一种可自适应补偿被测地形高程变化的机载LiDAR装置的制作方法

本发明涉及机载LiDAR对地形高程变化的自适应调节问题。

背景技术：

机载LiDAR是基于激光测距原理的地形测绘新技术，是多种最新技术测量设备的集成体，包括机载平台、激光扫描仪、全球定位系统GPS和惯性测量单元IMU等。

机载LiDAR工作过程如下：飞机以设定航线匀速直线飞行，飞行高度事先规划好，在当地水平面参考坐标系中，理想飞行高度保持不变。由GPS和IMU实时测出激光扫描仪载荷平台的航迹和姿态角信息，根据激光扫描仪发射脉冲的飞行时间计算出激光扫描仪扫描镜到地面激光脚点的距离，由光电轴角编码器获得该激光脉冲发射时刻的扫描角，根据以上数据可计算出地面激光脚点的三维坐标。大量的激光脚点形成激光点云，经过后续点云处理，可获得被测地形的重建三维成像产品。

激光雷达扫描点云的带宽和点密度决定了被测地形的三维重建产品质量。理想激光点云为当被测地形高程保持不变时激光雷达所获得的扫描点云，而实际激光点云为当被测地形有高程变化时由激光雷达所获得的扫描点云。当地形高程无变化时，所获得的理想激光点云带宽始终不变，点云分布密度均匀一致。当被测地形高程有变化时，实际激光点云分布带宽和点密度均发生了显著变化。当被测地形高程增加时，飞机与被测地面相对高度将减小，此时点云带宽将减小，会造成重要地形区域漏扫。当被测地形高程减小时，飞机与被测地形相对高度将增加，此时点云带宽将增大，但由于激光脉冲重复频率不变，故每一条扫描行的激光点数固定不变，故点密度降低，使测量分辨率降低，地形重建三维成像失真将增大。因此，针对机载LiDAR进行地形高程变化的自适应调节非常必要，具有重要的现实意义。

目前，现有的各种点扫描式三维成像机载LiDAR及其他相关类型的LiDAR，如推扫式线扫描机载LiDAR等，均没有针对地形高程变化的实时补偿功能及装置，同时现有文献中也没有关于机载LiDAR对地形高程变化的实时补偿技术的研究、描述和报道。

技术实现要素：

本发明提供的一种可自适应补偿被测地形高程变化的机载LiDAR装置（1），其特征在于包括自适应激光LiDAR（11）、地形高程变化自适应调节器（12）和激光扫描带宽测量仪（13）；所述自适应激光LiDAR（11），其特征在于包括可调频率激光脉冲测距仪（111）、反射镜（112）、正6面旋转棱镜（113）、旋转电机（114）、光电轴角编码器（115），其出射激光脉冲扫描方向是垂直于飞行轨迹的机载平台正下方视线方向；所述激光扫描带宽测量仪（13），其特征在于包括固定频率激光脉冲测距仪（131）、反射镜（132）和斜6面椎体旋转棱镜（133），其出射激光脉冲扫描方向是前向斜下方视线方向。所述可调频率激光脉冲测距仪（111）经所述反射镜（112）打在所述正6面旋转棱镜（113）的侧面上，经反射后对飞机平台正下方视线方向进行扫描，获得被测地面的激光脚点三维坐标。所述固定频率激光脉冲测距仪（131）发出的激光脉冲，经所述反射镜（132）反射到所述斜6面椎体旋转棱镜（133）的一个侧面上，经反射后打在飞行方向的正前方一个扫描行间距的地形表面上，进行预扫描，可获得扫描激光脚点的测距值，提供给所述地形高程变化自适应调节器（12），结合所述GPS（2）和所述IMU（3）测量的飞行参数信息，可获得扫描激光脚点的三维坐标，进而计算出该扫描线的预测带宽；通过进一步计算，可获得在下一条激光扫描行时、能够使扫描点云带宽和点密度都始终保持不变的扫描视场角修正值和激光脉冲频率修正值；由所述光电轴角编码器（115）获得所述正6面旋转棱镜（113）的实时转动角度，反馈给所述地形高程变化自适应调节器（12），只在修正的扫描视场角范围内产生规定频率的方波信号，提供给所述可调频率激光脉冲测距仪（111），使所述可调频率激光脉冲测距仪（111）发出修正频率的激光脉冲，从而可保证在正下方视线方向的激光扫描点云带宽和点密度始终保持不变，不受地形高程变化的影响。所述可调频率激光脉冲测距仪（111）采用频率可调的外调制激光器，其留有专用的信号接口，由用户输入方波信号来控制激光脉冲的发射频率，调制频率可高达10MHz。由所述地形高程变化自适应调节器（12）产生要求频率的方波信号，触发所述可调频率激光脉冲测距仪（111），产生相应频率的激光脉冲。

