Trong những năm gần đây, một anh chàng tên Lidar đã tham gia vào các lĩnh vực khảo sát và lập bản đồ khác nhau. Nhiều người cảm thấy rất xa lạ với nó. Trên thực tế, anh ta là một ông già. Khoảng cách giữa trái đất và mặt trăng như chúng ta biết nó đạt được thông qua công nghệ laser khác nhau. . Nguyên tắc laser khác nhau rất đơn giản, nghĩa là bằng cách đo thời gian từ khi laser được phát ra vào thời điểm ánh sáng phản xạ từ mặt trăng đến trái đất, nhân nó với tốc độ ánh sáng và chia cho 2, đó là khoảng cách giữa trái đất và mặt trăng. Để đảm bảo rằng ánh sáng laser có thể được phản xạ tốt trở lại, những người Mỹ đã hạ cánh trên mặt trăng đặc biệt đặt một tấm gương như vậy trên mặt trăng để đảm bảo rằng ánh sáng laser được phản xạ tốt trở lại.
Con người hạ cánh trên mặt trăng
Với sự phát triển của GPS và IMU (công nghệ điều hướng quán tính), có thể xác định vị trí và thái độ thời gian thực chính xác. Nhiều nhà sản xuất đã phát hiện ra rằng anh chàng này rất phù hợp để khảo sát và lập bản đồ khô khan, vì vậy trong những năm gần đây, Lidar đã bị đẩy đến bạn. Khi ai đó nhìn thấy lidar, một nghi ngờ sẽ xuất hiện trong tâm trí họ:
Sự khác biệt giữa lidar và radar là gì?
Lidar có phải là radar không?
câu trả lời là!
Nếu bạn không tin chúng tôi, hãy xem hình dưới đây:
Sự khác biệt giữa lidar và radar
Sự khác biệt giữa chúng cũng đơn giản và dễ hiểu như tên. Lidar là một radar phát ra ánh sáng laser. Nguyên tắc về cơ bản là tương tự, ngoại trừ việc lidar phát ra một chùm tia thẳng, trong khi radar phát ra chùm sóng điện từ hình nón.
Theo mục đích, chúng ta có thể chia các cảm biến laser thành hai loại, cụ thể là mức độ tránh chướng ngại vật và mức độ khảo sát và lập bản đồ có độ chính xác cao. Thông qua so sánh, chúng ta có thể thấy rằng một số thông số chính, chẳng hạn như độ phân giải góc, trường nhìn, khoảng cách đo, tốc độ đo, độ chính xác đo lường, công nghệ nhiều tiếng vang, công nghệ tiếng vang đa chu kỳ, v.v., hai loại cảm biến laser này khá khác nhau. Tiếp theo, chúng tôi sẽ tập trung vào việc khảo sát và lập bản đồ lidar.
Khảo sát và lập bản đồ lidar là một hệ thống tích hợp cảm biến laser, GNSS, IMU và máy ảnh. Thông qua hiệu chuẩn thông số của từng cảm biến, độ lệch vị trí giữa các cảm biến và góc quay được sử dụng để chuyển đổi giữa các hệ tọa độ khác nhau có thể được tính toán chính xác. Bằng cách này, tọa độ tương đối của dữ liệu đám mây điểm thu được được chuyển đổi thành tọa độ trắc địa. Nói tóm lại, bạn có thể quét khi bạn đi bộ và các điểm bạn quét ra đều là tọa độ trắc địa! Tuyệt quá!
Thành phần hệ thống lidar đo lường
Thành phần hệ thống lidar đo lường
Khi sử dụng lidar để khảo sát và lập bản đồ, chúng ta thường có thể sử dụng các nền tảng di động như ô tô, máy bay không người lái và máy bay có người lái làm tàu sân bay. Dữ liệu laser thô, dữ liệu GNSS và dữ liệu IMU trong chuyển động có thể thu được thông qua xử lý hậu kỳ ở chế độ xử lý hậu kỳ. Dữ liệu POS chính xác ở cấp centimet dựa trên dữ liệu POS và laser thô để tạo ra kết quả đám mây điểm laser mà chúng ta thường thấy.
Vậy sự khác biệt giữa các nền tảng khác nhau và cách chọn là gì?
Theo đuổi hiệu quả và cài đặt nó trực tiếp trên máy bay trực thăng hoặc máy bay cánh cố định!
