车载激光测绘系统技术分析与研究
摘要：论述了车载激光测绘系统的国内外发展现状、技术原理、数据处理及特点等相关理论，提出了车载激光测绘系统在目前实际应用中存在的问题，并展望了车载激光测绘系统的技术发展方向。
关键词：车载激光测绘系统；技术原理与数据处理；技术分析；
1 引言
20世纪80年代末，激光测绘技术在多等级三维地球空间信息的实时获取方面取得了重大突破，数据的获取方式逐步由人工单点获取，朝着连续自动获取的方向发展，使数据处理的自动化、智能化成为可能。激光测绘技术直接获取高精度三维数据，与传统测量技术相比具有明显的优越性，可广泛应用于三维空间数据的采集与更新。由于实际场景的多样性和复杂性，各种采集目标地物的激光扫描测量系统相继问世，根据传感器搭载平台的不同可分为星载、机载、地面激光扫描测量系统。由于采用星载或者机载传感器来采集地面目标物体的三维数据造价相对较高且仅能够采集到城市等建筑物密集区域目标物体的顶面信息，对于近景三维目标的信息采集受到限制，因此车载激光扫描系统的研究成为热点。车载激光测绘依托于我国稠密的公路网，能够覆盖绝大多数测绘区域，作业灵活，使用资源很少，具备低成本、高效率、快速测量等特点，对我国数字化城市建设以及军事测绘等测绘工程提供了有力的技术支持。
2 国内外发展现状
目前，国外已推出的一些产品，如加拿大Optech公司的L YNX 移动激光测量车、美国Applanix公司的LandMark、英国3D Laser Mapping 公司的StreetMapper 360、美国MDL公司的Dynascan、日本TOPCON公司的IP－S2、诺基亚所属公司NA VTEQ的激光采集车、德国SITECO公司所生产的Road Scanner以及Google 使用的街景采集车。国内武汉大学、山东科技大学、南京师范大学、华东师范大学、北京首都师范大学也进行了相关研究并推出类似产品。这些产品的集成原理都是相似的，不同之处主要是面向的市场需求不同，所采用传感器的类型和技术指标也不同。
目前市场上存在的车载移动激光扫描系统供应商主要有TOPCON ，
TRIMBLE ，OPTECH ，RIEGL ，MDL 和SITECO 等。
图1 L YNX 移动激光测量车
图2 美国MDL 公司的Dynascan
图3 StreetMapper 360
图4 日本TOPCON 公司的IP－S2
3 技术原理与关键技术
车载激光扫描系统是在垂直于行驶方向做二维扫描，以汽车行驶方向作为运动维，构成三维扫描系统，其所获得的数据是由全离散的矢量距离点构成的“点云”，每一个像素所包含的是一个距离值和一个角度值。
就数据获取方式而言，车载激光扫描更像大地测量系统，通过测边、测角进行定位; 就数据后处理方式而言却更像摄影测量系统，使用共线方程的方法，由位置姿态（POS）系统获取车载GPS天线相位中心坐标与惯性导航系统（IMU）获取的翻滚、俯仰和偏航等数据联合处理，得到影像的六个外方位元素，利用其进行摄影过程的几何反转，实现车载激光扫描系统直接对目标定位。
3.1 系统构成
移动激光测量技术是目前世界上较为先进的一种测绘手段，其系统构成为: 用于导航定位的航向或距离传感器( 如GPS、惯性导航系统( IMU) 、里程计等) 和用于扫描或摄影成像的传感器( 如线/面阵CCD、激光扫描仪等) 以及汽车承载工具。
其中三维激光扫描仪使用激光测距——机械扫描工作体制。载车为激光测绘系统的移动工作平台，提供各测量设备的安装平面及电力供应；三维激光扫描仪是测绘数据获取的关键传感器，对探测区域目标进行测量；CCD相机作为影像传感器，提供激光扫描仪探测区域目标的属性信息；卫星定位系统、惯性导航系
统提供载车的位置信息和姿态信息，为激光扫描仪的测量数据在全球坐标系中定位提供必要的信息，综合信息处理系统完成多传感器的数据处理与融合，最终生成测绘信息。
图5 车载测绘系统构成图
3.2 系统工作过程
首先，利用GPS 对载车进行定位，获得准确的测量原点大地坐标。再利用GPS 和IMU 对载车测绘基准的姿态进行测量，得到大地坐标系下三维激光扫描仪的高低角、偏航角以及滚动角。然后，利用三维激光扫描仪对测绘点进行逐点测量，得到测绘点相对于测绘基准的方位角、高低角以及距离。通过坐标换算得到测绘点的大地坐标。目标的属性等信息通过CCD相机同步采集的照片进行辨识。最后，生成测绘产品输出。
3.3 系统测量原理
图6 测量原理图
图中，M 为被测量点， 坐标设为（X,Y,Z ）。X GPS 、Y GPS 、Z GPS 为载车坐标，由GPS 提供。当测量目标时，三维激光扫描仪与大地坐标轴夹角由IMU 和GPS 测得，分别得到姿态角度θyaw 、θpitch 、θroll ， 目标相对激光雷达坐标系统的坐标为（X laser ，Y laser ，Z laser ），可以由激光扫描仪测得的目标距离和目标视线角度计算得到。
目标点的位置算法如下：
123456789laser GPS laser GPS laser GPS X a a a X X Y a a a Y Y Z a a a Z Z ???????? ? ? ? ?=?+ ? ? ? ? ? ? ? ?????????
