汽车雷达摘要：随着科学技术的发展，我国的车载激光雷达测量技术有了很大进展。车载激光雷达测量技术是继全球定位系统（GlobalPositioningSystem，GPS）后遥感测绘领域的一场技术革命。将车载激光雷达测量技术和地理信息技术结合在一起，能够为多个行业的深化发展提供重要支持。本文首先对车载移动激光雷达测量系统介绍，其次探讨车载激光雷达应用优势，最后就车载激光雷达数据的精化处理方式进行研究，以供参考。
关键词：车载激光雷达测量技术；数据收集；数据处理；设计应用
引言
在汽车主动安全系统中，主要由报警装置、车载测距测速装置、微机、执行系统等组成。车载距离测速环节能分辨行车中障碍物的移动物理量。激光雷达能提高识别的分辨率。与传统的雷达相比，可用激光作为探测光进行丈量，这会导致运动物体的多普勒率升高，使物体的径向速度不能由激光雷达依据多普勒频率进行测量。实现汽车智能驾驶核心技术是获取道路目标信息，包括获取目标方位、速度、距离。目前，已成功研制出汽车辅助驾驶系统的毫米波雷达对道路目标速度、距离同步测量。
1车载移动激光雷达测量系统介绍
车载移动激光雷达测量系统集成GNSS、IMU惯性导航单元、三维激光扫描、影像处理、摄影测量及集成控制等高新技术，通过三维激光扫描采集空间信息，全景照相获取影像，由卫星及惯性定位确定影像的位置姿态等测量参数，在点云上实现测量，完成测绘任务。本文以LeicaPegasus:Two移动激光扫描系统在酒额铁路既有线改造工程中的应用为例进行介绍。
2车载激光雷达应用优势
第一，成果测量精准度高。在车载激光雷达航测技术的作用下，人们能够直接获取三维激光点云数据信息。与传统测量仪获取信息相比，整个操作流程更加简洁方便。三维激光雷达系统获取新的原始点密度要比传统测量仪获取原始点的密度高，平均每平方米能够获取几十个原始数据点，远超其他系统。在应用车载激光雷达航测技术后的高程测量精准度要比其他测绘方式获取的测量精准度高，由此在测量的过程中会获得更全面的周围事物数据信息。第二，生产效率高，工作时期短，内部智能化、自动化水平较高。具体操作中能够综合应用三维激光点云数据信息，一定程度上提高了测量工作效率。第三，测量成果质量高。三维激光雷达系统在操作现场使用时能够快速直接地获取各类成果数据，弥补传统测量仪在现场无法
获取原始成果信息质量的问题。
3车载激光雷达数据的精化处理方式
3.1同步测量距离速度激光雷达结构
光源具有线宽窄特性、偏振特性，这样通过外差方法可将速度测量精度提高。激光器输出的连续光信号通过分光器分为两路，并作为参考信号传输到外部调制器的表层上。因此，可将前述激光进行调控，最终成为发生器可翻译的格式。倘若调制码经由电光调控解释后，光信号经准直透镜转换成平行光，发送到空间中待测目标。目标被接收透镜捕获并耦合在光纤中后将信号反射回来。反射光信号可分为两种类型:传输到光电转换器PD2和传输到光耦合器。反射后的光信号发送到PD2，转换成电信号即可得到目标距离，再将反射光和信号进一步进行重组、调整，则信号将通过转换器传输，参考信号和PD1输出外部差分信号进行接收。通过傅里叶分析法可将外差信号多普勒频率求出，从而得出目标的最终速度。
3.2可拟合标靶中心，无须扫描到中心点，提高采集车辆行驶速度
徕卡在AutoCAD和ArcGIS平台的插件MapFactory可以实现拟合十字标靶中心的功能。通过
分别选取横、竖2条直线，软件可自动拟合十字中心。这样不仅比人工选点更准确，而且能够避免因必须扫描到中心而刻意降低行驶速度的做法，能够大大提高外业采集效率，采集速度可达60~80km/h，满足铁路最低限速的同时，还能缩短作业时间，提高安全性。
