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*進(jìn)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) 具備航點導(dǎo)航、定點、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/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
*掃描高度：20～60m（離地高度）
點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
*小測距：3m
激光束大小：160mm×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 點云橫斷面厚度
精度驗證：
隨機(jī)選取測區(qū)若干特征點作為控制點，采用RTK方法實測控制點坐標(biāo)，對比激光點云量測坐標(biāo)和控制點實測坐標(biāo)，得出高程真誤差，反映其精度指標(biāo)。
控制點：平面精度＜1cm；高程精度＜1.5cm
序號 | 東坐標(biāo) | 北坐標(biāo) | 控制點高程 | 激光點高程 | 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 |
*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，點位高程中誤差（標(biāo)準(zhǔn)差）為3.7cm，*高精度測繪要求。可用于包括大比例尺地形圖測繪在內(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