式中：
12345678cos cos sin sin sin cos cos sin sin cos sin sin cos cos cos sin cos sin sin sin sin si yaw roll pitch roll
yaw roll yaw pitch roll
pitch roll
yaw pitch
yaw pitch
pitch
yaw roll yaw pitch roll
a a a a a a a a θθθθθθθθθθθθθθθθθθθθθ=+=-==-===-+=-9n sin cos sin cos cos cos yaw roll yaw pitch roll
pitch roll a θθθθθθθ-=
设目标相对于激光扫描仪视线角度分别为A （水平角）、E （高低角），目标距离为R ，则：
sin cos sin sin cos laser laser laser X R E A
Y R E A Z R E
===
3.4 关键技术
○
1高速度、高分辨率激光扫描技术 激光扫描是依据数据采样密度和空间分布要求，通过机械和光学扫描的方式将激光测量光束按采样要求精确投射到测量表面的过程。
高密度快速精确采样测量是车载三维激光扫描测量的重要特征，而高精度、高速度、高分辨率激光扫描技术是实现高密度精确采样测量的基础。为了实现高密度快速采样，首先要求激光点频高，通常需要10 kHz 以上的激光点频率，某
些机载测量产品需要高达200 kHz的激光点频率。车载激光测量系统对点频率的需求是从车速、扫描角范围、要求的采样密度计算得到。其次，为了实现均匀采样，对扫描点的均匀性要严格控制。
○2高精度自然目标激光扫描测距技术
距离信息是激光测绘的重要参数之一，目标的坐标由距离信息计算得到。由于自然目标类型复杂、光学特征差异大等原因，针对自然目标的激光测距一般很难获得较高的测距精度，这是直接影响三维激光扫描测量精度的一个重要因素。大气扰动、目标表面的不同光学特征引起的信号起伏、相邻目标距离的剧烈变化等因素都是影响激光测距精度的重要原因。
技术上，在快速扫描状态下对自然目标的高精度激光测距往往采用窄脉冲激光和恒比定时技术，以削弱主回波前沿的抖动。而为了实现稳定的恒比定时，要求系统能够有效地抑制大动态范围变化带来的信号微弱和信号饱和的快速交替变化，这是系统设计的难点。
○3多传感器协同与定标技术
多传感器的协同与定标是将用于测量的多个传感器纳入统一坐标系和时间基准下，实现同步控制、测量与解算，是获得高精度测量数据的基础。
目前的技术手段尚无法实现多传感器测量原点的高精度重合，测量时间也很难保持完全同步。测量原点不重合，在计算过程中难免引入误差，需要使用高精度测量仪器准确测量各测量原点间的空间几何关系，得到安装矩阵，在运算中引入安装矩阵计算测量点的坐标。通常需要使用全站仪、立方镜以及激光准直器等实现多个传感器的安装矩阵测量。车载测量设备是在运动中测量，不同时刻，测量的基准点不同，因此，需要统一的时间基准，确保每个传感器的测量时刻控制在允许的误差范围内。
多数大型测量系统中，使用GPS授时时钟作为时间基准，利用自身的高精度时钟作为本地时钟，本地时钟在一定时间内使用GPS授时时钟校准。由本地时钟分频后满足多个传感器不同的时钟频率需求。同时实时计算传感器测量时刻与时钟的误差，利用插值算法修正传感器测量时间误差引入的测量误差。
4 技术特点
车载激光扫描系统研制的目的首先是城市环境的快速三维建模，在建模的基
础上再对建好的立体模型进行量测。与其他测量手段相比具有以下特点。
1) 该系统借助于搭载在运动载体上的传感器并辅之以导航定位系统进行载体的绝对位置获取通过建立相对位置传感器和绝对位置传感器统一的时间基准和空间基准完成数据的融合，既满足建模的高效、精细，又满足测量的高精度。
2) 数据信息丰富。获取的点云数据包含物体表面精细的数据信息，每个点均带有三维坐标信息和回光强度值，真实地展现了物体的原貌，可以有效解决形状复杂物体的建模问题。
3) 在城市人口、建筑密集区，无地面控制点的情况下，可以实时、动态、快速地采集目标地物的三维信息。
4) 与机载系统相比，获取数据为三维空间物体立面的几何信息，距离物体较近，数据精度也相对提高，节约了成本。
5 数据处理过程
数据处理包括数据预处理、数据滤波、数据分类和建筑物特征提取。
1) 数据预处理
目的就是将车载激光扫描系统采集的GPS数据、三维激光扫描仪数据等联合解算得到数据后处理所用的点云数据。
图7 数据预处理过程
2) 数据滤波
主要是去除测量噪声和提取地面点，得到后续处理所需要的原始数据。
3) 数据分类
以自动化和人工交互相结合的形式实现，目的是将滤波后的激光扫描数据区分为地面点和其他不同种类的地物点。
4) 建筑物特征提取
从分类后的数据中提取建筑物数据，从中提取建筑物特征。
目前，市场上已有大量点云处理软件，包括AutoDesk和MicroStation 等大型设计软件，它们提供一系列用于点云可视化、形状提取和CAD 建模的工具，ESRI 甚至提供了点云在GIS和制图中应用的模块。点云在具体应用中，不得不借助多个软件，使用人工交互的方式完成。
6 结论
车载激光测绘系统作为一种新兴的三维空间信息数据采集手段，能够快速、实时、精确地完成道路及道路两旁地物的空间位置数据和属性数据的采集和处理，有效弥补了传统测绘方式的不足，最大程度地实现空间数据的快速采集和更新，节约了成本，能充分满足当今地理信息系统的需要。随着三维激光扫描技术的不断完善及商业化的成熟，车载激光测绘技术的应用领域和范围也会不断扩大，必将成为城市信息化采集的重要手段，具有重要的研究和社会价值。
车载激光测绘系统作为新兴技术在不断完善的同时，也还存在一些不足之处:
1) 激光扫描仪是个构造复杂的集成系统，其难以检校与维修; 仪器昂贵，主流扫描仪售价在100万人民币以上，市场定位为高档设备，其过高的价格限制了其技术的推广。
2) 点云数据后处理费时费力，处理时间是数据采集时间的10倍。扫描易，处理难，而且对数据的合理利用还有待开发。
3) 扫描后处理软件技术不够完善，各厂家自成一体，互不兼容。缺乏统一的行业标准，缺乏实用而价格相对便宜的软件。
4）国内对地面三维激光扫描仪的研究主要集中在科研院校，没有形成集开发、生产、应用一体的团队。
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常用三维移动扫描车型号及参数 三维移动扫描车型号1：拓普康IP-S2移动测量系统 仪器介绍： 拓普康IP-S2移动测量系统成功解决了多维空间信息采集的瓶颈，采用卫星定位、惯导测量等融合定位方式，利用集成的360°相机和多重激光扫描设备，可以快速地提供精确的多元数据流，并且可在线进行数据更新，节省了大量的人力物力。 目前，在全球已有近千套IP-S2移动测量系统成功服务于城市景观漫游（如三维数字街景数据采集）、道路及管线设施普查、公众安全等领域。 产品特点： ● 精确记录具有空间参照信息和时标信息的RGB点云及视频影像 ● 高精度GPS+GLONASS信号跟踪 ● 惯性测量单元辅助导航定位 ● 获取道路及周边地物的3D特征 ● 获取道路沿线360°全景影像 ● 快速、简易的安装和拆卸 特性说明：
