1 西北工业大学空天微纳系统教育部重点实验室，陕西 西安 710072
2 宁波永新光学股份有限公司，浙江 宁波 315048
3 西北工业大学宁波研究院，浙江 宁波 315103
为满足车载激光雷达接收光学系统在复杂环境实际应用中的温度适应性要求，本文基于一种将长焦镜头与线阵探测器相结合，通过局部图像级成像显著提高激光雷达系统探测分辨率的方案，设计了一款轻小型无热化的四片式全玻璃长焦镜头，研究了其在不同温度下的像面漂移。分析结果表明，所设计的长焦镜头在整个-40~100 ℃的温度范围内焦移量为0.021 mm，小于焦深0.074 mm，在30 lp/mm处各视场调制传递函数（MTF）均大于0.5，全视场内光斑半径在7 μm以下，水平及垂直角分辨率为0.045°（H）×0.045°（V）。此长焦接收光学系统结构简单、成像质量高、环境适应性强，在车载激光雷达领域具有良好的应用前景。
车载激光雷达 长焦光学系统 光学设计 无热化
强激光与粒子束
2024, 36(1): 013013
1 河海大学地球科学与工程学院，江苏 南京 211100
2 山东科技大学测绘与空间信息学院，山东 青岛 266590
3 安徽建筑大学土木工程学院，安徽 合肥 230601
4 青岛秀山移动测量有限公司，山东 青岛 266590
针对基于车载激光点云的坑槽检测受道路横、纵坡度影响而导致误检和漏检等问题，提出了一种联合粗糙度与负偏态分布的路面坑槽检测方法。首先利用垂直度分割路面点云。然后，通过M估计样本一致性（MSAC）拟合局部基准平面，并计算点云的粗糙度；以粗糙度较小的区域作为潜在坑槽区域，并利用密度聚类和连续度实现潜在坑槽的单体化。最后，根据坑槽与邻域路面点云的粗糙度统计特征，结合负偏态分布实现坑槽区域的精确筛选，并提取坑槽的三维几何特征。采用开源数据和实测数据进行实验验证与分析。实验结果表明：实测数据路面中，坑槽检测的召回率达到89.2%，准确率达到76.7%；坑槽几何特征的提取结果与人工实地测量结果的最大相对偏差为9.4%，可为大规模的路面损坏检测提供有力支撑。
遥感 车载激光点云 粗糙度 偏态分布 路面坑槽检测
1 武汉理工大学 土木工程与建筑学院, 武汉 430070
2 武汉理工大学 交通学院, 武汉 430063
为了探索车载危爆品发生爆炸造成桥梁损伤的破坏形态及桥面上爆炸荷载压力场的分布规律, 采用AUTODYN软件建立了精细化数值模型, 分析不同形状尺寸车厢钢板及多种爆炸工况下桥面荷载压力场的区域分布特征, 给出了钢板发挥阻挡冲击波作用的临界尺寸。针对开展桥梁爆炸实验存在风险高、耗资大的难题, 参考一座实桥遭遇危爆品爆炸事故后的详细检测报告, 反演其爆炸损毁过程。基于最小二乘法对大量数值算例结果进行多项式曲线拟合, 对传统的自由空气域爆炸冲击波压力计算公式进行了修正, 提出了考虑车厢钢板阻挡的车载物爆炸作用下桥面超压峰值预测公式。经此公式计算得出的荷载压力分区与实桥检测报告中桥面破坏区域的对应吻合情况良好。研究成果可为桥梁结构的防爆抗爆设计提供参考。
车载物爆炸 混凝土桥面 压力场分布 阻挡钢板 超压预测 vehicle cargo explosion concrete deck pressure distribution preventing steel plate pressure prediction
上海交通大学 电子信息与电气工程学院, 上海 200240
为提高车载组合导航系统的导航精度和可靠性, 在全球导航卫星系统(GNSS)信号正常工作的情况下, 该文建立了一种双天线GNSS/微惯性测量单元(MIMU)/轮速里程计(OD)组合导航模型, 实现了对MIMU和OD传感器误差特性的在线估计。在GNSS信号短期失锁的情况下, 基于双OD轮速比例修正(WRC)算法建立了MIMU/双OD组合导航模型。车载实验结果表明, 与无WRC组合模型相比, 该文设计的组合导航模型在120 s的GNSS信号失锁路段, 最大定位误差减小了63.9%, 定位误差标准差减小了80.1%; 在200 s时GNSS信号频繁中断路段, 最大位置误差为0.55 m。验证了所建立的导航模型和算法在复杂路况下工作的有效性。
车载组合导航 双天线GNSS 轮速比例修正 双里程计 微惯性测量单元(MIMU) vehicle integrated navigation dual-antenna GNSS wheel speed ratio correction dual odometer miniature inertial measurement unit (MIMU)
