浅谈机载激光雷达数据处理

机载激光雷达是激光探测及测距系统,它集成了GPS、IMU、激光扫描仪。其中主动传感系统(激光扫描仪)利用返回的脉冲可获取探测目标高分辨率的距离、坡度、粗糙度和反射率等信息,而被动光电成像技术可获取探测目标的数字成像信息,经过地面的信息处理而生成逐个地面采样点的三维坐标,最后经过综合处理而得到沿一定条带的地面区域三维定位与成像结果。     

距离门宽度对单光子激光测高卫星探测概率及测距精度的影响

针对距离门对单光子激光测高卫星探测概率以及测距精度的影响,结合激光雷达方程、单光子探测方程进行理论推导,采用不同宽度的距离门分析讨论,并利用蒙特卡洛方法进行模拟仿真试验。通过理论分析和仿真试验证明,距离门宽度对于探测概率影响不大,对于虚警概率具有较大影响,距离门为100 ns时,测距误差可以满足激光测高卫星的测距要求,当距离门宽度超过400 ns时,噪声占比会较大,测距精度会急剧下降,需要在数据后处理阶段采用精细化的滤波算法提取有效探测光子,保证测量精度。为保证对同一点重复观测25次,根据ICESat-2卫星的激光载荷参数,推导出光斑大小、光斑间距、激光重频三者之间的定量化关系。相关结论对于后续国产单光子激光测高卫星的设计与指标论证可提供一定参考。     

机载激光扫描测距仪的性能分析

本文对机载激光扫描测距系统的探测信号功率、背景噪声、信噪比等性能以及它们之间的关系等进行了定量化的评估和定性的分析,探讨了探测信噪比与测量距离、恒虚警概率探测时阈值／噪声比等问题,为机载激光扫描测距系统在遥感和测绘中的使用及系统性能的改进提供了科学的参考依据,其分析方法具有普遍意义,可用于不同的机载或星载激光扫描测距系统的分析。     

海洋三维遥感与海洋剖面激光雷达

本文从海洋与气候变化等重大前沿科学与应用对空间海洋观测系统的需求出发,基于当前国内外空间激光技术水平与前期海洋激光遥感的探索,提出了海洋遥感从二维向三维发展的紧迫性,并将海洋剖面探测激光雷达作为未来“海洋三维遥感”的主要技术手段。本文对近50年国内外激光海洋剖面探测技术的理论与应用、基础性关键探测机理问题,尤其是近10年来的试验性探索及其在多个海洋科学问题中的应用进行了综述。结合中国自主“观澜号”海洋科学卫星计划中海洋剖面探测激光雷达的系统论证与指标要求,提出了未来海洋剖面探测激光雷达发展路线图建议以及中国有望率先在空间海洋剖面激光探测领域取得突破的设想。     

背景区域对统计匹配滤波探测器性能的影响

介绍2种典型的统计匹配滤波器算法:自适应一致性估计(ACE)与约束能量最小化(CEM)。实验选取3种不同的背景区域(全景、除去目标的全景及部分均质场景)并计算其协方差,利用受试者工作特性(ROC)曲线中给定虚警概率下的检出概率(DR@FAR)和平均检出概率(ADR)指标,比较分析了背景区域变化对ACE与CEM算法目标探测性能的影响。     

利用ICA正交子空间投影加权的高光谱影像目标探测算法

提出了一种利用独立成分分析(ICA)正交子空间投影加权的高光谱影像目标探测方法。该方法从影像像元集合的独立成分入手,通过一种光谱相似性测度加权,赋予每个像素合适的权值,从而有效地解决从原始影像中无法正确提取背景数据而造成的虚警概率高的问题。实验结果表明,相比于经典的CEM方法,在相同的探测概率下,该方法能降低1.97%的虚警概率;与相关目标探测算法相比,所提出的算法具有较好的目标探测效果。     

探月工程（“嫦娥-号”卫星）测绘保障

对月球表面进行三维立体成像,获取月球三维影像图,是我国实施月球探测的首要科学目标。     

利用三频数据组合探测不敏感周跳

针对全球卫星导航系统（Global Navigation Satellite System,GNSS）信号中部分周跳难以探测的问题,在三维坐标系中分析了不敏感周跳的产生及分布,研究了探测阈值对不敏感周跳的影响,进而研究了多个组合量联合探测周跳的效果,提出了针对不敏感周跳的组合系数选取方法。该方法根据不敏感周跳的探测量构建组合系数的函数模型,在所有可能的三频无几何相位（geometry free combination,GF）组合系数中选取最敏感的组合系数,可探测3个频点上跳变量相近的不敏感周跳。北斗三频实测数据证实,多个GF组合有效提升了不敏感周跳的探测概率,数量以两个为宜,选取的组合量有效提升了不敏感周跳的探测概率。     