可同时获取具有空间和时标信息的RGB点云及360°影像双频GPS+GLONASS 定位IP-S2主控单元使用多传感器实时获取精确的车辆位置和姿态。由于双频GNSS接收机能同时跟踪GPS和GLONASS信号，从而使IP-S2应用范围更广，尤其在有遮挡的城市区域。内置IMU连续不间断的监控车辆的运动和姿态，即使行驶在有障碍物、隧道等没有GNSS信号的情况下，IP-S2系统也能跟踪定位车辆的位置。 车轮编码器 车轮编码器提高了定位精度和可靠性。安装在后轮的车轴上，编码器可以检测每个轮子的转动。车辆姿态是通过比较两轮之间的转动速度而精确计算得到。 激光扫描仪（可选） 三个2D激光扫描仪能够获取道路路面及两侧的高分辨率3D点云，并且不受光线条件的影响。IP-S2系统利用高精度的点云数据和GPS时间能够定期进行道路形状、位置和属性等的检测。 360°全景相机（可选） 360°全景相机连续捕获球面影像。影像与点云的完美结合大大提高了三维分析功能。高度集成的安装支架，易于快速安装和拆卸IP-S2的安装支架将所有的传感器集成到一块，易于快速、简易安装和拆卸。运输箱能够装入整个安装支架，为IP-S2系统提供了保护和安全运输。 一台笔记本即可完成任意工作，高集成度系统的配置仅需要车里放置一台笔记本。从数据采集到处理再到分析都可以使用同一台笔记本完成。 技术指标：
目录 摘要 (1) 关键词 (1) Abstract (1) Key words (1) 引言 (1) 1雷达与激光雷达系统 (2) 2激光雷达测距方程研究 (3) 2.1测距方程公式 (3) 2.2发射器特性 (4) 2.3大气传输 (5) 2.4激光目标截面 (5) 2.5接收器特性 (6) 2.6噪声中信号探测 (6) 3伪随机m序列在激光测距雷达中的应用 (7) 3.1测距原理 (7) 3.2 m序列相关积累增益 (8) 3.3 m序列测距精度 (8) 4脉冲激光测距机测距误差的理论分析 (9) 4.1脉冲激光测距机原理 (9) 4.2 测距误差简要分析 (10) 5激光雷达在移动机器人等其它方面中的应用 (10) 6结束语 (11) 致谢 (12) 参考文献 (12)
激光雷达测距原理与其应用 摘要:本文简单介绍激光雷达系统组成，激光雷达系统与普通雷达系统性能的对比，着重阐述激光雷达测距方程的研究。针对激光远程测距中的微弱信号检测，介绍一种基于m序列的激光测距方法，给出了基于高速数字信号处理器的激光测距雷达数字信号处理系统的实现方案，并理论分析了脉冲激光测距机的测距误差。了解并学习激光雷达在移动机器人等其它方面中的应用。 关键词：激光雷达；发射器和接收器特性; 伪随机序列; 脉冲激光；测距误差 Applications and Principles of laser radar ranging Student majoring in Optical Information Science and Technology Ren xiaonan Tutor Shang lianju Abstract:This paper briefly describes the composition of laser radar systems, laser radar system and radar system performance comparison of normal, focusing on the laser radar range equation. Laser Ranging for remote signal detection, presents a introduction of a sequence based on laser ranging method m, gives the high-speed digital signal processor-based laser ranging radar digital signal processing system implementations, and theoretical analysis of the pulse Laser rangefinder range error.We understand and learn application of Laser radar in the mobile robot and other aspects. Key words：Laser radar; Transmitter and receiver characteristics；Pseudo-random sequence；Pulsed laser；Ranging error. 引言：激光雷达是传统雷达技术与现代激光技术相结合的产物，激光具有亮度 高、单色性好、射束窄等优点,成为光雷达的理想光源,因而它是目前激光应用主要的研究领域之一。激光雷达是一项正在迅速发展的高新技术，激光雷达技术从最简单的激光测距技术开始，逐步发展了激光跟踪、激光测速、激光扫描成像、激光多普勒成像等技术，使激光雷达成为一类具有多种功能的系统。利用激光作为遥感设备可追溯到30多年以前，从20世纪60年代到70年代，人们进行了多项试验，结果都显示了利用激光进行遥感的巨大潜力，其中包括激光测月和卫星激光测距。激光雷达测量技术是一门新兴技术，在地球科学和行星科学领域有着广泛的应用.LiDAR(LightLaser Detection and Ranging)是激光探测及测距系统的简称，通常指机载对地激光测距技术，对地激光测距的主要目标是获取地质、地形、地貌以及土地利用状况等地表信息。相对于其他遥感技术，LIDAR的相关研究是一个非常新的领域，不论是在提高LIDAR数据精度及质量方面还是在丰富LIDAR数据应用技术方面的研究都相当活跃。随着LIDAR传感器的不断进步，地表采点密度的逐步提高，单束激光可收回波数目的增多，LIDAR数据将提供更为丰富的地表和地物信息。激光测距可分为星载(卫星搭载)、机载(飞机搭载)、车载(汽车搭载)以及定位(定点测量)四大类，目前激光测距仪已投入使用,激光雷达正处在试验阶段,某些激光雷达已付诸实用.本文对激光雷达的测距原理、发射器和接收器特性、束宽、大气传输以及目标截面、外差效率进行分析, 提出基于伪随机序列的激光测距技术 ,可将激光
