小鷹號(hào) Kitty Hawk機(jī)載激光雷達(dá)林業(yè)應(yīng)用，無人機(jī)作為靈活的搭載平臺(tái)，具有任務(wù)載荷多樣化、起降作業(yè)限性低等，在與激光雷達(dá)系統(tǒng)結(jié)合之后，可以滿足大面積林業(yè)三維表型數(shù)據(jù)的采集，與傳統(tǒng)的分辨率相機(jī)、（多）光譜成像傳感器等相互補(bǔ)充，在農(nóng)林的調(diào)查、監(jiān)測(cè)、管理等方面，能夠提供多源數(shù)據(jù)作為支撐。

小鷹號(hào) Kitty Hawk機(jī)載激光雷達(dá)林業(yè)應(yīng)用

產(chǎn)簡(jiǎn)介：
．機(jī)載激光雷達(dá)林業(yè)應(yīng)用
在森林測(cè)繪方面，機(jī)載LiDAR類似于傳統(tǒng)攝影測(cè)量，但是要優(yōu)于攝影測(cè)量。它憑借具有穿透性和多重回波的點(diǎn)能夠獲取到比攝影測(cè)量豐富林木信息。因此，三維激光掃描測(cè)量技術(shù)林業(yè)調(diào)查方面具有的
無人機(jī)作為靈活的搭載平臺(tái)，具有任務(wù)載荷多樣化、起降作業(yè)限性低等，在與激光雷達(dá)系統(tǒng)結(jié)合之后，可以滿足大面積林業(yè)三維表型數(shù)據(jù)的采集，與傳統(tǒng)的分辨率相機(jī)、（多）光譜成像傳感器等相互補(bǔ)充，在農(nóng)林的調(diào)查、監(jiān)測(cè)、管理等方面，能夠提供多源數(shù)據(jù)作為支撐。

二．機(jī)載雷達(dá)系統(tǒng)簡(jiǎn)介
小鷹號(hào) Kitty Hawk無人機(jī)激光雷達(dá)系統(tǒng)是北科天繪自主研發(fā)的微型激光雷達(dá)測(cè)量系統(tǒng)，其主要搭載平臺(tái)為多軸旋翼無人機(jī)；小鷹號(hào) Kitty Hawk系統(tǒng)集成R-Fans-32線激光雷達(dá)，MEMS精度慣導(dǎo)測(cè)量系統(tǒng)，并且集成可見光相機(jī)，整套系統(tǒng)重量1.2公斤。|

小鷹號(hào) Kitty Hawk機(jī)載雷達(dá)系統(tǒng)

操作程：

3.1 作業(yè)準(zhǔn)備
作業(yè)準(zhǔn)備主要是測(cè)量作業(yè)期準(zhǔn)備工作，包括航飛計(jì)劃制定，設(shè)備安裝與調(diào)試。其中設(shè)備調(diào)試非常重要，它是保證測(cè)量作業(yè)正常開展的提。
無人機(jī)搭載激光雷達(dá)在起飛需要校準(zhǔn)陀螺，以往都是通過人工控制無人機(jī)進(jìn)行加減速或飛八字來進(jìn)行校準(zhǔn)，我們通過地面站軟件自動(dòng)生成校準(zhǔn)航線和飛行航線，實(shí)現(xiàn)了激光雷達(dá)規(guī)劃飛行的全自動(dòng)化，在飛行時(shí)人工干預(yù)，正實(shí)現(xiàn)了全自主飛行，不需要飛手參與，降低了成本。

 

圖1 航線生成圖1

 

圖2航線生成圖2 

圖3航線生成圖3

 

                   

圖4 現(xiàn)場(chǎng)雷達(dá)設(shè)備與無人機(jī)進(jìn)行掛載


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3.2 數(shù)據(jù)采集
設(shè)備安裝調(diào)試完成后，開始進(jìn)行航飛采集數(shù)據(jù)。航飛過程中要確保飛機(jī)沿設(shè)計(jì)航線飛行，并且拐彎角度不易太小，以保證激光數(shù)據(jù)完整可用和POS數(shù)據(jù)的精度。

3.3數(shù)據(jù)預(yù)處理
采集的原始點(diǎn)云數(shù)據(jù)記錄了每個(gè)點(diǎn)的角度距離信息，無法直接進(jìn)行顯示，需要進(jìn)行預(yù)處理，由坐標(biāo)系轉(zhuǎn)到直角坐標(biāo)系，然后把每條航帶的點(diǎn)云進(jìn)行檢校，并把點(diǎn)云進(jìn)行拼接，得到整個(gè)林區(qū)的點(diǎn)云。預(yù)處理采用的軟件是北科天繪自主研發(fā)的SS-Apre。

 

3.4可視化處理
基于林區(qū)的點(diǎn)云數(shù)據(jù)，通過后處理軟件的濾波功能可以把點(diǎn)云中的林木、建筑、地面進(jìn)行分類，分別根據(jù)樹木、地面的點(diǎn)云構(gòu)建植被模型、DSM、DTM。

測(cè)試報(bào)告：
3.5 成果分析
根據(jù)機(jī)載LiDAR系統(tǒng)獲取的數(shù)據(jù)，分析森林樹木的覆蓋率和覆蓋面積，了解樹木的疏密程度，年長(zhǎng)樹木的覆蓋面積和年幼樹木覆蓋面積。便于人們?cè)诜泵�的森林中適當(dāng)砍伐樹木，在林木稀疏或無植被區(qū)域進(jìn)行樹木種植。另外，通過植被模型可以概算出森林占地面積和樹木的平均度及木材量的多少，便于相關(guān)部門進(jìn)行宏觀調(diào)控。

