科技的發(fā)展為人們在生活中帶來許多的便利哎迄，現(xiàn)在人們只需要在導(dǎo)航設(shè)備上輸入目標(biāo)地點牌鹊，系統(tǒng)就會一步一步把駕駛員帶到目的地嘱董，同時提供行程距離颈顽、所需時間和路面狀況等詳細(xì)駕駛信息铲桑。而這一切都必須依賴一張強(qiáng)大而精確的地圖作為支持。現(xiàn)代城市急速發(fā)展, 高樓大廈密集盖赛，道路縱橫交錯, 如何高效益低成本地制作精確的地圖便成為業(yè)界一個重大的挑戰(zhàn)掺薪。全球眾多從事激光遙感遙測設(shè)備的廠商開發(fā)的車載LiDAR激光掃描儀均有采用雷尼紹光柵，當(dāng)中一些更同時搭配雷尼紹高性能ATOM?和TONiC?光柵系統(tǒng)甜届，為測繪行業(yè)提供精密準(zhǔn)確的坐標(biāo)數(shù)據(jù)啤邑。

LiDAR工作原理

車載LiDAR，簡稱光達(dá)岩模，是一種光學(xué)遙感技術(shù)津函，它通過向目標(biāo)發(fā)射一束光，通常是一束脈沖激光來測量目標(biāo)的距離等參數(shù)孤页，是測繪行業(yè)目前最先進(jìn)的技術(shù)之一尔苦，或許大家曾經(jīng)都在路上遇到過地圖制作團(tuán)隊的車輛在大街小巷里穿梭以采集數(shù)據(jù)。

車載LiDAR作業(yè)示意圖

車載LiDAR系統(tǒng)主要由激光掃描儀行施、POS（定位定向系統(tǒng)允坚，包括GPS和IMU）和測速計等組成。其中激光掃描儀采用二維激光掃描蛾号，獲取360度內(nèi)掃描到的物體的坐標(biāo)點稠项，通過車輛前進(jìn)獲取車輛行駛路線兩側(cè)的三維數(shù)據(jù)。

車載LiDAR系統(tǒng)配置

從測量的原理來說鲜结，車載LiDAR主要采用測角和測距兩種方法展运，前者根據(jù)設(shè)置參數(shù)，借助掃描儀的勻速掃描得到每個脈沖在掃描儀坐標(biāo)系下的角度精刷，后者則根據(jù)激光脈沖發(fā)射返回時間差計算掃描中心到被測點的距離拗胜。通過角度和距離求得測區(qū)內(nèi)物體在掃描儀坐標(biāo)系下的坐標(biāo)點；通過實時POS數(shù)據(jù)經(jīng)過坐標(biāo)轉(zhuǎn)換得到物體的地理坐標(biāo)點。得到的數(shù)據(jù)即稱為“點云”數(shù)據(jù)挤土，配合數(shù)碼相機(jī)獲取的對應(yīng)影像數(shù)據(jù)，最后經(jīng)過后期點云和影像融合便可生成三維街道實景郎博。同時采用測角和測距兩種方法的優(yōu)點是工作效率得到大幅提升巧杰，因為如果單獨采用測距的方法，激光需要到達(dá)每一個未知點抱壶。

車載LiDAR

光柵系統(tǒng)在LiDAR上的應(yīng)用

光柵在掃描儀上主要應(yīng)用于測角部分谈嚣，用以反饋每個發(fā)出的脈沖在掃描儀坐標(biāo)系下的角度，再與測距數(shù)據(jù)組合進(jìn)行計算院颜。 典型掃描儀一般設(shè)計共有平行和垂直兩個旋轉(zhuǎn)軸琅沟，兩軸均采用伺服電機(jī)，分別配置圓光柵系統(tǒng)作位置反饋驳墓，激光源通過兩組以伺服電機(jī)帶動且勻速旋轉(zhuǎn)的棱鏡区基，并以固定的脈沖發(fā)射間隔發(fā)射到被測物體進(jìn)行掃描，從而收集三維空間數(shù)據(jù)韭张。光柵在整個系統(tǒng)中的作用可說是至關(guān)重要砍绞，如果反饋角度數(shù)據(jù)偏差，對應(yīng)的角度值就會出現(xiàn)錯誤策冕，從而導(dǎo)致系統(tǒng)生成扭曲的圖像冲杀。目前市場上的車載掃描儀最大測距范圍可達(dá)道路兩旁1000 m或以上，測角的分辨率和精度普遍也能達(dá)到0.001度和0.005度睹酌，另外測距精度可達(dá)每100 m誤差僅 10 mm以內(nèi)权谁。”