其中，所述一种可自适应补偿被测地形高程变化的机载LiDAR装置（1）、全球定位系统GPS（2）、惯性测量单元IMU（3）均安装在机载平台（4）上。所述一种可自适应补偿被测地形高程变化的机载LiDAR装置（1）可同时进行两个方向的激光扫描，一是机载平台的正下方视线方向，二是前向斜下方视线方向。正下方视线方向的激光扫描是主要的工作扫描器，对每一个激光脚点进行测距，结合所述GPS（2）和所述IMU（3）测量的飞行状态信息，可求得每个地面激光脚点的三维坐标。前向斜下方视线方向的激光扫描是带宽预测激光器，其扫描方向与正下方视线方向之间有一个小夹角β，可获得前方一定距离处的地形的扫描带宽，与正下方视线方向的激光扫描初始测量带宽相比，若有偏差，就可对正下方视线方向的激光扫描器的扫描角和激光脉冲频率进行实时调整，最终使正下方视线方向的激光扫描点云带宽和点密度始终不变。

其中，所述旋转电机（114）与所述光电轴角编码器（115）、所述正6面旋转棱镜（113）和所述斜6面椎体旋转棱镜（133）同轴固连。所述斜6面椎体旋转棱镜（133）的侧面与旋转轴之间有一个小倾角β。所述固定频率激光脉冲测距仪（131）发出固定频率的激光脉冲，通过所述反射镜（132），射向所述斜6面椎体旋转棱镜（133）的侧面上，经反射后的出射激光脉冲指向前向斜下方视线方向，并随所述斜6面椎体旋转棱镜（133）的旋转而进行垂直于飞行方向的切向扫描。打在被测地面上的激光脚点的回波反射回所述固定频率激光脉冲测距仪（131）中，获得激光测距，结合所述GPS（2）和所述IMU（3）测量的飞行参数信息，可计算出每个激光脚点的三维坐标，进而可获得一条扫描行的带宽。所述可调频率激光脉冲测距仪（111）发出可调频率的激光脉冲，通过所述反射镜（112），射向所述正6面旋转棱镜（113）的侧面，经反射后的出射激光脉冲指向机载平台的正下方视线方向，并随所述正6面旋转棱镜（113）的旋转而进行垂直于飞行方向的切向扫描。打在被测地面上的激光脚点的回波反射回所述可调频率激光脉冲测距仪（111）中，获得激光测距，结合所述GPS（2）和所述IMU（3）测量的飞行参数信息，可计算出每个激光脚点的三维坐标。所述旋转电机（114）匀速转动，并由所述光电轴角编码器（115）获得所述正6面旋转棱镜（113）及所述斜6面椎体旋转棱镜（133）的实时转动角度。根据所述光电轴角编码器（115）的测角值，可在要求的转角内控制所述可调频率激光脉冲测距仪（111）发射激光脉冲，激光脉冲的频率能满足使扫描点云带宽和点密度始终保持不变。

其中，O₁是所述正6面旋转棱镜（113）的镜面激光反射点，O₂是所述斜6面椎体旋转棱镜（133）的镜面激光反射点，O₁O₂之间距离为L，激光扫描角为±θº，飞机与被测地面之间的相对高度为H，设被测地面是平面，D₁和D₂分别是正下方视线的扫描线和前方斜下方视线的扫描线的带宽，L₁为D₁和D₂之间的距离。所述斜6面椎体旋转棱镜（133）的侧面与旋转轴之间的倾角为βº，故经侧面反射后的扫描面与铅垂线之间的夹角为2βº。经计算可得，D₁=D₂*cos2β，因此，由所述斜6面椎体旋转棱镜（133）测量获得扫描线带宽D₂后，经计算可获得此位置时若采用正下方视线方向激光扫描测量时的扫描线带宽D₁，此即为预测的正下方视线方向的扫描线带宽。

