3D激光雷達(dá)掃描控制技術(shù)與數(shù)據(jù)可視化處理研究.pdf

1、隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和人們生活質(zhì)量的提高,人們?cè)絹?lái)越關(guān)注環(huán)境問(wèn)題,這使得大氣污染物的監(jiān)測(cè)變得尤為重要。微脈沖Mie散射激光雷達(dá)是新型的大氣氣溶膠探測(cè)工具,相比于傳統(tǒng)的顆粒物監(jiān)測(cè)儀器,激光雷達(dá)能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)大氣污染物的時(shí)空分布和傳播趨勢(shì),因此對(duì)激光雷達(dá)系統(tǒng)的研究與開(kāi)發(fā)具有重要意義。
　　本文依托于西安理工大學(xué)激光雷達(dá)遙測(cè)中心的微脈沖Mie散射激光雷達(dá)系統(tǒng),開(kāi)展3D激光雷達(dá)掃描控制技術(shù)與數(shù)據(jù)可視化處理的研究。常見(jiàn)的激光雷達(dá)系統(tǒng)僅能通過(guò)定點(diǎn)

2、探測(cè)得到二維的氣溶膠時(shí)間分布特性,為了實(shí)現(xiàn)激光雷達(dá)的三維掃描探測(cè)得到氣溶膠的空間特性,論文分析了激光雷達(dá)的連續(xù)與間斷兩種掃描模式的原理與工作流程,設(shè)計(jì)了掃描控制軟件與激光雷達(dá)系統(tǒng)上下位機(jī)的通信方式,通過(guò)初步的實(shí)驗(yàn)結(jié)果,比較了兩種掃描模式的特點(diǎn)和適用條件。通過(guò)處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),分析了采樣累積脈沖數(shù)與信噪比、消光系數(shù)的關(guān)系,獲得掃描角速度與最佳采樣脈沖數(shù),提高了系統(tǒng)的探測(cè)性能。
　　為了實(shí)現(xiàn)三維掃描探測(cè)區(qū)域內(nèi)氣溶膠時(shí)空分布的直觀顯示,將實(shí)

3、驗(yàn)所得數(shù)據(jù)進(jìn)行可視化處理。分析了大氣數(shù)據(jù)進(jìn)行可視化的流程,并結(jié)合三維掃描激光雷達(dá)數(shù)據(jù)的特點(diǎn),重點(diǎn)研究了三維掃描激光雷達(dá)數(shù)據(jù)的插值方法,提出了水平和垂直掃描的不同插值方式,并通過(guò)水平掃描數(shù)據(jù)采用不同插值方法進(jìn)行可視化實(shí)現(xiàn)。通過(guò)交叉驗(yàn)證法對(duì)比不同插值方法的特點(diǎn),選取符合大氣實(shí)際分布情況的最佳插值方法。最后根據(jù)非純水平掃描實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù),得到三維掃描激光雷達(dá)的空間可視化圖。
　　本文研究了三維激光雷達(dá)系統(tǒng)的掃描控制技術(shù),完成了三維掃描激光雷