成果推介：低空无人机载激光成像雷达技术

低空无人机载激光成像雷达技术

认知激光雷达与传统激光雷达成像原理比较

1. 市场应用前景

在城市、机场等区域，激光雷达可用于探测建筑物周边的低空飞行物体，如无人机或其他可疑飞行物，增强安全性，防止潜在威胁。激光雷达可用于探测农田、果园和森林区域的地形变化，检测树木和作物的高度，辅助精准农业。无人机搭载激光雷达可以实时扫描农作物，评估长势、病害等。随着激光雷达客服探测器成本限制，低空目标探测的市场需求将不断增加，预计在智能城市建设、无人机行业监管、以及环境与农业监测等领域会有更广阔的市场应用。

2. 痛点问题

目前，成像激光雷达的主要工作机制包括扫描激光雷达和焦平面阵列（FPA）激光雷达。针对低空目标（电线、无人机、复杂障碍物等）具有的体积小、速度快等特点，激光雷达需要实现高帧率、高分辨、广视角的实时三维探测。因此克服传统的基于飞行时间（TOF）方法的局限性是近年来解决探测器规模与高分辨率之间冲突的迫切需要。目前，成像激光雷达应用于低空探测存在以下两个痛点问题：

（1）高分辨与广视角的矛盾。扫描激光雷达的探测效率受机械结构的限制，在探测低空目标时，容易发生误检、漏检；

（2）探测器成本问题。焦平面阵列激光雷达是应用于低空探测的理想解决方案，但大规模的光电探测器仍然受限于成本问题，未得到广泛的应用。

3. 解决方案

针对以上低空目标探测的核心痛点问题，主要的解决方案是：

（1）与传统点对点成像方式不同，光源采用了空间调制的脉冲光源；

（2）在成像镜头的焦平面上，光学复用器重构了回波信号，耦合入少量的探测器；

（3）利用优化LM波形分解方法，实现了更高速、更高精度的波形数据分解，生成大规模高精度三维点云。

激光成像雷达原理结构图

4. 竞争优势分析

项目研究成果显示，以上提出的相应的解决方案能够针对性地解决现有低空探测的一些痛点问题，较现有技术有明显提升效果。

（1）有效地验证了，通过编码手段大幅度提高点云规模的群像素成像理论；

（2）高速地光电调制技术实现了固态无扫描三维成像，可以有效克服搭载平台的位移与扰动，减轻信号处理与目标识别的计算压力。

激光成像雷达实物与成像效果