《微小型无人机载激光雷达系统开发与应用》

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研究目的:

有别于传统光学成像机制,激光雷达在高精度辐射传输建模、高可靠数据定标、回波信息的精准提取和定量应用等方面仍存在诸多业界关注、尚未解决的科学问题,而载荷轻小型化技术更成为发展经济、安全、高效无人机载激光雷达系统的瓶颈。研发轻小型、低功耗的无人机载激光雷达系统,并以此为试验平台解决主动探测激光雷达辐射传输机理性问题,构建定量化的激光雷达信息提取与应用模型,成为占据对地观测高新技术领域国际领先地位的重要发展机遇。中国近年来在激光雷达系统及相应处理软件研制方面取得了一定的成果,但系统总体重量偏大,无法满足轻小型旋翼无人机搭载与高效作业需求。对于轻小型/微小型激光雷达外场高精度定标、数据质量评价等问题也缺乏深入研究,难以支撑各行业对经济高效激光雷达数据获取及目标物理属性高精度反演的定量应用需求。

主要技术创新点:

项目组针对微小型无人机搭载及应用需求,突破了激光雷达轻量化集成与同步控制等关键技术,完成了全系统重量小于3.5kg微小型激光雷达系统研制,解决了包括轻小型旋翼无人机在内的多平台适应性问题;创新性提出基于连接点的微小型无人机载激光雷达安置误差自检校技术及数据质量评价方法,保证了微小型激光雷达系统的数据获取精度与稳定性,以适应精细化行业应用需求;重点研究了微小型无人机载激光雷达复杂地形电力巡线技术等行业应用方法,为相关行业应用的开展提供技术支撑;同时完成了“微小型无人机载激光雷达系统点云预处理软件”、“微小型无人机载激光雷达动态检校与数据显示软件”的研制,实现了从数据采集、数据处理、质量评价、数据校正到行业应用的全链路覆盖。

成果产生的价值:

项目产出的成果包括微小型无人机载激光雷达硬件系统及配套的数据处理及检校软件,获得软件著作权《微小型无人机载激光雷达动态检校与数据显示软件》,形成标准《机载激光雷达点云数据质量评价指标及计算方法》。

相关成果在浙江杭州古临安城遗址的考古挖掘和文物保护、四川西昌国家电网特高压线路的安全隐患排查、宁夏银川智慧城市三维信息采集、福建省第四次森林资源规划设计调查、内蒙古锡林郭勒草原灌丛化研究等工作中成功应用,得到了行业用户一致好评,不仅为项目组带来了直接经济效益,也为各行业的高效率、智能化作业提供了一种全新思路。

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