产生背景-当前的信息需求 随着时代的进步，地理信息表达方式已不再停留在文字符号所代表的数字化的基础上，而是朝着多媒体信息的方向发展。地理信息系统也正朝着“大信息量”（关注对象越来越多，信息量越来越大）“高精度”（从10米->1米以内的精度演进）“可视化”（除了栅格数据和矢量数据外，还需要包含可量测的真三维图象和实景影象，从而使得对象的表达更为全面和直观。）如此一来，就给空间信息的采集和更新手段提出了新的挑战。 传统测绘包括人工地面作业和航测遥感两种方式 人工作业适用于工程级的碎步测量。耗时误工，不能适应快速数据采集与更新的潮流，另外，也不能避免人工主观性误差以及在道路上作业带来的高劳动强度和危险性。 航测遥感（大面积测绘），但由于其属于垂直摄影，不能采集诸如路牌、交通标志这样的细小地物属性。较长的数据处理周期和高昂的成本也使它无法适应于快速更新。 可见，传统的两种测绘方式是有着明显的局限性的。但由此也催生了一种崭新的测绘科技的诞生，它就是------移动道路测量技术（Mobile Mapping Technology）。 1.1、系统简介 1.2、工作环境 （1）温度与湿度 内：温度0℃~+30℃，相对湿度80%（25℃）； 外：温度-10℃～+50℃，相对湿度98%（25℃） （2）路况和车速 3、4级公路及其以下等级道路上作业，车速不高于30km；2级以上公路上作业，车速不高于60km （3）能见度 不小于200m 1.3、系统组成 1.3、系统组成--系统硬件—车顶平台 （1）机械平台 用于车顶设备的安装固定及线缆布设。结构件强度满足系统设备安装及使用环境要求。（2）温控防护罩 具有自动调节温度功能，当温度低于5℃时自动加热，高于40℃时自动降温，用于保护CCD相机和摄像机。 （3）摄像机 分辨率为702×574的彩色摄像机，置于温控防护罩内，拍摄方向为正前方，主要用于视频拍摄 （4）CCD相机 系统立体摄影测量影像获取设备。包括6台分辨率为1624×1234的彩色CCD相机和1台分辨率为1394×1020的彩色CCD相机，均置于温控防护罩内，摄影方向分别为道路前方和道路两侧以及道路井盖，道路测量时拍摄影像，以构成立体像 （5）GPS天线 用于接收GPS卫星信号。 （1）工控机1：采集存储GPS数据、航位推算数据和视频数据，通过面板上的按钮开关控制其开闭。 （2）工控机2：采集存储CCD1、2、6的影像数据，通过面板上的按钮开关控制其开闭，面板分布与工控机1相同。 （3）工控机3：采集存储CCD3、4、5和CCD7（井盖）的影像数据，通过面板上的按钮
车载激光雷达测距测速原理 陈雷1，岳迎春2，郑义3，陈丽丽3 1黑龙江大学物理科学与技术学院，哈尔滨 (150080) 2湖南农业大学国家油料作物改良中心，长沙 (410128) 3黑龙江大学后勤服务集团，哈尔滨（150080） E-mail：lei_chen86@https://www.doczj.com/doc/a85402913.html, 摘要：本文在分析了激光雷达测距、测速原理的基础上，推导了连续激光脉冲数字测距、多普勒频移测速的方法，给出车载激光雷达基本原理图，为车载激光雷达系统测距测速提供了基本方法。 关键词：激光雷达，测距，测速 1．引言 “激光雷达”(Light Detection and Range,Lidar)是一种利用电磁波探测目标的位置的电子设备。其功能包含搜索和发现目标；测量其距离、速度、位置等运动参数；测量目标反射率，散射截面和形状等特征参数。激光雷达同传统的雷达一样，都由发射、接收和后置信号处理三部分和使此三部分协调工作的机构组成。但传统的雷达是以微波和毫米波段的电磁波作为载波的雷达。激光雷达以激光作为载波，激光是光波波段电磁辐射，波长比微波和毫米波短得多。具有以下优点[1]： (1)全天候工作，不受白天和黑夜的光照条件的限制。 (2)激光束发散角小，能量集中，有更好的分辨率和灵敏度。 (3)可以获得幅度、频率和相位等信息，且多普勒频移大，可以探测从低速到高速的目标。 (4)抗干扰能力强，隐蔽性好；激光不受无线电波干扰，能穿透等离子鞘，低仰角工作时，对地面的多路径效应不敏感。 (5)激光雷达的波长短，可以在分子量级上对目标探测且探测系统的结构尺寸可做的很小。当然激光雷达也有如下缺点： (1)激光受大气及气象影响大。 (2)激光束窄，难以搜索和捕获目标。 激光雷达以自己独特的优点，已经被广泛的应用于大气、海洋、陆地和其它目标的遥感探测中[14,15]。汽车激光雷达防撞系统就是基于激光雷达的优点，同时利用先进的数字技术克服其缺点而设计的。下面将简单介绍激光雷达测距、测速的原理，并在此基础上研究讨论汽车激光防撞雷达测距、测速的方法。 2. 目标距离的测量原理 汽车激光雷达防撞系统中发射机发射的是一串重复周期一定的激光窄脉冲，是典型的非相干测距雷达，对它的要求是测距精度高，测距精度与测程的远近无关；系统体积小、重量轻，测量迅速，可以数字显示；操作简单，培训容易，有通讯接口，可以连成测量网络，或与其他设备连机进行数字信息处理和传输。 2.1测距原理 激光雷达工作时，发射机向空间发射一串重复周期一定的高频窄脉冲。如果在电磁波传播的
S S W车载移动测量系统及其应用 刘先林* 摘要：基于激光扫描仪的SSW车载移动测量系统由数据采集和点云数据处理两大模块构成。本文详细介绍了系统的硬件构成、工作原理、关键技术，以及基于JX4－G硬件平台的点云数据处理系统（DY-2点云工作站）的基本功能，分析了系统的优势、应用领域。展望了系统的应用前景和今后的研究方向。 关键词：激光扫描仪移动测量组合导航点云工作站 一引言 移动测量系统(Mobile Mapping System, MMS)是20 世纪90 年代兴起的一种快速、高效、无地面控制的测绘技术[1]。 最初人们利用摄影测量技术集成组合导航技术构建移动测量系统，实现地面移动摄影测量，获取目标地物的影像和空间信息数据。由于地面摄影测量自身的局限性（视距变化大且短，同名点自动匹配困难等），系统所测数据精度较低，数据处理工作量大。 激光测距技术出现后，很快在测绘领域展开应用。先后出现了激光测距仪和激光扫描仪。新一代的移动测量系统就是将激光扫描仪、组合导航系统和CCD相机集成实现移动中直接获取目标物绝对坐标和纹理信息等数据的。由于地面测量环境复杂，GPS信号经常失锁，集成车载激光扫描移动测量系统（以下简称移动测量系统）技术难度很大。但其数据处理自动化程度高，数据结果直观，精度高。 SSW车载移动测量系统（以下简称SSW系统）（见图1）就是以激光扫描仪为主要传感器的新一代移动测量系统。 二 SSW系统结构与工作原理 （一）系统结构 SSW系统由激光扫描仪、IMU、GPS、里程计、线阵相机、面阵相机、电动转台、供电和*刘先林，中国工程院院士，研究员，博士生导师，中国测绘科学研究院名誉院长。
激光雷达测距测速原 理