其中，设机载激光雷达开始测量时的地形高程位置为理想地形高程位置，理想扫描视场角为±θ₀º，在测量有高程变化的实际地形时，要求扫描带宽不变，则有D₁*tan(θ₀)= D₂ *tan(θ_B)，由此可求出补偿后的扫描视场角 º。另外，设所述旋转电机（114）的角速度为º/s，设每条扫描线的扫描点数为常数m，则当扫描视场角为±θ₀º时，获得一条激光扫描线的扫描时间为 ，则理想地形高程时激光脉冲重复频率为 (Hz)。当扫描视场角为º时，此时的激光脉冲重复频率为 (Hz)。由此可见，根据预测的激光扫描线带宽D₂，可获得补偿后的扫描视场角º，进而可求得补偿后的脉冲重复频率。通过自适应地调整正下方视线方向激光扫描的扫描视场角和激光发射频率的大小，可实时补偿地形高程变化对激光扫描点云的不利影响，使地面激光点云的扫描带宽和点密度始终不变，从而有效保证机载LiDAR三维成像产品的分辨率和质量。

其中，在所述地形高程变化自适应调节器（12）中，编制控制软件。在主程序中主要设置好中断1，即当所述正6面旋转棱镜（113）逆时针旋转角度为-30º、-90º、-150º、-210º、-270º、-330º时，开启中断子程序1使能，旋转棱镜每旋转一周有六次中断，与旋转棱镜的侧面数目相同。中断1子程序中，首先采集激光扫描测距值、GPS和IMU测量的飞行状态值、光电轴角编码器的转角实际测量值；计算激光脚点的三维坐标，获得理想扫描线带宽D₁和预测的扫描线带宽D₂；进而，计算下一条正下方视线方向激光扫描经修正后的扫描视场角和方波频率值；最后，根据所述光电轴角编码器（115）的实测值，在每一面所述正6面旋转棱镜（113）的扫描过程中，只在修正的扫描视场角范围内输出修正后频率的方波信号，触发所述可调频率激光脉冲测距仪（111）发出相应频率的激光脉冲。中断子程序2中，当所述光电轴角编码器（115）测量的所述正6面旋转棱镜（113）的实际转角为时，启动中断2，所述地形高程变化自适应调节器（12）开始输出频率为的方波信号，触发所述可调频率激光脉冲测距仪（111）发出频率为的激光脉冲。中断子程序3中，当所述光电轴角编码器（115）测量所述正6面旋转棱镜（113）的实际转角为时，启动中断3，所述地形高程变化自适应调节器（12）停止输出频率为的方波信号，使所述可调频率激光脉冲测距仪（111）停止发出激光脉冲。

其中，所述地形高程变化自适应调节器（12）控制系统由ARM(LPC2138)嵌入式系统作为控制器。由所述GPS（2）和所述IMU（3）测量的飞行状态值通过串口1输入给ARM(LPC2138)；所述可调频率激光脉冲测距仪（111）和所述固定频率激光脉冲测距仪（131）的激光测距值通过串口2输入给ARM(LPC2138)；由所述光电轴角编码器（115）测量的转角通过串口3输入给ARM(LPC2138)。ARM(LPC2138)可产生频率可调的方波，采用数值计算合成和D/A转换模块，输出频率范围1 Hz~50 kHz的方波信号。方波的产生，由大小不同的两个信号数据交替输出形成，每个信号数据输出的时间长短根据所要求的信号频率决定。在测量某一高程的地形时，设要求的扫描视场角为、激光脉冲频率为，根据所述光电轴角编码器（115）测量的所述正6面旋转棱镜（113）的扫描角度，ARM(LPC2138)可控制方波信号输出的开始和停止。当所述光电轴角编码器（115）测量的所述正6面旋转棱镜（113）的扫描角度为时，ARM(LPC2138)输出频率为的方波信号，触发所述可调频率激光脉冲测距仪（111），发出频率为的激光脉冲。当所述光电轴角编码器（115）测量的所述正6面旋转棱镜（113）的扫描角度为时，ARM(LPC2138)停止输出方波信号，触发所述可调频率激光脉冲测距仪（111）停止输出激光脉冲。

附图说明

图1是激光雷达对地形有正弦波动时的测量示意图。

图2是地形高程变化时对激光扫描点云分布带宽和点密度的影响示意图。

图3是对被测地形高程变化具有自适应补偿功能的机载LiDAR装置工作原理图。

图4是一种可自适应补偿被测地形高程变化的机载LiDAR装置（1）系统组成框图。

图5为一种可自适应补偿被测地形高程变化的机载LiDAR装置（1）的结构示意图。

图6是扫描点云带宽的预测测量方法示意图。

图7是机载激光扫描对地形高程变化自适应补偿方法示意图。

图8是所述地形高程变化自适应调节器（12）的软件工作流程图。

图9为所述地形高程变化自适应调节器（12）硬件系统连接示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明专利实施例作进一步详细描述。

