Ecodrone^®輕小型機(jī)載激光雷達(dá)系統(tǒng)

易科泰輕小型機(jī)載激光雷達(dá)系統(tǒng)，是我公司在自主研發(fā)的Ecodrone^®多旋翼無人機(jī)遙感系統(tǒng)基礎(chǔ)上，搭載的激光雷達(dá)傳感器，自主集成研發(fā)的全新一代機(jī)載激光雷達(dá)系統(tǒng)，革新了激光雷達(dá)的航空掃描模式。相對傳統(tǒng)機(jī)載激光雷達(dá)動輒上百公斤的自重、上千萬元的售價、復(fù)雜的操作和高昂的運(yùn)輸及后勤費(fèi)用，本產(chǎn)品具有體積小、重量輕、成本低、適應(yīng)性強(qiáng)和操作簡便等優(yōu)勢。

為適應(yīng)客戶對價格、產(chǎn)品功能、所需精度等指標(biāo)的不同需求，我公司提供兩種解決方案供選配，分別為基于Velodyne公司Puck Lite傳感器的無人機(jī)激光雷達(dá)SCOUT方案和基于Riegl公司miniVUX傳感器的無人機(jī)激光雷達(dá)miniRANGER方案。

主要技術(shù)指標(biāo)

1、EcoDrone UAS-8無人機(jī)平臺

1) 整機(jī)重量≤5000g，起飛重量≥15000g，載荷≥5000g，對稱軸距1200mm，自動折疊腳架，螺桿電機(jī)，減震無虛位

2) 具備強(qiáng)大的可擴(kuò)展性，可靈活安裝配置多光譜、高光譜、紅外熱成像、LiDAR、可見光等各種傳感器，可同時安裝其中任意兩種傳感器以同步采集多樣化地面信息

3) 空載懸停時間不低于50分鐘，有效作業(yè)時間30分鐘（搭載多光譜相機(jī)），飛行速度10m/s

4) 高精度GPS定位模塊，支持GPS／北斗雙模

5) 具備航點(diǎn)導(dǎo)航、定點(diǎn)、懸停、定高、航線、區(qū)域覆蓋、環(huán)繞及跟隨（follow-me模式，需地面站支持）等飛行模式，具備“黑匣子”功能模塊等

6) 具備信號干擾保護(hù)，故障保護(hù)，低電壓自動保護(hù)，一鍵自動返航降落功能

7) 氣壓和GPS定高，10m以內(nèi)超聲波定高，精確度1cm

8) 標(biāo)配4K高清畫質(zhì)彩色成像鏡頭，幀頻30FPS（分辨率4K情況下），圖片分辨率16MP；光學(xué)鏡頭f/2.8，120度HFOV（可選配82度HFOV無畸變光學(xué)鏡頭）；可選配單反20MP或24MP分辨率彩色鏡頭

9) 遙控器：工作頻率2.400～2.483GHz（DSSS技術(shù)），通道數(shù)16或32可選，發(fā)射功率（EIRP）FCC 100 dBm，控制距離2.7km（打開增程模式約達(dá)5公里）

10) 在線圖傳（FPV接收）：模擬信號與數(shù)字信號雙路圖傳技術(shù)，可同時在線圖傳可見光和熱成像影像視頻，工作頻段5.8G，支持1080P實時高清圖傳，顯示屏分辨率1920x1080，距離5km，既保障同步圖傳無延遲時滯、又可在線高清接收顯示畫面

11) 數(shù)據(jù)同傳模塊，包括無人機(jī)作業(yè)過程中的位置（經(jīng)緯度）、高度、溫度、濕度、太陽輻射、地面溫度、太陽輻射等數(shù)據(jù)信息同步傳輸顯示在地面站上

12) 地面站：包括便攜箱、野外勘測級筆記本及相應(yīng)軟件等，可進(jìn)行谷歌地圖、高德地圖或必應(yīng)地圖切換、航點(diǎn)輸入規(guī)劃自動飛行、航速／距離／高度／水平／經(jīng)緯度／升降速度／溫度等監(jiān)測、下載任務(wù)日志文件、實現(xiàn)無人機(jī)自動跟蹤地面站功能（follow-me）等

13) 能量管理系統(tǒng)：標(biāo)配電池容量22000mAh，充電電流12A，雙通道充電器，充電功率1400W

2.1、SCOUT激光雷達(dá)遙感方案

1) 外形尺寸：160×116×116mm

工作電壓：12～28V

功耗：40W

重量：1.65Kg

工作溫度：－10℃～40℃

2) 導(dǎo)航系統(tǒng)