精品文档 收集于网络，如有侵权请联系管理员删除 激光雷达测距测速原理 1. 激光雷达通用方程 激光雷达方程用来表示一定条件下，激光雷达回波信号的功率，其形式如下： r P 为回波信号功率，t P 为激光雷达发射功率，K 是发射光束的分布函数，12a a T T 分别是激光雷达发射系统到目标和目标到接收系统的大气透过率，t r ηη分别是发射系统和接收系统的透过率，t θ为发射激光的发散角，12R R 分别是发射系统到目标和目标到接收系统的距离，Γ为目标的雷达截面，r D 为接收孔径。 方程作用：激光雷达方程可以在研发激光雷达初期确定激光雷达的性能。其次，激光雷达方程提供了回波信号与被探测物的光学性质之间的函数关系，因此可以通过激光雷达探测的回波信号，通过求解激光雷达方程获得有关大气性质的信息。 2. 激光雷达测距基本原理 2.1 脉冲法 脉冲激光雷达测距的基本原理是，在测距点向被测目标发射一束短而强的激光脉冲，激光脉冲到达目标后会反射回一部分被光功能接收器接收。假设目标距离为L ，激光脉冲往返的时间间隔是t ，光速为c ，那么测距公式为L=tc/2。 时间间隔t 的确定是测距的关键，实际的脉冲激光雷达利用时钟晶体振荡器和脉冲计数器来确定时间t ，时钟晶体振荡器用于产生固定频率的电脉冲震荡 ?T=1/f ，脉冲计数器的作用就是对晶体振荡器产生的电脉冲计数N 。如图所示，信息脉冲为发射脉冲，整形脉冲为回波脉冲，从发射脉冲开始，晶振产生脉冲与计数器开始计数时间上是同步触发的。因此时间间隔t=N ?T 。由此可得出L=NC/2f 。 图1脉冲激光测距原理图 2.2 相位法
一种车载激光雷达标定的方法，属于汽车自动驾驶领域。汽车自动驾驶技术中涉及的多传感器之间的融合技术不足。一种车载激光雷达标定的方法，设置一块标定板，配合安装在车辆上的激光雷达提取标定板的四个角点的步骤；测量四个角点在车体坐标系的物理坐标，结合由激光雷达提取的四个角点计算得到旋转平移矩阵的步骤；对两个激光雷达数据之间的进行坐标转换，拼接多台激光雷达，对激光雷达的标定的步骤。本技术具有精确将自动驾驶车辆之间的多传感器融合的优点。 权利要求书 1.一种车载激光雷达标定的方法，其特征是：所述方法包括： 在自动驾驶车辆前设置一块标定板，配合安装在车辆上的激光雷达提取标定板的四个角点的步骤； 测量四个角点在车体坐标系的物理坐标，结合由激光雷达提取的四个角点计算得到旋转平移矩阵的步骤； 对两个激光雷达数据之间的进行坐标转换，拼接多台激光雷达，实现对激光雷达的标定的步骤。 2.根据权利要求1所述一种车载激光雷达标定的方法，其特征在于：所述的提取标定板的四个角点是指提取激光雷达数据中标定板的四个角点，具体包括以下步骤：
步骤一一、获取点云数据： 将标定板设置于激光雷达前方6~10m的距离处，标定板的板面垂直于地面，用于承接激光雷达的发射信号；所述的标定板为一块2米×2米的正方形木板； 之后，在6~10m的距离之间选取4个距离值分别测量角点数据，得到4组角点数据；所述的角点数据是指在车体坐标系下的XYZ三维数据； 步骤一二、切割标定板所在的点云区域： 首先，将激光雷达向前的方向定义为X轴，将获取的点云数据记录的每个点的三维坐标表示为p(x, y, z)； 然后，通过下式计算每个点偏离X轴的角度α和距离激光雷达的距离d； 最后，设定距离X轴的最大角度和最小角度，以及距离激光雷达前方的最大距离和最小距离，在此范围内计算包含标定板在内的点，并对该区域进行筛选，将筛选出的符合条件的点存入新的指针中； 步骤一三、提取标定板： 在切割后的区域内，利用PCL中的RANSAC算法，使用平面参数模型并设置迭代阀值提取标定板的平面； 之后，在提取标定板后，使用参数化方程将标定板投影到其所在平面上；参数化方程为：AX+BY+CZ+D=0，式中，A、B、C表示系数，D为常数，来自RANSAC提取平面后的参
移动测量技术 -标准化文件发布号：（9456-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII
移动测量技术 一、移动测量 “移动道路测量”是当今测绘界最为前沿的科技之一，代表着未来道路电子地图测制领域的发展主流。它是在机动车上装配GPS（全球定位系统）、CCD（视频系统）、INS（惯性导航系统）或航位推算系统等先进的传感器和设备，在车辆的高速行进之中，快速采集道路及道路两旁地物的空间位置数据和属性数据，如：道路中心线或边线位置坐标、目标地物的位置坐标、路（车道）宽、桥（隧道）高、交通标志、坡度、道路设施等。数据同步存储在车载计算机系统中，经事后编辑处理，形成内容丰富的道路空间信息数据库。其工作原理如图1所示： 二、移动测量系统及其功能 （1）移动测量系统（MOBILE MAPPING SYSTEM，MMS），是当今测绘界最为前沿的科技之一，代表着未来道路电子地图测制领域的发展主流。它是在机动车上装配GPS（全球定位系统）、CCD（视频系统）、INS（惯性导航系统）或航位推算系统等先进的传感器和设备，在车辆的高速行进之中，快速采集道路及道路两旁地物的空间位置数据和属性数据，如：道路中心线或边线位置坐标、目标地物的位置坐标、路（车道）宽、桥（隧道）高、交通标志、道路设施
等。数据同步存储在车载计算机系统中，经事后编辑处理，形成各种有用的专题数据成果，如导航电子地图等等。另外，MMS本身所具备的汽车导航等功能还可以用于道路状况、道路设施、电力设施等的实时监控，以迅速发现变化，实现对原图的及时修测。 （2）MMS系统的主要功能 Ⅰ、位置与角度测量 通过GPS/CCD/INS的集成，既可从CCD立体影像对中提取目标点精确的绝对位置坐标，又可进行目标点间相对位置关系的解算。这一功能可完成的测量任务 有：道路中心线和边线坐标的测量；电线杆、交通标志、报警点、下水道出口等 点状地物的坐标量测；房屋角点、街道边界、铺装路面的测量；道路宽度、桥梁 涵洞宽度高度的测量等等。同时，还可测量道路坡度、转弯半径等。如图2所示： Ⅱ、属性记录 通过CCD视频系统，连续全过程地记录道路及道路两旁地物属性，形成闭环
车内展示的是当今世界最尖端的测绘技术——移动测量系统。据介绍，数字化测绘的关键支撑技术是3S（GPS全球定位系统，RS遥感，GIS地理信息系统）技术、现代计算机与网络技术。这几项技术集成，又产生了新的测绘方法，大大提升了测绘信息化、智能化水平。移动测量系统就是其中的代表。它集成了GPS全球定位、惯性导航、摄影测量等诸多前沿科技，无需繁琐的地面控制，通过摄影方式就可完成对目标的精确测量。在车辆快速行进过程中，通过先进的传感器和摄影仪，就能快速采集沿途建筑物的坐标、道路宽度、坡度、转弯半径、涵洞高度、灯杆、树木、广告牌、交通设施等地理信息数据，拍摄的图像均为连续的三维图像，并同步存储在系统计算机里。然后，经过专门软件编辑处理，便形成了专题图数据、属性报表数据和连续的可量测影像数据，数据采集精度可达到分米级，真正实现了开着车就能轻轻松松“画”地图。 展厅里吉普车上装载的就是具有世界先进水平的车载移动测量系统，这套系统先后参与了青藏铁路、北京奥运以及数字城市等国家重点项目建设，并在国土、城市景观漫游、交通设施普查、公共安全、应急保障等领域得到成功应用。 这项尖端技术引起了领导们的兴趣。为了现场感受“实景地图”测绘，程东红书记自告奋勇当了一回司机。随着方向盘转动，经过特殊处理的挡风玻璃上显现出一条条街道，两边有建筑物和树木。方向盘不停转动，眼前的街景也不断变换，就如同真的驾驶汽车行进在大街小巷一样。程书记不禁赞叹：“真是神奇！” 在地理信息应用、地下管线测量、极地海洋测绘展区，重点展示了我国在这些方面取得的成绩。这些都是测绘人引以为自豪的。要知道，地理信息系统软件是数字化测绘的基础和支撑，10多年前地理信息系统软件是国外软件一统天下，而现在国产软件已占据国内市场半壁江山；地下管线探测堪称测绘技术的延伸，它大大拓展了测绘的视野，将大量隐藏在地下的信息提取出来，为城市规划设计、建设、管理，突发事故应急救援提供可靠的决策依据；极地海洋测绘则彰显了我国测绘技术的高水平以及测绘人探索未知世界的勇气与力量。 在技术装备厅走了一圈，记者恍如在时光隧道中漫步，在领略测绘技术装备发展进步的同时，也真切感受到了我国测绘事业不平凡的发展历程。从大禹治水“左准绳、右规矩”，到现代测绘的精准与智能，从传统大地测量到卫星导航定位，从光学航空摄影到数字航空航天遥感，从手工绘图到计算机制图，从纸质地图到数字地图和地理信息系统……一件件展品、一幅幅照片，见证了测绘沧桑巨变。 一滴水可以折射太阳的光芒。测绘技术装备水平的高下是一个国家测绘实力的集中反映，也代表着一个国家的创新能力。作为中国测绘科技馆的一个重要组成部分，技术装备厅
