激光定位.doc

1、激光是用测距来定位的，就是发射一个激光信号，根据收到从物体反射回来的信号的时间差来计算这段距离，然后根据发射激光的角度来确定物体和发射器的角度，从而得出物体与发射器的相对位置。 然后，激光扫描仪根据自身的位置（一般是用 GPS 定位或者输入用户自定义的位置坐标），便可以确定物体的位置了。 GPS 也是一种测量技术，原理是根据卫星发送的信号计算出某时刻与 3 颗或以上的卫星的距离，从而计算出所在的位置。现在激光定位一般分两种，一种是机载激光扫描，一种是地面激光扫描。机载的一般都装有 GPS 和惯性导航系统用来获取某时刻飞机的位置和角度，精度在 0.3m，高度精度在 0.15 米左右。地面的是固定

2、在一个点做扫描，范围是几十米到几百米，精度在 15mm 到 1m 左右（根据扫描范围不同）。激 光 定 位 准 直 仪 是 针 对 大 型 设 备 的 安 装 、 维 修 、 检 测 而 研 究 设 计 的 专 用 高 精 度 基 准 测量 仪 器 。 本 光 学 系 统 中 科 学 地 设 计 了 空 间 位 相 调 制 器 ， 在 长 距 离 测 量 时 光 斑 是 环 栅 结 构， 光 斑 的 图 像 清 晰 ， 使 全 程 测 量 过 程 中 不 用 调 焦 ， 实 现 了 全 程 无 调 焦 运 行 差 ， 从 而 保 证了 主 机 所 提 供 的 激 光 束 是 一 条 高 清 晰

3、 度 ， 易 于 分 辨 的 激 光 光 束 。 激 光 定 位 准 直 仪 光 靶 （含 磁 性 底 座 ） 可 以 吸 附 在 被 测 物 体 上 ， 以 便 用 户 完 成 检 测 、 加 工 、 安 装 等 需 要 。其 发 展 最 开 始 用 于 军 工 业 ， 导 弹 瞄 准 以 及 设 备 定 位 。激光测距（laser distance measuring）是以激光器作为光源进行测距。根据激光工作的方式分为连续激光器和脉冲激光器。氦氖、氩离子、氪镉等气体激光器工作于连续输出状态，用于相位式激光测距；双异质砷化镓半导体激光器，用于红外测距；红宝石、钕玻璃等固体激光器，用于脉冲式激

4、光测距。激光测距仪由于激光的单色性好、方向性强等特点，加上电子线路半导体化集成化，与光电测距仪相比，不仅可以日夜作业、而且能提高测距精度，显著减少重量和功耗，使测量到人造地球卫星、月球等远目标的距离变成现实。激 光 测 距 -方 法激 光 测 距 仪 一 般 采 用 两 种 方 式 来 测 量 距 离 ： 脉 冲 法 和 相 位 法 。 脉 冲 法 测 距 的 过 程 是这 样 的 ： 测 距 仪 发 射 出 的 激 光 经 被 测 量 物 体 的 反 射 后 又 被 测 距 仪 接 收 ， 测 距 仪 同 时 记 录激 光 往 返 的 时 间 。 光 速 和 往 返 时 间 的 乘 积 的

5、一 半 ， 就 是 测 距 仪 和 被 测 量 物 体 之 间 的 距 离。 脉 冲 法 测 量 距 离 的 精 度 是 一 般 是 在 +/- 1 米 左 右 。 另 外 ， 此 类 测 距 仪 的 测 量 盲 区 一般 是 15 米 左 右 。 激 光 测 距 仪 -概 述激 光 测 距 仪 是 利 用 激 光 对 目 标 的 距 离 进 行 准 确 测 定 (又 称 激 光 测 距 )的 仪 器 。 激 光测 距 仪 在 工 作 时 向 目 标 射 出 一 束 很 细 的 激 光 ， 由 光 电 元 件 接 收 目 标 反 射 的 激 光 束 ， 计 时器 测 定 激 光 束 从 发 射

6、 到 接 收 的 时 间 ， 计 算 出 从 观 测 者 到 目 标 的 距 离 。 若 激 光 是 连 续 发 射 的 ， 测 程 可 达 40 公 里 左 右 ， 并 可 昼 夜 进 行 作 业 。 若 激 光 是 脉冲 发 射 的 ， 一 般 绝 对 精 度 较 低 ， 但 用 于 远 距 离 测 量 ， 可 以 达 到 很 好 的 相 对 精 度 。 世 界 上 第 一 台 激 光 器 ， 是 由 美 国 休 斯 飞 机 公 司 的 科 学 家 梅 曼 于 1960 年 ， 首 先 研制 成 功 的 。 美 国 军 方 很 快 就 在 此 基 础 上 开 展 了 对 军 用 激 光 装