Hiệu quả đo trực tiếp đầy đủ, nhưng vì máy bay trực thăng hoặc cánh cố định bay cao hơn, độ chính xác kém hơn, thường là khoảng 10CM, phương pháp này có thể được chọn để khảo sát địa hình diện tích lớn.
Khu vực khảo sát phù hợp để bay, và độ chính xác là bắt buộc, vì vậy hãy sử dụng UAV cánh quay.
Hiệu quả của việc sử dụng UAV cánh quay thấp hơn một chút so với UAV cánh cố định, nhưng nó tiện dụng hơn về mặt kiểm soát chính xác, có thể đạt độ chính xác 5cm. Lidar trên không là sự kết hợp của thuốc chữa bách bệnh, có thể thể hiện kỹ năng của nó bất kể địa hình là gì.
Đối với các khu vực đô thị hoặc môi trường đường phố cụ thể, hãy chọn chế độ trên tàu lidar chế độ trên máy bay.
Nó chỉ có thể quét dữ liệu trong vòng 200 mét ở cả hai bên đường và khu vực quét bị hạn chế. Phương thức hoạt động này có thể được sử dụng trong các dự án tái thiết và mở rộng đường nói chung hoặc các dự án bản đồ địa hình dải, và độ chính xác trong vòng 100 mét là 5cm.
Ba lô như một phương tiện bổ sung để lấp đầy khoảng trống cuối cùng
Vì chúng tôi là một lidar đa nền tảng, chúng tôi thậm chí có thể thực hiện các phép đo trên lưng. Sự tồn tại của chế độ ba lô là để bổ sung những thiếu sót của một số phương pháp hoạt động trên. Nó được sử dụng để đo một số nơi mà ô tô và máy bay không thể vào được, chẳng hạn như đo không gian ngầm, đo lường mỏ, tính toán thể tích vuông, v.v. Bởi vì có một lượng jitter nhân tạo nhất định khi mọi người đang đi bộ với thiết bị trên lưng, nó thường là khoảng 10cm sau khi xử lý.
Trong những năm gần đây, một anh chàng tên Lidar đã tham gia vào các lĩnh vực khảo sát và lập bản đồ khác nhau. Nhiều người cảm thấy rất xa lạ với nó. Trên thực tế, anh ta là một ông già. Khoảng cách giữa trái đất và mặt trăng như chúng ta biết nó đạt được thông qua công nghệ laser khác nhau. . Nguyên tắc laser khác nhau rất đơn giản, nghĩa là bằng cách đo thời gian từ khi laser được phát ra vào thời điểm ánh sáng phản xạ từ mặt trăng đến trái đất, nhân nó với tốc độ ánh sáng và chia cho 2, đó là khoảng cách giữa trái đất và mặt trăng. Để đảm bảo rằng ánh sáng laser có thể được phản xạ tốt trở lại, những người Mỹ đã hạ cánh trên mặt trăng đặc biệt đặt một tấm gương như vậy trên mặt trăng để đảm bảo rằng ánh sáng laser được phản xạ tốt trở lại.
Với sự phát triển của GPS và IMU (công nghệ điều hướng quán tính), có thể xác định vị trí và thái độ thời gian thực chính xác. Nhiều nhà sản xuất đã phát hiện ra rằng anh chàng này rất phù hợp để khảo sát và lập bản đồ khô khan, vì vậy trong những năm gần đây, Lidar đã bị đẩy đến bạn. Khi ai đó nhìn thấy lidar, một nghi ngờ sẽ xuất hiện trong tâm trí họ:
Sự khác biệt giữa lidar và radar là gì?
Lidar có phải là radar không?
Sự khác biệt giữa lidar và radar
Sự khác biệt giữa chúng cũng đơn giản và dễ hiểu như tên. Lidar là một radar phát ra laser, chẳng hạn như dòng TOF-05D của CYNDAR. Nguyên tắc về cơ bản là tương tự, ngoại trừ việc lidar phát ra một chùm tia thẳng, trong khi radar phát ra chùm sóng điện từ hình nón.
Theo mục đích, chúng ta có thể chia các cảm biến laser thành hai loại, cụ thể là mức độ tránh chướng ngại vật và mức độ khảo sát và lập bản đồ có độ chính xác cao. Thông qua so sánh, chúng ta có thể thấy rằng một số thông số chính, chẳng hạn như độ phân giải góc, trường nhìn, khoảng cách đo, tốc độ đo, độ chính xác đo lường, công nghệ nhiều tiếng vang, công nghệ tiếng vang đa chu kỳ, v.v., hai loại cảm biến laser này khá khác nhau. Tiếp theo, chúng tôi sẽ tập trung vào việc khảo sát và lập bản đồ lidar.