衛(wèi)星系統(tǒng)：GPS，GLONASS

校準(zhǔn)支持：靜態(tài)、差分、雙天線

工作模式：實時、后處理

定位精度：1cm＋1ppm（水平方向）

3) LiDAR傳感器

激光性能：1級人眼安全，905nm

測量范圍：1m～120m，分辨率：2mm

測距誤差：30mm

掃描頻率：300000次/秒，可達(dá)600000點(diǎn)/秒

視場范圍：垂直±15°，水平360度

多重回波：2

激光面板數(shù)量：16

推薦掃描高度：20～60m（離地高度）

點(diǎn)云密度與飛行速度及航高之間關(guān)系

2.2、THE mini RANGER激光雷達(dá)遙感方案

1) 傳感器外形尺寸：269×99×85mm（STIM）/302×99×85mm（FOG）

導(dǎo)航盒外形尺寸：300×99×85mm

工作電壓：12～28V

功耗：80W

重量（傳感器+線纜）：3.5Kg（7.7lbs）FOG/IMU；2.9Kg（6.4lb）STIM/IMU

工作溫度：－10℃～40℃

2) 導(dǎo)航系統(tǒng)

衛(wèi)星系統(tǒng)：GPS，GLONASS

校準(zhǔn)支持：靜態(tài)、差分、雙天線

工作模式：實時、后處理

定位精度：1cm＋1ppm（水平方向）

3) LiDAR傳感器

激光性能：1級人眼安全，905nm

最小測距：3m

激光束大?。?60mm×50mm@100m

有效測量頻率：100000次/秒

視場角：360°

精度：15mm@150m

4） 掃描儀性能

掃描機(jī)制：鏡面旋轉(zhuǎn)

鏡面轉(zhuǎn)速：10-100掃描/秒

掃描角寬：0.05°～0.5°

角度測量分辨率：0.001°

內(nèi)部同步定時器:實時同步時間戳

點(diǎn)云密度與飛行速度及航高之間關(guān)系（100kHZ）

3、標(biāo)配4K高清畫質(zhì)RGB彩色成像鏡頭，F(xiàn)/2.8，F(xiàn)OV 120度廣角鏡頭（可選配其它光學(xué)鏡頭），圖片分辨率16MP；可選配Sony A6000鏡頭

4、軟件：LiDAR點(diǎn)云數(shù)據(jù)處理、3D矢量數(shù)據(jù)及模型等

技術(shù)路線

圖3 地形測繪

圖5 點(diǎn)云橫斷面厚度

精度驗證：

隨機(jī)選取測區(qū)若干特征點(diǎn)作為控制點(diǎn)，采用RTK方法實測控制點(diǎn)坐標(biāo)，對比激光點(diǎn)云量測坐標(biāo)和控制點(diǎn)實測坐標(biāo)，得出高程真誤差，反映其精度指標(biāo)。

控制點(diǎn)：平面精度＜1cm；高程精度＜1.5cm

序號	東坐標(biāo)	北坐標(biāo)	控制點(diǎn)高程	激光點(diǎn)高程	高程真誤差
1	355007.194	6681305.610	65.159	65.168	+0.009
2	355042.113	6681331.238	68.236	68.279	+0.043
3	355054.820	6681319.338	68.628	68.667	+0.039
4	355071.565	6681286.798	66.806	66.844	+0.038
15	354970.664	6681080.558	71.597	71.558	-0.039
43	355124.750	6681082.099	67.006	67.006	-0.000
44	355132.507	6681054.538	67.092	67.034	-0.058
45	355075.257	6681018.545	66.014	66.045	+0.031
47	355038.927	6681041.354	67.626	67.601	-0.025
最小誤差 誤差 平均誤差 均方根 標(biāo)準(zhǔn)差	-0.058 +0.043 0.031 0.035 0.037

由上表可知，點(diǎn)位高程中誤差（標(biāo)準(zhǔn)差）為3.7cm，滿足高精度測繪要求?？捎糜诎ù蟊壤叩匦螆D測繪在內(nèi)的各領(lǐng)域。

三、應(yīng)用方向

無人機(jī)激光雷達(dá)兼具無人機(jī)和激光雷達(dá)各自優(yōu)勢，以其低成本、高精度、高效便捷的優(yōu)勢廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)。典型應(yīng)用如下：

· 地形測繪

· 城市三維建模

· 農(nóng)業(yè)及林業(yè)

· 考古及文化遺產(chǎn)保護(hù)

· 冰川雪地測繪

· 滑坡監(jiān)測