025194、结构光扫描—投影光栅，一次扫描（每一条激光线上分布了640个激光点，一次扫描发射480条激光线）第一章绪论扫描方式：第19页，共66页。

十月10,202520扫描方式激光脚点轨迹摆镜扫描方式旋转棱镜扫描方式光学纤维电扫描方式圆锥镜扫描方式四种典型的LiDAR系统的扫描方式第20页，共66页。

十月10,202521LiDAR分类（搭载平台）星载-激光高度计机载-LiDAR车载-LiDAR固定式-激光扫描仪第一章绪论第21页，共66页。

十月10,202522LiDAR分类（搭载平台）星载-激光高度计机载-LiDAR车载-LiDAR固定式-激光扫描仪第一章绪论第22页，共66页。

十月10,202523激光测高的概念EarthCenterofMassrruR仪器中心到地表的距离r(基于飞行时间）仪器中心的位置r（基于精确定轨precisionorbitdetermination，POD）