Khảo sát và lập bản đồ lidar là một hệ thống tích hợp cảm biến laser, GNSS, IMU và máy ảnh. Thông qua hiệu chuẩn thông số của từng cảm biến, độ lệch vị trí giữa các cảm biến và góc quay được sử dụng để chuyển đổi giữa các hệ tọa độ khác nhau có thể được tính toán chính xác. Bằng cách này, tọa độ tương đối của dữ liệu đám mây điểm thu được được chuyển đổi thành tọa độ trắc địa. Nói tóm lại, bạn có thể quét khi bạn đi bộ và các điểm bạn quét ra đều là tọa độ trắc địa! Tuyệt quá!
Khi sử dụng lidar để khảo sát và lập bản đồ, chúng ta thường có thể sử dụng các nền tảng di động như ô tô, máy bay không người lái và máy bay có người lái làm tàu sân bay. Dữ liệu laser thô, dữ liệu GNSS và dữ liệu IMU trong chuyển động có thể thu được thông qua xử lý hậu kỳ ở chế độ xử lý hậu kỳ. Dữ liệu POS chính xác ở cấp centimet dựa trên dữ liệu POS và laser thô để tạo ra kết quả đám mây điểm laser mà chúng ta thường thấy.
Vậy sự khác biệt giữa các nền tảng khác nhau và cách chọn là gì?
Theo đuổi hiệu quả và cài đặt nó trực tiếp trên máy bay trực thăng hoặc máy bay cánh cố định!
Hiệu quả đo trực tiếp đầy đủ, nhưng vì máy bay trực thăng hoặc cánh cố định bay cao hơn, độ chính xác kém hơn, thường là khoảng 10CM, phương pháp này có thể được chọn để khảo sát địa hình diện tích lớn.
Khu vực khảo sát phù hợp để bay, và độ chính xác là bắt buộc, vì vậy hãy sử dụng UAV cánh quay.
Hiệu quả của việc sử dụng UAV cánh quay thấp hơn một chút so với UAV cánh cố định, nhưng nó tiện dụng hơn về mặt kiểm soát chính xác, có thể đạt độ chính xác 5cm. Lidar trên không là sự kết hợp của thuốc chữa bách bệnh, có thể thể hiện kỹ năng của nó bất kể địa hình là gì.
UAV trên không, Lidar trên không
Chế độ hoạt động của máy bay không người lái cánh quạt
Đối với các khu vực đô thị hoặc môi trường đường phố cụ thể, hãy chọn chế độ trên tàu lidar chế độ trên máy bay.
Nó chỉ có thể quét dữ liệu trong vòng 200 mét ở cả hai bên đường và khu vực quét bị hạn chế. Phương thức hoạt động này có thể được sử dụng trong các dự án tái thiết và mở rộng đường nói chung hoặc các dự án bản đồ địa hình dải, và độ chính xác trong vòng 100 mét là 5cm.
Ba lô như một phương tiện bổ sung để lấp đầy khoảng trống cuối cùng
Vì chúng tôi là một lidar đa nền tảng, chúng tôi thậm chí có thể thực hiện các phép đo trên lưng. Sự tồn tại của chế độ ba lô là để bổ sung những thiếu sót của một số phương pháp hoạt động trên. Nó được sử dụng để đo một số nơi mà ô tô và máy bay không thể vào được, chẳng hạn như đo không gian ngầm, đo lường mỏ, tính toán thể tích vuông, v.v. Bởi vì có một lượng jitter nhân tạo nhất định khi mọi người đang đi bộ với thiết bị trên lưng, nó thường là khoảng 10cm sau khi xử lý.
Với rất nhiều thông số của lidar, tôi nên chú ý đến những chỉ số nào?
1. Độ phân giải góc, đó là độ chính xác của phép đo góc
Độ phân giải góc là khả năng của máy quét để phân biệt mục tiêu. Độ phân giải góc càng nhỏ, mục tiêu càng nhỏ có thể được phân biệt và dữ liệu đám mây điểm đo càng tinh tế. Nói chung, độ chính xác đo góc của cảm biến laser tránh chướng ngại vật chỉ khoảng 0,1 °, trong khi độ phân giải góc của cảm biến laser khảo sát và lập bản đồ thường là 0,001 ° hoặc thậm chí thấp hơn.