图1是激光雷达对地形有正弦波动时的测量示意图。机载激光雷达的飞机模拟飞行高度是100米，采用匀速直线运动飞行，速度是60米/秒。被测地形的起伏变化为幅值20米、周期120米的正弦变化。激光雷达安装在机载平台上，对正下方视线方向的被测地形采用旋转多面棱镜体制进行线性扫描。

图2是地形高程变化时对激光扫描点云分布带宽和点密度的影响示意图。激光雷达扫描点云的带宽和点密度决定了被测地形的三维重建产品质量。理想激光点云为当被测地形高程保持不变时激光雷达所获得的扫描点云，而实际激光点云为当被测地形为幅值20米、周期120米的正弦变化时由激光雷达所获得的扫描点云。设开始测量时飞机距被测地面的初始高度为100米，飞行速度为60米/秒，扫描视场角为。地形高程无变化时，所获得的理想激光点云带宽始终不变，点云分布密度均匀一致。当被测地形高程有变化时，实际激光点云分布带宽和点密度均发生了显著变化。t=0时，扫描带宽为44.3米，每条扫描线的激光点数为20个，则激光点的间距为2.215米；t=0.5秒时，扫描带宽为35.5米，激光点的间距为1.775米；t=1.5秒时，扫描带宽为53.2米，激光点的间距为2.66米。可见，被测地形高程增加时，飞机与被测地面相对高度减小，此时点云带宽减小，造成重要地形区域漏扫。当被测地形高程减小时，飞机与被测地形相对高度增加，此时点云带宽增大，但由于每一条扫描行的点数不变，故点密度降低，使测量分辨率降低，地形重建三维成像失真将增大。

图3是对被测地形高程变化具有自适应补偿功能的机载LiDAR装置工作原理图。所述一种可自适应补偿被测地形高程变化的机载LiDAR装置（1）、全球定位系统GPS（2）、惯性测量单元IMU（3）均安装在机载平台（4）上。所述一种可自适应补偿被测地形高程变化的机载LiDAR装置（1）可同时进行两个方向的激光扫描，一是机载平台的正下方视线方向，二是前向斜下方视线方向。正下方视线方向的激光扫描是主要的工作扫描器，对每一个激光脚点进行测距，结合所述GPS（2）和所述IMU（3）测量的飞行状态信息，可求得每个地面激光脚点的三维坐标。前向斜下方视线方向的激光扫描是带宽预测激光器，其扫描方向与正下方视线方向之间有一个小夹角β，可获得前方一定距离处的地形的扫描带宽，与正下方视线方向的激光扫描初始测量带宽相比，若有偏差，就可对正下方视线方向的激光扫描器的扫描角和激光脉冲重复频率进行实时调整，使正下方视线方向的激光扫描点云带宽和点密度始终不变。

图4是一种可自适应补偿被测地形高程变化的机载LiDAR装置（1）系统组成框图。本发明提供的一种可自适应补偿被测地形高程变化的机载LiDAR装置（1），其特征在于包括自适应激光LiDAR（11）、地形高程变化自适应调节器（12）和激光扫描带宽测量仪（13）；所述自适应激光LiDAR（11），其特征在于包括可调频率激光脉冲测距仪（111）、反射镜（112）、正6面旋转棱镜（113）、旋转电机（114）、光电轴角编码器（115），其出射激光脉冲扫描方向是垂直于飞行轨迹的机载平台正下方视线方向；所述激光扫描带宽测量仪（13），其特征在于包括固定频率激光脉冲测距仪（131）、反射镜（132）和斜6面椎体旋转棱镜（133），其出射激光脉冲扫描方向是前向斜下方视线方向。所述可调频率激光脉冲测距仪（111）经所述反射镜（112）打在所述正6面旋转棱镜（113）的侧面上，经反射后对飞机平台正下方视线方向进行扫描，获得被测地面的激光脚点三维坐标。所述固定频率激光脉冲测距仪（131）发出的激光脉冲，经所述反射镜（132）反射到所述斜6面椎体旋转棱镜（133）的一个侧面上，经反射后打在飞行方向的正前方一个扫描行间距的地形表面上，进行预扫描，可获得扫描激光脚点的测距值，提供给所述地形高程变化自适应调节器（12），结合所述GPS（2）和所述IMU（3）测量的飞行参数信息，可获得扫描激光脚点的三维坐标，进而计算出该扫描线的预测带宽；通过进一步计算，可获得在下一条激光扫描行时、能够使扫描点云带宽和点密度都始终保持不变的扫描视场角修正值和激光脉冲频率修正值；由所述光电轴角编码器（115）获得所述正6面旋转棱镜（113）的实时转动角度，反馈给所述地形高程变化自适应调节器（12），只在修正的扫描视场角范围内产生规定频率的方波信号，提供给所述可调频率激光脉冲测距仪（111），使所述可调频率激光脉冲测距仪（111）发出修正频率的激光脉冲，从而可保证在正下方视线方向的激光扫描点云带宽和点密度始终保持不变，不受地形高程变化的影响。所述可调频率激光脉冲测距仪（111）采用频率可调的外调制激光器，其留有专用的信号接口，由用户输入方波信号来控制激光脉冲的发射频率，调制频率可高达10MHz。由所述地形高程变化自适应调节器（12）产生要求频率的方波信号，触发所述可调频率激光脉冲测距仪（111），产生相应频率的激光脉冲。