中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，吉林 长春 130033
传统的车载支撑平台晃动量较大，难以满足车载光电经纬仪高精度不落地测量要求。为了兼顾轻量化、高刚度和便于制造的要求，采用离散体桁架拓扑优化方法设计了一种具有桁架蒙皮式结构的高比刚度车载支撑平台；建立了平台系统的有限元仿真模型，根据平台安装光电经纬仪的稳定性要求，分析了不同工况和载荷条件下平台系统的静力学和模态特性，搭建了支撑平台稳定性实验装置。结果表明，在经纬仪工作角加速度0.5（°）/s2~20（°）/s2范围的激励下，经纬仪基座的响应加速度为0.008~0.55 m/s2，无明显影响经纬仪跟踪性能的共振响应发生。同时，采用倾角传感器测量了平台晃动幅值，最大晃动量为7.2″。该支撑平台具有较高的支撑稳定性，适用于车载光电经纬仪高精度不落地测量。
车载光电经纬仪 不落地测量 支撑平台 稳定性 光学学报
2023, 43(21): 2112004
红外与激光工程
2023, 52(6): 20230174
1 淮北师范大学物理与电子信息学院, 安徽 淮北 235000
2 污染物敏感材料与环境修复安徽省重点实验室, 安徽 淮北 235000
我国城市气体污染物主要包括氮氧化物、 臭氧、 二氧化硫和颗粒物等, 其中NO2和SO2是气体污染物中常见的污染痕量气体, 对地气辐射、 全球气候、 空气质量和人体健康都有着直接或间接的影响。 淮北地区是我国基础能源和重要原料煤炭的生产基地, 长期的煤炭生产使得当地大气环境污染相对更为复杂, 开展快速获取大气污染物浓度是目前研究热点之一。 差分吸收光谱(DOAS)仪是一种光学遥感式光谱设备, 具有稳定、 时间分辨率高、 灵敏度高和不受搭建平台制约等优势特点, 可同时获取多种污染气体的浓度信息。 针对淮北地区复杂的环境污染, 构建了基于移动平台的车载小型差分吸收光谱系统(DOAS), 该系统包括光谱采集系统、 温控系统和GPS定位系统。 利用车载GPS定位系统记录移动过程中的经纬度和车速, 光谱仪放置在恒温系统中, 保障系统测量的精准性。 在实验期间, 首先测试了系统的性能, 规划了走航观测路线, 并将车载DOAS测量结果与地基MAX-DOAS进行对比以验证系统的准确性, 实现了对淮北地区的大气典型污染物的快速、 便捷、 精准监测。 航测期间, 利用QDOAS软件对原始测量光谱进行反演处理, 选取相对干净的光谱作为参考谱, 获取了淮北地区NO2和SO2柱浓度空间分布, 其中NO2的浓度范围为5.09×1015～15.4×1016 molecule·cm-2, SO2的浓度范围为3.53×1015～9.07×1016 molecule·cm-2。 将车载DOAS测量的结果分别与站点地基MAX-DOAS测量结果和卫星(TROPOMI)数据对比, 均具有较好一致性(相关系数R2>0.75)。 外场实验表明构建的车载小型DOAS系统可以准确的获取城市污染气体柱浓度分布, 为确认城市污染气体的源区和校验卫星遥感数据提供一种有效的技术手段。
车载 小型差分吸收系统 淮北地区 柱浓度 大气污染 Vehicle-mounted Minioptical differential absorption spectroscopic Huaibei region Column concentration Atmospheric pollution
1 国家山区公路工程技术研究中心，重庆 400067
2 招商局公路信息技术(重庆)有限公司，重庆 400067
3 哈尔滨工业大学(深圳)土木与环境工程学院，广东 深圳 518055
采用某品牌道路综合检测车的车载式激光路面平整度检测系统，通过试验研究发现连续纵坡和小半径圆曲线路段下的纵断面相对高程及相应的国际平整度指数IRI测试结果存在异常波动。主要原因是检测车在连续上坡阶段车身姿态表现为后仰，连续下坡阶段车身姿态表现为俯冲，左转弯时车身姿态表现为右倾，右转弯时车身姿态表现为左倾，车身的俯仰和侧倾姿态会协同激光测距传感器产生偏移，导致输出的断面高程数据异常，国际平整度指数IRI测试结果失真。试验研究结果表明，基于激光测距及单轴加速度惯性修正技术的车载式激光路面平整度检测系统对于低等级公路复杂线形路段存在不适用性，其相应的激光测距修正技术尚待进一步研究。
连续纵坡 小半径圆曲线 俯仰 侧倾 车载式激光平整度 continuous longitudinal slope small radius circular curve vehicle pitch vehicle roll vehicle mounted laser flatness