关于车载激光雷达的知识清单 ?2017年6月28日 ? ?国际电子商情 本篇知识清单分享给你，助你快速了解车载激光雷达产业。 在无人驾驶架构中，传感层被比作为汽车的“眼睛”，包括车载摄像头等视觉系传感器和车载毫米波雷达、车载激光雷达和车载超声波雷达等雷达系传感器。其中激光雷达已经被大部分人认为是实现自动驾驶的必要基础，毕竟传统雷达无法识别物体细节，而摄像头在暗光或逆光条件下识别效率明显降低。 也正得益于无人驾驶汽车市场规模的爆发，预计2030年全球激光雷达市场可达到360亿美元的规模，将成为新的蓝海。本篇知识清单分享给你，助你快速了解车载激光雷达产业。 内容导读： 1.车载激光雷达的技术原理 2.激光雷达在自动驾驶应用中有何优缺点？ 3.车载激光雷达有哪些应用？ 4.如何降低自激光雷达的成本? 5.国内外最全激光雷达企业介绍 一、车载激光雷达的技术原理 激光雷达是以发射激光束探测目标的位置、速度等特征量的雷达系统，最初是军事用途。其工作原理是向目标发射探测信号（激光束），然后将接收到的从目标反射回来的信号（目标回波）与发射信号进行比较，作适当处理后，就可获得目标的有关信息，如目标距离、方位、高度、速度、姿态、甚至形状等参数，从而对飞机、导弹等目标进行探测、跟踪和识别。 这里详细介绍一下车载激光雷达的工作原理及实现方式。第一种是较为传统的扫描式激光雷达，这种设备被架在汽车的车顶上，能够用多束激光脉冲绕轴旋转360°对周围环境进行距离检测，并结合软件绘制3D图，从而为自动驾驶汽车提供足够多的环境信息。 这种激光雷达最初是在11年前的Darpa无人车挑战赛上，由美国Velodyne公司开发并被参赛团队使用（当时采用的是64线的激光雷达方案）。由于那时的成本
车载移动测量系统在露天矿测量中的应用研究 发表时间：2019-02-20T16:39:25.137Z 来源：《建筑模拟》2018年第33期作者：李东 [导读] 在文中介绍了车载移动测量系统的工作原理，并深入研究了车载移动测量系统在测量露天矿时的应用手法。 李东 中煤科工集团沈阳设计研究院有限公司辽宁沈阳 110000 摘要：在本文中，经过长时间的观察、测评与分析，找出了在常规作业中测量技术在对露天矿进行测量时的缺点与不足之处，当我们采用车载移动测量系统时，在露天矿的测量中会起到什么样的效果，在文中介绍了车载移动测量系统的工作原理，并深入研究了车载移动测量系统在测量露天矿时的应用手法。通过在测量区域布置的反射片，接收到信息后对比反射片的点云量测坐标与常规实测坐标，在进行对车载移动测量系统测量精准度的分析，为了车载移动测量系统在露天矿测量中的应用打下坚实的基础。 关键词：车载移动测量系统；测量；应用 露天矿测量的工作有很多，包括了对露天矿采集场地、运输路线、露天矿区域的地形地貌、露天矿采矿后的运输线路等进行详细的测量。而因为露天矿在不断的开采，这就需要测量工作也要对信息进行实时的更新。但是利用人力进行测绘时，由于露天矿场面积达，同时多处进行开采就会发生测量人员工作多、休息时间少、工作效率低的问题。在这样的情况下，对于测量信息的实时更新也受到了很大的影响。随着科技的发展，3S技术也随之诞生，在对露天矿进行测量的过程中我国也依赖于3S技术研发了多种测量方法。而车载移动测量技术是其中使用最频繁的技术之一。本文研究了车载移动测量系统在露天矿测量中的应用，并得到了把车载移动测量系统应用于露天矿测量的方法。 一、测绘方法的介绍 随着科技的发展，3S技术也随之诞生，在对露天矿进行测量的过程中我国也依赖于3S技术研发了多种测量方法，其中有无人机测量法，利用无人机的滞空性进行对矿山情况的测量，而且无人机的续航时间长、灵活多变、成本低廉；还有用激光扫描的方式进行对露天矿进行测量，激光可以将扫描精准的三维数据呈现成为三维图像，对情况复杂的高危区域也可以进行无触碰的测量作业，但单台机器的测量距离有限，如果想测绘全景图就需要对机器进行多次的拆卸、搬运与组装，在这样的过程中不仅仅会大量的浪费人力也会浪费大量的时间。在这样的情况下车载移动测量技术顺势而生，而且随着其性能的优良、操作的简单、强大的适应能力，已经走在了测量工作的前沿。在我国车载移动测量技术已经应用于道路工程测绘、智能交通测绘、大规模城市测绘与对城市的规划工作中。 二、测量系统及数据采集和处理 2.1车载移动测量系统 在车载移动测量系统中有大量新兴科技的装备，其中有GPS系统、激光扫描系统与仪器、外部车轮编码器、全景采集技术、中央智能控制装置等技术与设备，通过对车体的多元化设计安装在车体的各个部分。当测量车在野外进行测绘工作时，会由不同的软件进行数据与测量车位置的记录，全景软件收集到的地形实测照片与激光系统扫描到的地形、环境点云信息，经过中央智能控制装置实时的发送到工作人员的计算机中，在计算机的点云软件处理后，就能让点云滤波与点云数据融合，显示不同的环境等功能。 2.2车载移动测量系统的数据采集和处理 在对车载移动测量系统进行露天矿测量的研究中，针对测量露天矿这一特殊情况，我们把车载移动测量最大的优势进行发挥，制定了主要工作为移动扫描，后期用GPS系统查漏补缺的工作方法。该系统的工作路程为扫描路线规划、对数据进行收集、对数据进行处理与后期的补充测量。在进行第一步时，要在测量前查明矿区的交通管制情况，尽量在不影响矿区作业的基础上，进行测量车的行驶，对测量车的扫描路线进行合理的规划。在车辆时也到测量车进行保护，派遣引导车辆进行对道路的疏通，测量车辆在全的环境中进行对地形的扫面，让采集被测区的激光点云数据变得精确而高效。在对外业数据进行采集时，要把基准站的GPS架设在已知的地域内，在信号良好的打开惯性导航单元与定位系统，然后进行机动对准与静止对准的操作，当数据已经对准成功后，让测量车按照规划后的路径开始扫面测量工作，当测量工作已经完成后对各个系统进行逐步的关闭，结束外业采集工作。在这样的流程进行后，我们拥有的数据有组合导航数据、同步数据、扫描仪原始数据与基站数据。接下来就要进行对数据的处理工作，在这其中对内业进行成图作业十分重要。但在车辆的测绘过程中，由于扫描的不全面与与扫面到不透光物体的情况发生，就会造成一定区域的漏测，就需要对其进行补测作业。