图5为一种可自适应补偿被测地形高程变化的机载LiDAR装置（1）的结构示意图。所述旋转电机（114）与所述光电轴角编码器（115）、所述正6面旋转棱镜（113）和所述斜6面椎体旋转棱镜（133）同轴固连。所述斜6面椎体旋转棱镜（133）的侧面与旋转轴之间有一个小倾角β。所述固定频率激光脉冲测距仪（131）发出固定频率的激光脉冲，通过所述反射镜（132），射向所述斜6面椎体旋转棱镜（133）的侧面上，经反射后的出射激光脉冲指向前向斜下方视线方向，并随所述斜6面椎体旋转棱镜（133）的旋转而进行垂直于飞行方向的切向扫描。打在被测地面上的激光脚点的回波反射回所述固定频率激光脉冲测距仪（131）中，获得激光测距，结合所述GPS（2）和所述IMU（3）测量的飞行参数信息，可计算出每个激光脚点的三维坐标，进而可获得一条扫描行的带宽。所述可调频率激光脉冲测距仪（111）发出可调频率的激光脉冲，通过所述反射镜（112），射向所述正6面旋转棱镜（113）的侧面，经反射后的出射激光脉冲指向机载平台的正下方视线方向，并随所述正6面旋转棱镜（113）的旋转而进行垂直于飞行方向的切向扫描。打在被测地面上的激光脚点的回波反射回所述可调频率激光脉冲测距仪（111）中，获得激光测距，结合所述GPS（2）和所述IMU（3）测量的飞行参数信息，可计算出每个激光脚点的三维坐标。所述旋转电机（114）匀速转动，并由所述光电轴角编码器（115）获得所述正6面旋转棱镜（113）及所述斜6面椎体旋转棱镜（133）的实时转动角度。根据所述光电轴角编码器（115）的测角值，可在要求的转角内控制所述可调频率激光脉冲测距仪（111）发射激光脉冲，激光脉冲的频率能满足使扫描点云带宽和点密度始终保持不变。

图6是扫描点云带宽的预测测量方法示意图。O₁是所述正6面旋转棱镜（113）的镜面激光反射点，O₂是所述斜6面椎体旋转棱镜（133）的镜面激光反射点，O₁O₂之间距离为L，激光扫描角为±θº，飞机与被测地面之间的相对高度为H，设被测地面是平面，D₁和D₂分别是正下方视线的扫描线和前方斜下方视线的扫描线的带宽，L₁为D₁和D₂之间的距离。所述斜6面椎体旋转棱镜（133）的侧面与旋转轴之间的倾角为βº，故经侧面反射后的扫描面与铅垂线之间的夹角为2βº。经计算可得，D₁=D₂*cos2β，因此，由所述斜6面椎体旋转棱镜（133）测量获得扫描线带宽D₂后，经计算可获得此位置时若采用正下方视线方向激光扫描测量时的扫描线带宽D₁，此即为预测的正下方视线方向的扫描线带宽。