2. Khoảng cách đo
Khoảng cách đo có liên quan đến tần số phát xạ laser và độ phản xạ của các vật thể mặt đất thực tế. Khoảng cách đo tối đa có liên quan đến độ phản xạ. Nói chung, nó đề cập đến khoảng cách quét tối đa trong điều kiện ρ≧60% (thậm chí một phần đến ρ≧90%). Tần số phát xạ laser tỷ lệ nghịch đảo. Tần số phát xạ càng lớn, khoảng cách đo càng nhỏ. Các vật thể khác nhau (núi, thảm thực vật, tòa nhà xi măng, ống kim loại, khoáng chất đất, than đá, v.v.) có độ phản xạ khác nhau và hầu hết các tòa nhà đều có độ phản xạ. Khoảng 50%, mặt đường than và nhựa đường khoảng 20%, vì vậy trong các ứng dụng thực tế, chúng tôi phải giảm phạm vi tối đa của thiết bị.
3. Tốc độ đo
Nó thường được phản ánh bởi tần số phát xạ tối đa của xung laser. Ví dụ, tần số phát xạ laser tối đa của VUX-1UAV của RIEGL là 550.000 điểm/giây, trong khi VUX-1UAV mini là 100.000 điểm/giây.
4. Độ chính xác đo lường
Nó đề cập đến giá trị thực thu được sau khi đo một lượng nhất định. Đó là mức độ nhất quán với sự thật. Khả năng lặp lại cũng được gọi là khả năng tái tạo hoặc khả năng lặp lại, đây là một số lượng được sử dụng để thể hiện khả năng có được kết quả tương tự từ nhiều phép đo. Nói chung, độ chính xác đo của cảm biến laser ở mức khảo sát và lập bản đồ là khoảng 1cm.
5. Trường nhìn
Trường ngắm = góc quét của chùm tia laser, đề cập đến phạm vi góc tối đa mà chùm tia laser có thể đạt được thông qua thiết bị quét và trường nhìn hiệu quả thường liên quan đến độ cao và khoảng cách đo hiệu quả trong quá trình hoạt động thực tế. Mặc dù trường nhìn ngang của nhiều cảm biến laser là 360 °, chúng tôi thường chỉ sử dụng 90 ° -120 ° trong các ứng dụng thực tế.
Những lợi ích đã được nói rất nhiều, vậy những thiếu sót của lidar là gì?
1. Chịu tác động của thời tiết và môi trường.
Bất kể chế độ làm việc của lidar, do giới hạn các đặc tính vật lý của laser, cảm biến laser bị ảnh hưởng rất nhiều bởi các yếu tố môi trường, và nó không ổn định và đáng tin cậy ngoài trời và trong môi trường khói, bụi, mưa, tuyết, cát và ánh sáng mạnh. Để làm việc.
2. Đắt tiền
Giá của các sản phẩm công nghiệp là hợp lý, và chi phí nghiên cứu và phát triển của nó cao, và điều này chỉ có thể được pha loãng bởi sản xuất hàng loạt. Ở giai đoạn này, nhu cầu về lidar không quá lớn, điều này gây khó khăn cho việc giảm chi phí. Thứ hai là chi phí cận biên. Lidar là một máy có độ chính xác cao. Đầu laser có thể được sử dụng để khảo sát và lập bản đồ đắt hơn nhiều so với mức tránh chướng ngại vật. Sản xuất sản phẩm không dễ dàng, và chi phí sản xuất rất cao.
Mặc dù lidar hiện tại không hoàn hảo, nhưng vì khả năng truyền thảm thực vật, nó có thể trực tiếp đo bề mặt mặt đất và giải quyết vấn đề đo rừng dày đặc tốt, vì vậy nó được nhiều khách hàng ưa chuộng. Trong tương lai, với sự tiến bộ của công nghệ và sự gia tăng sản xuất hàng loạt, vấn đề chi phí quá mức có thể được giảm hiệu quả. Mặc dù Lidar hiện tại không hoàn hảo, nhưng nó có thể được mong đợi trong tương lai!
Với rất nhiều thông số của lidar, tôi nên chú ý đến những chỉ số nào?