掃描儀工作原理

零部件微形化

車載掃描儀在工作時被安裝在車頂上憋沿，因此無論是體積或是重量都是使用者在購買時必定會考慮的因素旺芽。目前廠家開發(fā)的激光掃瞄器都是往測距遠(yuǎn)、精度高辐啄、體積小且重量輕的方向發(fā)展甥绿。這意味著掃描儀的機(jī)構(gòu)設(shè)計以及其他零部件的體積和重量都必須緊湊輕巧。 由于掃描儀機(jī)構(gòu)設(shè)計緊湊的原因则披，產(chǎn)品內(nèi)部基本沒有多余的空間共缕，故對零件的體積有嚴(yán)格的要求. 雷尼紹ATOM圓光柵的微型設(shè)計，微形讀數(shù)頭和分離式玻璃碼盤的設(shè)計使客戶在機(jī)構(gòu)設(shè)計上有更大的自由度. 對于部份對精度要求更高的客戶士复，雷尼紹可提供規(guī)格更高的TONiC系列產(chǎn)品图谷，配置RESM圓光柵。另外阱洪，開放式光柵是LiDAR必然的選擇便贵，原因是封閉式光柵體積相對較大。另一方面，雖然光柵安裝在機(jī)箱內(nèi)遂辐，但長時間在戶外工作難免受灰塵等污染物的影響棠岭。封閉式光柵的抗污能力確實比開放式光柵優(yōu)異，不過雷尼紹的開放式光柵在同類型產(chǎn)品中確實做得十分出眾骤扰。

雷尼紹ATOM圓光柵系列讀數(shù)頭最小尺寸僅6.8 mm x 20.5 mm x 12.7 mm滨锯，與玻璃碼盤搭配使用。ATOM光柵采用獨有的光學(xué)濾波系統(tǒng)胜姥，可提供更好的信號穩(wěn)定性和純粹度站么，同時消除柵尺因安裝在彎曲或高低不平的表面上而出現(xiàn)的波動誤差，此外裤谆，TONiC也正是采用了這種先進(jìn)的光學(xué)濾波系統(tǒng)惨译。

雷尼紹ATOM系列圓光柵

安裝簡單便利

安裝是否簡單是用戶在選擇零部件時普遍會考慮的因素，對于如激光掃描儀這類高精密的設(shè)備兢假，情況更是如此一黄。玻璃碼盤的安裝最重要就是確保它與支架軸中心保持同心，在ATOM碼盤的應(yīng)用上援雇，目前部份客戶是通過顯微鏡以目測方法觀察和調(diào)整位移減少偏心扰肌，調(diào)整后再以金屬蓋把碼盤壓緊并鎖上螺絲, 整個安裝過程十分簡單。另外熊杨，TONiC RESM圓光柵的安裝同樣便利曙旭，系統(tǒng)也跟其他雷尼紹光柵一樣穩(wěn)定可靠【Ц”

以目視進(jìn)行校正雖然簡單桂躏，但缺點是較為依賴操作員的經(jīng)驗。雷尼紹為用戶提供另一種系統(tǒng)化的安裝方法川陆，使經(jīng)驗較少的操作員也能勝任剂习。該方法主要是通過監(jiān)控DSI雙讀數(shù)頭系統(tǒng)（兩個讀數(shù)頭安裝角度呈180度）的輸出信號，然后調(diào)整碼盤減少兩個讀數(shù)頭的計數(shù)差较沪，重復(fù)調(diào)整直到將偏心誤差減少到目標(biāo)值鳞绕。另外，ATOM和TONiC讀數(shù)頭還包含方便其進(jìn)行快速安裝的LED安裝指示燈尸曼，以及可實現(xiàn)快速優(yōu)化的自動校準(zhǔn)程序们何。

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