[01776530]面向轻小型面阵LiDAR的高海拔、低温环境发动机熄火防范的无人机测图关键技术

目前无人机点扫描激光雷达系统在地理信息数据采集领域应用的重要性日渐突出,但是仍存在以下两个亟待解决的问题：①高海拔（2000米以上）、低温环境（-20℃到0℃）下油动力无人机飞行中突然熄火引发坠机等重大安全事故;②在抢险救灾等紧急情况需要无人机测图系统快速生成三维地形图。针对以上两个技术问题,项目从无人机和面阵激光雷达两方面进行了核心关键技术攻关。研制了无人机小型汽油发动机低温点火保障装置,实现了油动力无人机在低温、高海拔环境下不熄火安全飞行,该项创新技术属于国内首创,国际先进。面阵激光雷达核心技术一直掌握在国外公司手里,本项目打破国外对我国的技术封锁,创新研制了APD阵列信号并行处理电路集成芯片,并采用该芯片开发了轻小型面阵激光雷达系统,解决了无人机系统在抢险救灾等紧急情况下高速测图的难题。项目推进了搭载轻小型面阵激光雷达的无人机系统在测图领域的应用,获得了显著的经济效益和社会效益,取得了以下创新成果： （1）研制了无人机小型汽油发动机低温高海拔无熄火保障装置,解决了低温高海拔环境下发动机汽缸内燃油汽化率低、燃烧不充分这个一直困扰无人机行业的技术难题,避免了低温环境下发动机熄火而造成飞机坠落的安全事故,从而保证了无人机本身和机上搭载的面阵激光雷达测量系统可以在低温、高海拔地区安全地进行测图作业。 （2）开发了适合无人机平台搭载的面阵激光雷达测量系统,实现了单脉冲激光发射瞬间获取被测区域三维信息,解决了单点扫描激光雷达成像效率低,需配备精密光机扫描装置,且处理算法复杂的问题,提高了无人机激光雷达的测图效率。 （3）研制了APD阵列信号并行处理电路集成芯片,在行级TDC激光测距读出电路、消除暗电流光敏检测电路和APD 探测器有源淬火电路三项关键技术取得突破,将APD阵列并行处理与计时电路集成在一个芯片内,解决了分立式APD并行阵列处理电路体积、重量过大的难题,为面阵激光雷达实现轻型化、小型化奠定了基础。 本项目取得重大原创性技术成果,拥有完整自主知识产权,共申请国家专利 40件,其中专利授权20 件;获得软件著作权8项;发表论文 24篇,其中 SCI收录 3 篇,EI收录 13 篇,出版专著 1部,实现了核心设备国产化,打破了国外技术封锁。本项目的成果实现了产业化,已经在桂林、南宁、北京、天津、南京、杭州、宁波、泰安等地推广应用,取得了显著的经济和社会效益。