常规情况不断移动测量车进行测量车视角的改变，从而对漏测区域进行测绘，在这种情况不实用时就要通过GPS系统进行漏测点的定位，用人工的方式进行测量。 三、工程应用 在某个露天矿的矿区中，需要对20平方公里的区域进行扫面与测绘，在这区域内，矿坑的区域约为15平方公里，该矿区的交通情况复杂，大型矿车的行驶密度大，但矿区的植被较少，地形十分复杂。我们将使用车载移动测量系统对该矿区的地形地貌情况进行测量，在移动中对该矿区进行扫描。扫描后利用精准程度高的GPS设备对漏测区域进行补测，将得到的补测数据整理为表格的文件形式，然后将表格文件数据，转化为点云数据格式的数据。将补测的点云数据格式的数据与在移动扫描中生成的点云数据融合，形成被测区域完整的点云数据。将完整的点云数据用专业的GIS软件进行转化，利用GIS软件的自带功能完成坐标转换和点云索引分块的建立，把数据中的非地面点数据排除，得到地表数据，就可以形成矿区的DEM数据，再利用等高线的提取，形成完整的三维立体图形。 四、精度分析 为了让移动测量系统的测量精准程度得到验证，在被扫描的矿区内部布置了20个反射片，在测量车在移动扫描时，在矿区内部就可以得到反射片的点云信息。通过配套的软件在点云中量测反射片中心点坐标，在使用精准程度高的GPS系统对中心点的坐标进行定位，最后进行结果的对比。对比结果为X方向误差值为0.037、Y方向误差值为0.043、Z方向误差值为0.015。在误差值的大小方面判断，车载移动测量系统可以对矿山进行测量。 五、结束语 随着科技的进步，车载移动测量系统也会随之提高，车载移动测量系统作为一种实用性强的数据采集方式，为露天矿的测量给予了多重的保证，让矿山的测定数据变得全面，让数据的收集速度大大提高。车载移动测量系统对工作人员数量的要求小、大大减小了测绘人员
激光雷达测距测速原理 1. 激光雷达通用方程 激光雷达方程用来表示一定条件下，激光雷达回波信号的功率，其形式如下： r P 为回波信号功率，t P 为激光雷达发射功率，K 是发射光束的分布函数，12a a T T 分别是激光雷达发 t θ为发r D 通过 定时间t ，时钟晶体振荡器用于产生固定频率的电脉冲震荡 ?T=1/f ，脉冲计数器的作用就是对晶体振荡器产生的电脉冲计数N 。如图所示，信息脉冲为发射脉冲，整形脉冲为回波脉冲，从发射脉冲开始，晶振产生脉冲与计数器开始计数时间上是同步触发 的。因此时间间隔t=N ?T 。由此可得出L=NC/2f 。 图1脉冲激光测距原理图 2.2 相位法
相位测距法也称光束调制遥测法，激光雷达相位法测距是利用发射的调制光和被目标反射的接受光之间光强的相位差包含的距离信息来实现被测距离的测量。回波的延迟产生了相位的延迟，测 出相位差就得到了目标距离。 假设发射处与目标的距离为D，激光速度为c，往返的间隔时间为t，则有： 图2相位法测距原理图 假设f为调制频率，N为光波往返过程的整数周期，??为总的相位差。则间隔时间t还可以 因为L 不能测得 优点：测量距离远，一般大于1000m。系统体积小，抗干扰能力强。 缺点：精度较低，一般大于1m。 激光雷达相位法测距： 优点：测量精度高。
缺点：测量距离较近，一般为一个刻度L内的距离。（300-1000m）。受激光调制相位测试精度和相位调制频率的限制，系统造价成本高。相位法测距存在矛盾：测量距离大会导致精度不高，要想提高精度测量距离又会受限（刻尺L较短）。 3.激光雷达测速基本原理 激光雷达测速的方法主要有两大类，一类是基于激光雷达测距原理实现，即以一定时间间隔连续测量目标距离，用两次目标距离的差值除以时间间隔就可得知目标的速度值，速度的方向根据距 它的 f 式中， d v< 反之0 f 移 d
车载激光测绘系统技术分析与研究 摘要：论述了车载激光测绘系统的国内外发展现状、技术原理、数据处理及特点等相关理论，提出了车载激光测绘系统在目前实际应用中存在的问题，并展望了车载激光测绘系统的技术发展方向。 关键词：车载激光测绘系统；技术原理与数据处理；技术分析； 1 引言 20世纪80年代末，激光测绘技术在多等级三维地球空间信息的实时获取方面取得了重大突破，数据的获取方式逐步由人工单点获取，朝着连续自动获取的方向发展，使数据处理的自动化、智能化成为可能。激光测绘技术直接获取高精度三维数据，与传统测量技术相比具有明显的优越性，可广泛应用于三维空间数据的采集与更新。由于实际场景的多样性和复杂性，各种采集目标地物的激光扫描测量系统相继问世，根据传感器搭载平台的不同可分为星载、机载、地面激光扫描测量系统。由于采用星载或者机载传感器来采集地面目标物体的三维数据造价相对较高且仅能够采集到城市等建筑物密集区域目标物体的顶面信息，对于近景三维目标的信息采集受到限制，因此车载激光扫描系统的研究成为热点。车载激光测绘依托于我国稠密的公路网，能够覆盖绝大多数测绘区域，作业灵活，使用资源很少，具备低成本、高效率、快速测量等特点，对我国数字化城市建设以及军事测绘等测绘工程提供了有力的技术支持。 2 国内外发展现状 目前，国外已推出的一些产品，如加拿大Optech公司的L YNX 移动激光测量车、美国Applanix公司的LandMark、英国3D Laser Mapping 公司的StreetMapper 360、美国MDL公司的Dynascan、日本TOPCON公司的IP－S2、诺基亚所属公司NA VTEQ的激光采集车、德国SITECO公司所生产的Road Scanner以及Google 使用的街景采集车。国内武汉大学、山东科技大学、南京师范大学、华东师范大学、北京首都师范大学也进行了相关研究并推出类似产品。这些产品的集成原理都是相似的，不同之处主要是面向的市场需求不同，所采用传感器的类型和技术指标也不同。
第一章项目总论 一、项目概况 （一）项目名称 车载移动道路测量系统项目 （二）项目选址 xxx高新区 所选场址应避开自然保护区、风景名胜区、生活饮用水源地和其他特别需要保护的环境敏感性目标。项目建设区域地理条件较好，基础设施等配套较为完善，并且具有足够的发展潜力。 （三）项目用地规模 项目总用地面积37011.83平方米（折合约55.49亩）。 （四）项目用地控制指标 该工程规划建筑系数70.54%，建筑容积率1.09，建设区域绿化覆盖率6.86%，固定资产投资强度170.78万元/亩。 （五）土建工程指标 项目净用地面积37011.83平方米，建筑物基底占地面积26108.14平方米，总建筑面积40342.89平方米，其中：规划建设主体工程28494.44平方米，项目规划绿化面积2768.99平方米。