技術(shù)參數(shù)：
四.系統(tǒng)性能及技術(shù)參數(shù)
小鷹號(hào) Kitty Hawk無人機(jī)雷達(dá)系統(tǒng)大測(cè)程可以達(dá)到200米（自然反射率80%，自然反射率20%時(shí)，其大測(cè)距為150m）以上，大測(cè)量點(diǎn)頻可以達(dá)到64萬點(diǎn)(32線激光掃描頭），并且配備了精度的慣導(dǎo)測(cè)量系統(tǒng)，支持RTK實(shí)時(shí)定位結(jié)算。

系統(tǒng)詳細(xì)技術(shù)參數(shù)如下表所示：

系統(tǒng)名稱	性能參數(shù)	小鷹號(hào) Kitty Hawk
激光掃描儀	激光波長(zhǎng)	905 nm
	測(cè)量幀頻	5 – 20 Hz
	測(cè)量點(diǎn)頻率	320 kHz
	水平角度視場(chǎng)	360°
	掃描線數(shù)	16線
	豎直視場(chǎng)	30°
	掃描線間隔	1.2°
	大探測(cè)距離（20%）	> 150 m
	測(cè)距精度	< 3 cm
	多回波探測(cè)	雙回波
	回波強(qiáng)度	8 bits
	通信接口	Ethernet，PPS
	重量	738g
	設(shè)備尺寸mm	~ 108（D）x 75（H）
慣導(dǎo)系統(tǒng)	定位信號(hào)接收	GPS L1/L2 GLONASS L1/L2
	俯仰角/側(cè)滾角精度	0.025°
	航向角精度	0.08°
	位置精度	0.05~0.3m
	記錄頻率	200 Hz
系統(tǒng)精度	程精度	15cm
	平面精度	25cm
系統(tǒng)集成重量	系統(tǒng)重量	1.2 kg
環(huán)境適應(yīng)性	工作溫度	-20 ~ +55 ℃
	存儲(chǔ)溫度	-40 ~ +85 ℃
	相對(duì)濕度	0 – 95%
	防護(hù)等	IP65
系統(tǒng)供電	供電模式	鋰電池供電
	供電電壓	20~32V DC
	系統(tǒng)功耗	35 W

深圳鵬錦科技有限公司代理的激光雷達(dá)系統(tǒng)通過地面站軟件自動(dòng)生成校準(zhǔn)航線和飛行航線，實(shí)現(xiàn)了激光雷達(dá)規(guī)劃飛行的全自動(dòng)化，在飛行時(shí)人工干預(yù)，正實(shí)現(xiàn)了全自主飛行，不需要飛手參與，降低了成本�？纱钶d大疆M200系列無人機(jī)，實(shí)現(xiàn)精度測(cè)繪

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 深圳市鵬錦科技有限公司是ASAHI吸油值測(cè)試儀中國(guó)區(qū)總代理，在各省設(shè)有辦事處；主營(yíng)項(xiàng)目如下：
大疆無人機(jī)，賽爾傾斜攝影相機(jī)，睿鉑相機(jī)，激光雷達(dá)，大疆智圖軟件，司空軟件，代理無人機(jī)后處理軟件，垂直起降無人機(jī)、科比特?zé)o人機(jī)，：APS、Pix4D、及CC三維建模軟件等；

1、授權(quán)代理英國(guó)雷迪全系列產(chǎn)品：RD8200、RD1100/1500、PCMX、RD533、RD316等，美國(guó)里奇SR-20/SR-60、美國(guó)2273E等管線探測(cè)儀，LMX100探地雷達(dá)，MALA地質(zhì)雷達(dá)，俄羅斯OKO-3地質(zhì)雷達(dá)等；

2、多光譜相機(jī)：四光譜Parrot Sequoia、五光譜micasense rededge-MX.Altum熱敏相機(jī)，以及Parrot DISCO-Pro Ag體化農(nóng)業(yè)無人機(jī)方案；

3、日本小泉牌求積儀中國(guó)區(qū)總經(jīng)銷：KP-21C（可選是否帶打印機(jī)）/KP-90N等；

4、美國(guó)KESON輪尺中國(guó)區(qū)總經(jīng)銷：RR3M/RR30M/MP401E/MP315M等；

5、美國(guó)DAVIS氣象站：6162/6162C/6152/6152C、Kestrel風(fēng)速儀等氣象產(chǎn)品:NK1000/NK3000/NK4500等；

6、日本ASAHI產(chǎn)品中國(guó)區(qū)總代：碳黑吸油值測(cè)試儀S500 、顆粒硬度測(cè)試儀AS2100、紙板抗彎曲測(cè)試儀BST-150M；

7、三維激光掃描儀：拓普康、法如、思看，GOSLAM ，RIEGL等；

8、開發(fā)、生產(chǎn)、銷售鵬錦天宏牌（PJK）大地測(cè)量儀器：全站儀、經(jīng)緯儀、水準(zhǔn)儀、手持GPS、GIS、RTK GPS、測(cè)畝儀和求積儀等；

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