1. Độ phân giải góc, đó là độ chính xác của phép đo góc
Độ phân giải góc là khả năng của máy quét để phân biệt mục tiêu. Độ phân giải góc càng nhỏ, mục tiêu càng nhỏ có thể được phân biệt và dữ liệu đám mây điểm đo càng tinh tế. Nói chung, độ chính xác đo góc của cảm biến laser tránh chướng ngại vật chỉ khoảng 0,1 °, trong khi độ phân giải góc của cảm biến laser khảo sát và lập bản đồ thường là 0,001 ° hoặc thậm chí thấp hơn.
2. Khoảng cách đo
Khoảng cách đo có liên quan đến tần số phát xạ laser và độ phản xạ của các vật thể mặt đất thực tế. Khoảng cách đo tối đa có liên quan đến độ phản xạ. Nói chung, nó đề cập đến khoảng cách quét tối đa trong điều kiện ρ≧60% (thậm chí một phần đến ρ≧90%). Tần số phát xạ laser tỷ lệ nghịch đảo. Tần số phát xạ càng lớn, khoảng cách đo càng nhỏ. Các vật thể khác nhau (núi, thảm thực vật, tòa nhà xi măng, ống kim loại, khoáng chất đất, than đá, v.v.) có độ phản xạ khác nhau và hầu hết các tòa nhà đều có độ phản xạ. Khoảng 50%, mặt đường than và nhựa đường khoảng 20%, vì vậy trong các ứng dụng thực tế, chúng tôi phải giảm phạm vi tối đa của thiết bị.
3. Tốc độ đo
Nó thường được phản ánh bởi tần số phát xạ tối đa của xung laser. Ví dụ, tần số phát xạ laser tối đa của VUX-1UAV của RIEGL là 550.000 điểm/giây, trong khi VUX-1UAV mini là 100.000 điểm/giây.
4. Độ chính xác đo lường
Nó đề cập đến giá trị thực thu được sau khi đo một lượng nhất định. Đó là mức độ nhất quán với sự thật. Khả năng lặp lại cũng được gọi là khả năng tái tạo hoặc khả năng lặp lại, đây là một số lượng được sử dụng để thể hiện khả năng có được kết quả tương tự từ nhiều phép đo. Nói chung, độ chính xác đo của cảm biến laser ở mức khảo sát và lập bản đồ là khoảng 1cm.
5. Trường nhìn
Trường ngắm = góc quét của chùm tia laser, đề cập đến phạm vi góc tối đa mà chùm tia laser có thể đạt được thông qua thiết bị quét và trường nhìn hiệu quả thường liên quan đến độ cao và khoảng cách đo hiệu quả trong quá trình hoạt động thực tế. Mặc dù trường nhìn ngang của nhiều cảm biến laser là 360 °, chúng tôi thường chỉ sử dụng 90 ° -120 ° trong các ứng dụng thực tế.
Những lợi ích đã được nói rất nhiều, vậy những thiếu sót của lidar là gì?
1. Chịu tác động của thời tiết và môi trường.
Bất kể chế độ làm việc của lidar, do giới hạn các đặc tính vật lý của laser, cảm biến laser bị ảnh hưởng rất nhiều bởi các yếu tố môi trường, và nó không ổn định và đáng tin cậy ngoài trời và trong môi trường khói, bụi, mưa, tuyết, cát và ánh sáng mạnh. Để làm việc.
2. Đắt tiền
Giá của các sản phẩm công nghiệp là hợp lý, và chi phí nghiên cứu và phát triển của nó cao, và điều này chỉ có thể được pha loãng bởi sản xuất hàng loạt. Ở giai đoạn này, nhu cầu về lidar không quá lớn, điều này gây khó khăn cho việc giảm chi phí. Thứ hai là chi phí cận biên. Lidar là một máy có độ chính xác cao. Đầu laser có thể được sử dụng để khảo sát và lập bản đồ đắt hơn nhiều so với mức tránh chướng ngại vật. Sản xuất sản phẩm không dễ dàng, và chi phí sản xuất rất cao.
Mặc dù lidar hiện tại không hoàn hảo, nhưng vì khả năng truyền thảm thực vật, nó có thể trực tiếp đo bề mặt mặt đất và giải quyết vấn đề đo rừng dày đặc tốt, vì vậy nó được nhiều khách hàng ưa chuộng. Trong tương lai, với sự tiến bộ của công nghệ và sự gia tăng sản xuất hàng loạt, vấn đề chi phí quá mức có thể được giảm hiệu quả. Mặc dù Lidar hiện tại không hoàn hảo, nhưng nó có thể được mong đợi trong tương lai!