MIMO地基雷达微小形变探测建模与仿真

针对现有地基山体滑坡雷达实时性差、系统复杂的缺陷,将多输入多输出技术应用到地基山体滑坡雷达,建立基于多输入多输出的地基山体滑坡雷达微小形变探测的数学模型。将多输入多输出天线阵列等效为其对应的虚拟线性阵列,在这个等效线阵的基础上利用后向投影成像算法对雷达回波数据进行成像处理。成像后得到每个像素点的复散射强度,复影像对中对应像素点的复散射强度做复共轭运算,提取出差分相位,由其与微小形变建立数学关系。设置了雷达探测的模拟实验场景参数,依据所建立的模型编写仿真程序。仿真实验表明,雷达系统具有毫米级的理论形变探测能力,系统微小形变探测的相对误差在5%以内,理论模型的正确性得到验证。     

探月工程（“嫦娥一号”卫星）测绘保障

对月球表面进行三维立体成像,获取月球三维影像图,是我国实施月球探测的首要科学目标。     

探月工程（“嫦娥一号”卫星）测绘保障

对月球表面进行三维立体成像,获取月球三维影像图,是我国实施月球探测的首要科学目标。     

探月工程（“嫦娥一号”卫星）测绘保障

对月球表面进行三维立体成像,获取月球三维影像图,是我国实施月球探测的首要科学目标。     

三维激光扫描技术在溶洞探测中的应用

由于溶洞的特殊性,传统测量仪器已经不能满足当前对溶洞探测的要求。三维激光扫描技术采用非接触式高速激光测量方式,能在复杂的现场和空间对被测物体进行快速扫描测量,从而获得点云数据。文中介绍激光扫描的工作原理及三维激光扫描的工作流程,并给出采用Riegl LMS_Z420i三维激光扫描仪对吉首至茶洞高速公路吉首岸索塔基坑下的溶洞进行探测的实例。     

激光跟踪仪并动态测量数据粗差探测技术分析研究

激光跟踪仪在进行动态测量时具有测量范围大、精度高、采样频率高等优点,在工业大尺寸动态位姿测量领域具有广泛的应用前景.激光跟踪仪动态测量采用空间球坐标系测量原理,三维坐标测量值缺乏检核条件,虽然测量精度高但受环境等因素影响易产生粗差,且测量系统缺少发现粗差的条件.针对这一问题,本文将小波分析技术应用于激光跟踪仪动态测量数据处理,从时域和频域的综合角度分析数据中的粗差,建立了基于小波分析的激光跟踪仪动态测量数据粗差探测模型.通过对实验测量数据的分析表明,小波分析模型能够准确地探测激光跟踪仪动态测量数据中的粗差.     

多波束测量技术在海底地形浅点探测中的应用

多波束测量技术在现代海洋测绘工作中已经得到了广泛的应用,逐步取代了传统的单波束测量。本文结合工程实例介绍了多波束测量系统的安装、调试、数据编辑、三维成图等方面内容,探讨了多波束测量技术在海底地形浅点探测中的应用,分析了多波束测量技术在浅点探测中的优势、不足以及解决问题的方法。     

ALS70机载激光扫描系统在基础测绘中的应用

一、ALS70机载激光扫描系统介绍 ALS70机载激光扫描系统主要由系统控制器、激光控制器、相机控制器、激光扫描仪、操作终端、导航终端等组成。机载激光扫描系统以激光测距原理为基础,由扫描仪发射激光脉冲,通过激光控制器来记录接收脉冲的回波信号,利用发射与接收的时间间隔并结合激光扫描参数来计算地物目标的三维坐标。     

卫星激光测高原理及其测距精度估算

激光测高有着广泛的应用前景，尤其在全球表面地形确定和空间星球探测方面发挥着重要作用。本文详细介绍了激光测高的原理和精度计算，并对三种测量模式进行了比较。     

高分辨率大面阵相机航天测绘应用立体探测模式分析

针对大面阵相机成像特点,分析提出了在高分辨率对地观测条件下航天测绘应用的两种立体探测模式,即高分辨率交向立体摄影测量模式和小基线立体摄影测量模式.分别对两种模式的基本原理进行了阐述,分析了各自存在的优势和不足,以及主要的应用方向.通过理论和仿真分析对两种应用模式进行了原理验证.最后对大面阵相机航天立体测绘两种模式的应用...     

地理空间异常模式自适应探测方法研究

地理空间异常模式探测旨在发现地理空间中"与众不同"的实体或现象,为深入剖析地理现象或地理过程的特殊分布状况、变化或发展规律提供重要的理论依据和实践指导.随着异常探测应用需求的越来越广泛、深入,对异常探测的算法精度、智能化以及探测结果的可靠性要求越来越高.因而,一方面需要充分考虑地理空间数据自相关、异质性、多尺度等特性;...     

机载激光遥感成像的激光回波波形数字化技术

首先介绍了机载遥感成像技术的基本原理，讨论了其关键组成部分的地面目标激光回波波形数字化电路的设计及其组成特点，叙述了该波形数字化电路的时序设计和数据存储结构，最后讨论了波形数字化结果的数据预处理方法及相关问题，得到了系统试验运行中获取的激光回波的有关预处理结果，它们将作为进一步生成地面三维图像和目标分类的数据源。