图7是机载激光扫描对地形高程变化自适应补偿方法示意图。图中，D₁是理想地形高程位置时由正下方视线方向扫描获得的点云带宽，D₂是实际地形高程位置时由前向斜下方视线方向扫描获得的激光点云预测带宽。设机载激光雷达开始测量时的地形高程位置为理想地形高程位置，理想扫描视场角为º，在测量实际高程地形位置时，要求扫描带宽不变，则有D₁*tan(θ₀)= D₂ *tan(θ_B)，由此，可求出补偿后的扫描视场角º。另外，设所述旋转电机（114）的角速度为º/s，同时，每条扫描线的扫描点数m为常数，则当扫描视场角为±θ₀º时，获得一条激光扫描线的扫描时间为 ，则理想地形高程时的激光脉冲频率为 (Hz)。当扫描视场角为º时，此时的激光扫描脉冲频率为 (Hz)。由此可见，根据预测的激光扫描线带宽D₂，可获得补偿后的扫描视场角º，进而可求得补偿脉冲频率。通过自适应地调整正下方视线方向激光扫描的扫描视场角和激光发射频率的大小，可实时补偿地形高程变化对激光扫描点云的不利影响，使地面激光点云的扫描带宽和点密度始终不变，从而有效保证机载LiDAR三维成像产品的分辨率和质量。

图8是所述地形高程变化自适应调节器(12)的软件工作流程图。在所述地形高程变化自适应调节器(12)中，编制控制软件。在主程序中主要设置好中断1，即当所述正6面旋转棱镜(113)逆时针旋转角度为-30°、-90°、-150°、-210°、-270°、-330°时，开启中断子程序1使能，旋转棱镜每旋转一周有六次中断，与旋转棱镜的侧面数目相同。中断1子程序的控制流程图如图8(a)所示，触发中断1子程序，首先采集激光扫描测距值、GPS和IMU测量的飞行状态值、光电轴角编码器的转角实际测量值；计算激光脚点的三维坐标，获得理想扫描线带宽D₁和预测扫描线带宽D₂；进而，计算下一条正下方视线方向的激光扫描经补偿后的扫描视场角和方波频率值；最后，根据所述光电轴角编码器(115)的实测值，在每一面所述正6面旋转棱镜(113)的扫描过程中，只在规定的扫描视场角范围内输出要求频率的方波信号，触发所述可调频率激光脉冲测距仪(111)发出相应频率的激光 脉冲。中断子程序2的流程图如图8(b)所示，当所述光电轴角编码器(115)测量的所述正6面旋转棱镜(113)的实际转角为θ_r＝-θ_B时，启动中断2，所述地形高程变化自适应调节器(12)开始输出频率为f_B的方波信号，触发所述可调频率激光脉冲测距仪(111)发出频率为f_B的激光脉冲。中断子程序3的流程图如图8(c)所示，当所述光电轴角编码器(115)测量所述正6面旋转棱镜(113)的实际转角为θ_r＝+θ_B时，启动中断3，所述地形高程变化自适应调节器(12)停止输出频率为f_B的方波信号，使所述可调频率激光脉冲测距仪(111)停止发出激光脉冲。

图9为所述地形高程变化自适应调节器（12）硬件系统连接示意图。所述地形高程变化自适应调节器（12）控制系统由ARM(LPC2138)嵌入式系统作为控制器。由所述GPS（2）和所述IMU（3）测量的飞行状态值通过串口1输入给ARM(LPC2138)；所述可调频率激光脉冲测距仪（111）和所述固定频率激光脉冲测距仪（131）的激光测距值通过串口2输入给ARM(LPC2138)；由所述光电轴角编码器（115）测量的转角通过串口3输入给ARM(LPC2138)。ARM(LPC2138)可产生频率可调的方波信号，通过D/A转换模块，输出频率范围1 Hz~50 kHz的方波信号。方波的产生，由大小不同的两个信号数据交替输出形成，每个信号数据输出的时间长短根据所要求的信号频率决定。在测量某一高程的地形时，设要求的扫描视场角为、激光脉冲频率为，根据所述光电轴角编码器（115）测量的所述正6面旋转棱镜（113）的扫描视场角值，ARM(LPC2138)可控制方波信号输出的开始和停止。当所述光电轴角编码器（115）测量的所述正6面旋转棱镜（113）的扫描角度为时，ARM(LPC2138)输出频率的方波信号，触发所述可调频率激光脉冲测距仪（111）发出频率的激光脉冲。当所述光电轴角编码器（115）测量的所述正6面旋转棱镜（113）的扫描角度为时，ARM(LPC2138)停止输出方波信号，所述可调频率激光脉冲测距仪（111）停止输出激光脉冲。

以上对本发明及其实施方式的描述，并不局限于此，附图中所示仅是本发明的实施方式之一。在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造地设计出与该技术方案类似的结构或实施例，均属本发明保护范围。