（六）设备选型方案 项目计划购置设备共计120台（套），设备购置费3934.14万元。 （七）节能分析 1、项目年用电量491776.10千瓦时，折合60.44吨标准煤。 2、项目年总用水量12486.66立方米，折合1.07吨标准煤。 3、“车载移动道路测量系统项目投资建设项目”，年用电量 491776.10千瓦时，年总用水量12486.66立方米，项目年综合总耗能量 （当量值）61.51吨标准煤/年。达产年综合节能量23.92吨标准煤/年，项目总节能率28.36%，能源利用效果良好。 （八）环境保护 项目符合xxx高新区发展规划，符合xxx高新区产业结构调整规划和 国家的产业发展政策；对产生的各类污染物都采取了切实可行的治理措施，严格控制在国家规定的排放标准内，项目建设不会对区域生态环境产生明 显的影响。 （九）项目总投资及资金构成 项目预计总投资11411.78万元，其中：固定资产投资9476.58万元， 占项目总投资的83.04%；流动资金1935.20万元，占项目总投资的16.96%。 （十）资金筹措 该项目现阶段投资均由企业自筹。 （十一）项目预期经济效益规划目标
——车载移动测量系统解说词外观 车载移动测量系统是由一辆江淮车和数据采集设备构成。（现场展示） 硬件设备 现在展示在我们眼前的是四川测绘地理信息局第三测绘工程院于2012年引进前的车载移动测量系统，从外面观看车载移动测量系统，我们可以看到四大数据采集器。在江淮车顶的左前方为3个CCD相机、右前方为一个CCD相机、车顶正中段是Ladybug3全景相机、右后方为一个CCD相机、车顶后方为FARO forcus3D 激光扫描仪、车顶的左中后方为Trimble R7 GPS。这是移动测量车的外部采集器。 现在进入车载移动测量系统的内部，在副驾驶，我们看到的计算机1，该计算机为主控计算机，在进行数据采集时新建一个工程、设置数据采集的对应参数和控制三维激光扫描仪数据的采集。在车中部，我们可以看到一个机柜，这就是车载移动测量系统的核心部件。计算机1、计算机2，计算机3、惯性导航系统、CCD相机、全景相机、激光三维扫描仪、GPS的电源控制按钮都集成在此机柜上，此机柜安装在高强度防震机械平台上。现在离我们最近的是计算机3，在计算机3上控制着全景相机的数据采集。在机柜的中部我们可以看到两排按钮，每个按钮的上方标注这对应的设备。这些按钮为对应设备的总开关。在最上一排按钮的上方为一个小的液晶显示屏，该液晶显示屏，在数据采集过程中，显示着GPS 的状态、供电系统是否正常，采集数据是以什么方式进行（按距离触发或者按时间触发）。离我们最远的是计算机2，此计算机控制着CCD相机的数据采集。机柜的下面是总电源开关。 在车的后部，我们可以看到一个的铁皮箱子，这个铁皮箱子就是供电系统，当车子不发动，也要采集数据时，供电系统为数据采集设备供电。当车子运行时，车子的发电系统不断地向供电系统充电，使供电系统持续地为数据采集设备提供稳定的电压。在车子的后部我们还看到一个GPS，当采集数据时，该GPS为车载移动测量系统提供基站数据。用于解算车载移动测量系统的流动站数据（其原理为事后差分）。以上介绍的就是车载移动测量系统的硬件采集设备。
移动测量技术 一、移动测量 “移动道路测量”是当今测绘界最为前沿的科技之一，代表着未来道路电子地图测制领域的发展主流。它是在机动车上装配GPS（全球定位系统）、CCD（视频系统）、INS（惯性导航系统）或航位推算系统等先进的传感器和设备，在车辆的高速行进之中，快速采集道路及道路两旁地物的空间位置数据和属性数据，如：道路中心线或边线位置坐标、目标地物的位置坐标、路（车道）宽、桥（隧道）高、交通标志、坡度、道路设施等。数据同步存储在车载计算机系统中，经事后编辑处理，形成内容丰富的道路空间信息数据库。其工作原理如图1所示：
二、移动测量系统及其功能 （1）移动测量系统（MOBILE MAPPING SYSTEM，MMS），是当今测绘界最为前沿的科技之一，代表着未来道路电子地图测制领域的发展主流。它是在机动车上装配GPS（全球定位系统）、CCD（视频系统）、INS（惯性导航系统）或航位推算系统等先进的传感器和设备，在车辆的高速行进之中，快速采集道路及道路两旁地物的空间位置数据和属性数据，如：道路中心线或边线位置坐标、目标地物的位置坐标、路（车道）宽、桥（隧道）高、交通标志、道路设施等。数据同步存储在车载计算机系统中，经事后编辑处理，形成各种有用的专题数据成果，如导航电子地图等等。另外，MMS本身所具备的汽车导航等功能还可以用于道路状况、道路设施、电力设施等的实时监控，以迅速发现变化，实现对原图的及时修测。 （2）MMS系统的主要功能 Ⅰ、位置与角度测量 通过GPS/CCD/INS的集成，既可从CCD立体影像对中提取目标点精确的绝对位置坐标，又可进行目标点间相对位置关系的解算。这一功能可完成的测量任务有：道路中心线和边线坐标的测量；电线杆、交通标志、报警点、下水道出口等点状地物的坐标量测；房屋角点、街道边界、铺装路面的测量；道路宽度、桥梁涵洞宽度高度的测量等等。同时，还可测量道路坡度、转弯半径等。如图2所示：
中海达iScan-P便携式移动三维激光测量系统 余建伟1,2,3, 张攀攀3 , 翁国康3, 杨晶3 1. 中山大学地理科学与规划学院，广东广州511400； 2. 广州中海达卫星导航技术股份有限公司，广东广 州511400；3.武汉海达数云技术有限公司，湖北武汉430023 一、引言 2014年初，国务院办公厅印发了关于促进地理信息产业发展的意见，7月18日，国家发展改革委和国家测绘地理信息局联合印发了《国家地理信息产业发展规划（2014~2020年）》（以下简称“发展规划”），这是在国家层面上的首个地理信息产业规划。“发展规划”中将发展三维激光扫描仪、移动地理信息数据采集系统测绘装备作为测绘地理信息装备制造的一个重点领域和主要任务。同时，2014年7月，国家测绘地理信息局发布了开展全国测绘资质复审换证工作的通知，也首次将移动测量设备纳入部分资质的必备设备。除此之外，国内移动测量技术的创始人、推动者李德仁院士此前在接受中海达《定位》杂志采访时指出随着移动测量技术的关键技术和软件水平的发展与突破，以及云计算、云存储和高速网的发展和智慧城市的建设，促使移动测量的春天来临。移动测量是智慧地球时代的产品，它是工业化、信息化、机械化的高度集成。2013、2014中海达相继推出了iScan一体化移动三维测量系统、iView激光高清全景系统、iAqua水上水下一体化三维移动测量系统，并在市场取得了一定反响。借此春风，2015年，中海达再次重磅推出第二代iScan-P便携式移动三维激光测量系统，作为iScan家族新成员。 二、iScan-P便携式移动三维激光系统 iScan-P是中海达自主研制的便携式移动三维激光测量系统。该系统可单兵背负、自行车搭载和三轮车安装，在载体移动过程中，快速获取高精度定位定姿数据、高密度三维点云和高清连续全景影像数据，通过系统配备的数据加工处理、海量数据管理和应用服务软件，为用户提供快速、机动、灵活的单兵背包式三维激光全景移动测量完整解决方案。 同时，iScan-P设备体积小、重量轻，不依附于任何固定载体，方便携带运输至远距离地点作业，可完成车载移动测量系统无法到达区域的矢量地图数据建库、三维地理数据制作和街景数据生产，广泛应用于三维数字城市、街景地图服务、城管部件普查、交通基础设施测量、矿山三维测量等领域。 图1 iScan-P便携式移动三维测量系统