7、 置 的 研 究 。 1961 年 ， 第一 台 军 用 激 光 测 距 仪 通 过 了 美 国 军 方 论 证 试 验 ， 对 此 后 激 光 测 距 仪 很 快 就 进 入 了 实 用 联合 体 。 激 光 测 距 仪 重 量 轻 、 体 积 小 、 操 作 简 单 速 度 快 而 准 确 ， 其 误 差 仅 为 其 它 光 学 测 距 仪的 五 分 之 一 到 数 百 分 之 一 ， 因 而 被 广 泛 用 于 地 形 测 量 ， 战 场 测 量 ， 坦 克 ， 飞 机 ， 舰艇 和 火 炮 对 目 标 的 测 距 ， 测 量 云 层 、 飞 机 、 导 弹 以 及 人 造 卫 星 的

8、高 度 等 。 它 是 提 高 高坦 克 、 飞 机 、 舰 艇 和 火 炮 精 度 的 重 要 技 术 装 备 。 由 于 激 光 测 距 仪 价 格 不 断 下 调 ， 工 业 上 也 逐 渐 开 始 使 用 激 光 测 距 仪 。 国 内 外 出 现 了一 批 新 型 的 具 有 测 距 快 、 体 积 小 、 性 能 可 靠 等 优 点 的 微 型 测 距 仪 ， 可 以 广 泛 应 用 于 工 业测 控 、 矿 山 、 港 口 等 领 域 。 激 光 测 距 仪 -分 类 一 维 激 光 测 距 仪 用 于 距 离 测 量 、 定 位 ； 二 维 激 光 测 距 仪 （ Scanni

9、ng Laser Range finder） 用 于 轮 廓 测 量 ， 定 位 、 区 域 监 控 等 领 域 ； 三 维 激 光 测 距 仪 （ 3D Laser Range finder） 用 于 三 维 轮 廓 测 量 ， 三 维 空 间 定 位 等 领 域 。 激 光 测 距 仪 -原 理激 光 测 距 仪 的 测 量 原 理 及 方 法 1.利 用 红 外 线 测 距 或 激 光 测 距 的 原 理 是 什 么 ？ 测 距 原 理 基 本 可 以 归 结 为 测 量 光 往 返 目 标 所 需 要 时 间 ， 然 后 通 过 光 速 c =299792458m/s 和 大 气 折

10、射 系 数 n 计 算 出 距 离 D。 由 于 直 接 测 量 时 间 比 较 困 难 ， 通 常 是 测定 连 续 波 的 相 位 ， 称 为 测 相 式 测 距 仪 。 当 然 ， 也 有 脉 冲 式 测 距 仪 ， 典 型 的 是 WILD的 DI-3000 。 需 要 注 意 ， 测 相 并 不 是 测 量 红 外 或 者 激 光 的 相 位 ， 而 是 测 量 调 制 在 红 外 或 者 激 光 上面 的 信 号 相 位 。 建 筑 行 业 有 一 种 手 持 式 的 激 光 测 距 仪 ， 用 于 房 屋 测 量 ， 其 工 作 原 理 与 此相 同 。 2.被 测 物 体 平

11、面 必 须 与 光 线 垂 直 么 ？ 通 常 精 密 测 距 需 要 全 反 射 棱 镜 配 合 ， 而 房 屋 量 测 用 的 测 距 仪 ， 直 接 以 光 滑 的 墙 面 反射 测 量 ， 主 要 是 因 为 距 离 比 较 近 ， 光 反 射 回 来 的 信 号 强 度 够 大 。 与 此 可 以 知 道 ， 一 定 要垂 直 ， 否 则 返 回 信 号 过 于 微 弱 将 无 法 得 到 精 确 距 离 。 3.若 被 测 物 体 平 面 为 漫 反 射 是 否 可 以 ？ 通 常 也 是 可 以 的 ， 实 际 工 程 中 会 采 用 薄 塑 料 板 作 为 反 射 面 以 解

12、决 漫 反 射 严 重 的 问 题。 4.超 声 波 测 距 精 度 比 较 低 ， 现 在 很 少 使 用 。 5.激 光 测 距 仪 精 度 可 达 到 1 毫 米 误 差 ， 适 合 各 种 高 精 度 测 量 用 途 。 激 光 测 距 仪 -品 牌 及 分 类1.手 持 激 光 测 距 仪测 量 距 离 一 般 在 200 米 内 ， 精 度 在 2mm 左 右 。 这 是 目 前 使 用 范 围 最 广 的 激 光 测距 仪 。 在 功 能 上 除 能 测 量 距 离 外 ， 一 般 还 能 计 算 测 量 物 体 的 体 积 。 2. 望 远 镜 式 激 光 测 距 仪测 量 距 离 一 般 在 600-3000 米 左 右 ， 这 类 测 距 仪 测 量 距 离 比 较 远 ， 但 精 度 相 对 较低 ， 精 度 一 般 在 1 米 左 右 。 主 要 应 用 范 围 为 野 外 长 距 离 测 量 。