EcoDrone轻小型机载激光雷达系统

易科泰轻小型机载激光雷达系统，是我公司在自主研发的EcoDrone多旋翼无人机遥感系统基础上，搭载国外先进的激光雷达传感器，自主集成研发的全新一代机载激光雷达系统，革新了激光雷达的航空扫描模式。相对传统机载激光雷达动辄上百公斤的自重、上千万元的售价、复杂的操作和高昂的运输及后勤费用，本产品具有体积小、重量轻、成本低、适应性强和操作简便等优势。

为适应客户对价格、产品功能、所需精度等指标的不同需求，我公司提供两种解决方案供选配，分别为基于Velodyne公司Puck Lite传感器的无人机激光雷达SCOUT方案和基于Riegl公司miniVUX传感器的无人机激光雷达miniRANGER方案。

主要技术指标

1、EcoDrone UAS-8无人机平台

1)   整机重量≤5000g，最大起飞重量≥15000g，最大载荷≥5000g，对称轴距1200mm，自动折叠脚架，螺杆电机，减震无虚位

2)   具备强大的可扩展性，可灵活安装配置多光谱、高光谱、红外热成像、LiDAR、可见光等各种传感器，可同时安装其中任意两种传感器以同步采集多样化地面信息

3)   空载悬停时间不低于50分钟，有效作业时间30分钟（搭载多光谱相机），飞行速度10m/s

4)   高精度GPS定位模块，支持GPS／北斗双模

5)   具备航点导航、定点、悬停、定高、航线、区域覆盖、环绕及跟随（follow-me模式，需地面站支持）等飞行模式，具备“黑匣子”功能模块等

6)   具备信号干扰保护，故障保护，低电压自动保护，一键自动返航降落功能

7)   气压和GPS定高，10m以内超声波定高，精确度1cm

8)   标配4K高清画质彩色成像镜头，帧频30FPS（最大分辨率4K情况下），图片分辨率16MP；光学镜头f/2.8，120度HFOV（可选配82度HFOV无畸变光学镜头）；可选配单反20MP或24MP分辨率彩色镜头

9)   遥控器：工作频率2.400～2.483GHz（DSSS技术），通道数16或32可选，发射功率（EIRP）FCC 100 dBm，控制距离2.7km（打开增程模式约达5公里）

10) 在线图传（FPV接收）：模拟信号与数字信号双路图传技术，可同时在线图传可见光和热成像影像视频，工作频段5.8G，支持1080P实时高清图传，显示屏分辨率1920x1080，最大距离5km，既保障同步图传无延迟时滞、又可在线高清接收显示画面

11) 数据同传模块，包括无人机作业过程中的位置（经纬度）、高度、温度、湿度、太阳辐射、地面温度、太阳辐射等数据信息同步传输显示在地面站上

12) 地面站：包括便携箱、野外勘测级笔记本及相应软件等，可进行谷歌地图、高德地图或必应地图切换、航点输入规划自动飞行、航速／距离／高度／水平／经纬度／升降速度／温度等监测、下载任务日志文件、实现无人机自动跟踪地面站功能（follow-me）等

13) 能量管理系统：标配电池容量22000mAh，最大充电电流12A，双通道充电器，最大充电功率1400W

2.1、SCOUT激光雷达遥感方案

      1)    外形尺寸：160×116×116mm

工作电压：12～28V

功耗：40W

重量：1.65Kg

工作温度：－10℃～40℃

2)    导航系统

卫星系统：GPS，GLONASS

校准支持：静态、差分、双天线

工作模式：实时、后处理

定位精度：1cm＋1ppm（水平方向）

3)    LiDAR传感器

激光性能：1级人眼安全，905nm

测量范围：1m～120m，分辨率：2mm

测距误差：30mm

扫描频率：300000次/秒，最高可达600000点/秒

视场范围：垂直±15°，水平360度

多重回波：2

激光面板数量：16

推荐扫描高度：20～60m（离地高度）

点云密度与飞行速度及航高之间关系

2.2、THE mini RANGER激光雷达遥感方案

1)    传感器外形尺寸：269×99×85mm（STIM）/302×99×85mm（FOG）

导航盒外形尺寸：300×99×85mm

工作电压：12～28V

功耗：80W

重量（传感器+线缆）：3.5Kg（7.7lbs）FOG/IMU；2.9Kg（6.4lb）STIM/IMU

工作温度：－10℃～40℃

2)    导航系统

卫星系统：GPS，GLONASS

校准支持：静态、差分、双天线

工作模式：实时、后处理

定位精度：1cm＋1ppm（水平方向）

3)    LiDAR传感器

激光性能：1级人眼安全，905nm

最小测距：3m

激光束大小：160mm×50mm@100m

最大有效测量频率：100000次/秒

视场角：360°

精度：15mm@150m

4） 扫描仪性能

扫描机制：镜面旋转

镜面转速：10-100扫描/秒

扫描角宽：0.05°～0.5°

角度测量分辨率：0.001°

内部同步定时器:实时同步时间戳

点云密度与飞行速度及航高之间关系（100kHZ）

3、标配4K高清画质RGB彩色成像镜头，F/2.8，FOV 120度广角镜头（可选配其它光学镜头），图片分辨率16MP；可选配Sony A6000镜头

4、软件：LiDAR点云数据处理、3D矢量数据及模型等

技术路线

图3 地形测绘

图5 点云横断面厚度

精度验证：

随机选取测区若干特征点作为控制点，采用RTK方法实测控制点坐标，对比激光点云量测坐标和控制点实测坐标，得出高程真误差，反映其精度指标。

控制点：平面精度＜1cm；高程精度＜1.5cm

由上表可知，点位高程中误差（标准差）为3.7cm，完全满足高精度测绘要求。可用于包括大比例尺地形图测绘在内的各领域。

三、应用方向

无人机激光雷达兼具无人机和激光雷达各自优势，以其低成本、高精度、高效便捷的优势广泛应用于各行各业。典型应用如下：

l  地形测绘

l  城市三维建模

l  农业及林业

l  考古及文化遗产保护

l  冰川雪地测绘

l  滑坡监测