EcoDrone輕小型機載激光雷達系統(tǒng)

易科泰輕小型機載激光雷達系統(tǒng)，是我公司在自主研發(fā)的EcoDrone多旋翼無人機遙感系統(tǒng)基礎(chǔ)上，搭載*的激光雷達傳感器，自主集成研發(fā)的全新一代機載激光雷達系統(tǒng)，革新了激光雷達的航空掃描模式。相對傳統(tǒng)機載激光雷達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輸及后勤費用，本產(chǎn)品具有體積小、重量輕、成本低、適應(yīng)性強和操作簡便等優(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傳感器的無人機激光雷達SCOUT方案和基于Riegl公司miniVUX傳感器的無人機激光雷達miniRANGER方案。

主要技術(shù)指標

1、EcoDrone UAS-8無人機平臺

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

2)   具備強大的可擴展性，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），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，故障保護，低電壓自動保護，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)   標配4K高清畫質(zhì)彩色成像鏡頭，幀頻30FPS（zui大分辨率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，zui大距離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)無人機自動跟蹤地面站功能（follow-me）等

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

2.1、SCOUT激光雷達遙感方案

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，zui高可達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

推薦掃描高度：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

zui小測距：3m

激光束大小：160mm×50mm@100m

zui大有效測量頻率：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，對比激光點云量測坐標和控制點實測坐標，得出高程真誤差，反映其精度指標。

控制點：平面精度＜1cm；高程精度＜1.5cm

由上表可知，點位高程中誤差（標準差）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

無人機激光雷達兼具無人機和激光雷達各自優(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：

l  地形測繪

l  城市三維建模

l  農(nóng)業(yè)及林業(yè)

l  考古及文化遺產(chǎn)保護

l  冰川雪地測繪

l  滑坡監(jiān)測