3.3激光雷达数据分析
在实际作业完成后得到基本原始数据，具体包含POS文件和GPS坐标信息。点云文件包含激光点云。在获取这些数据后，应用专业的系统分析软件进行处理，得到每个激光点云相应的精准三维GPS坐标，依据全球定位系统坐标获取杆塔的精确位置。为了通过三维激光点云实现汽车装置轨迹自主规划，需要对三维激光扫描作业获取的数据进行进一步处理。
3.4速度测量仿真结果
生活环境中，PD1外差信号输出通常会被其他噪音遮挡，这样就导致无法确定其真正位置。根据距离测量结果，彻底消除内部时差，到信号周期规律，并对不同种类的支路使用该办法，在实际应用中难度较大。因信号到达随机性，所以通常为脉冲区间设置2到3个数据，进而通过模块，将上支路、下支路信号数据差剥离出来，最终确定一个支路为有效采集。接收
到的数据被上、下支路分别分为六个支路，通过FFT模块进行信号频率的分析，可以采用模块峰值为周期信号。通常，在寻比较器的时候可以对比最高峰值、峰值频率，如此可以方便快捷的出差异来，最终能够确定目标速度。采用8Simulink模块分析外差信号频谱，设定多普勒信号长度为775ns，信号频率为10MHz。伪随机脉冲序列对多普勒信号进行不等间隔采样，传统FFT模块不能分析其频谱。在比对0dB、-20dB时，通常采用模块计算信号频谱。期间，行速相对应数值，激光雷达测量能力速度对应14.31MHz。在伪随机码中插入周期码，可使车用激光雷达同步检测运动目标的速度和距离。调制码宽度决定距离测量精度，发送信号长度决定速度测量精度。将信号长度在扫描速度许可时适当加大，提高速度分辨率。
3.5激光点云数据可靠性评估
激光雷达技术获取的点云数据是否可靠,是决定其能否被运用于铁路工程项目的关键。以下从高程精度、平面精度及植被穿透力3个方面,将GNSSRTK野外实地采集的检查点数据与激光点云数据进行对比,统计点云与野外实测成果的误差,进而评估点云数据的可靠性。
4车载激光雷达测量技术的应用发展
从20个世纪50年代到20世纪70年代中期，以原子能技术、电子计算机、空间技术和生物工程为代表的“第三次科技革命”到来，对人们的生活产生了深刻影响。伴随着国家信息高速公路思想理念的提出和以信息技术应用为基本代表的第四次科技革命时代的到来，人类正式进入信息时代。在信息时代，人们对赖以生存的空间——地球予以了高度重视，提出了地球空间信息科学，并成为现代科学领域研究和发展的重要组成内容。过去获取地球空间信息的重要方式是摄影测量，而数字时代摄影测量也开始从模拟测量转变为数字测量，大大提高了摄影测量的数字化程度。在无线电通信技术的不断发展下，计算机处理能力和相应系统结构不断完善，激光雷达为人们获取信息提供了更精准的数据信息支持。
结语
综上所述，文章就车载激光雷达测量技术的原理、特点和应用优势问题进行论述。从临近波形激光测量全波形数据分析、激光点云获取实施、激光雷达数据分析几个方面分析车载激光雷达数据的精化处理方式，旨在强化人们对车载激光雷达测量技术的了解，以便更好地发挥此技术的作用。
参考文献
[1]党亚南，田照星，郭利强.车载激光雷达点云数据处理关键技术[J].计算机测量与控制，2022（1）：234-238.
[2]刘邦繁，张慧源，李晨，等.基于车载激光雷达的机车可通行区域检测[J].控制与信息技术，2021（4）：78-82.
[3]蔡怀宇，陈延真，卓励然，等.基于优化DBSCAN算法的激光雷达障碍物检测[J].光电工程，2019（7）：83-90.
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