[发明专利]机载2D激光测距机获取3D点云的方法

权利要求书

1.一种机载2D激光测距机获取3D点云的方法，其特征在于，包括以下步骤：

通过EKF算法对惯性测量设备所测量的角速度进行处理，以得到横滚角和俯仰角；

通过机载激光测距机获取飞行器的高度信息，并根据所述横滚角和俯仰角以及所述高度信息得到飞行器的高度坐标；

根据所述横滚角和俯仰角对激光测距机所采集的扫描数据进行处理以得到第一扫描数据和第二扫描数据；

根据所述第一扫描数据的数据进行数据间的匹配以得到所述飞行器的水平位置和偏航角；以及

根据所述第二扫描数据、所述高度坐标、所述横滚角和俯仰角、所述水平位置和偏航角得到所述飞行器的世界坐标集，并根据所述世界坐标集构成所述飞行器所在环境的3D点云。

2.如权利要求1所述的机载2D激光测距机获取3D点云的方法，其特征在于，通过如下方式获得所述飞行器的世界坐标：

将所述第二扫描数据转化为测量点机载坐标系下的坐标；

根据所述机载坐标系下的坐标、所述高度坐标、所述横滚角和俯仰角、所述水平位置和偏航角得到所机载坐标系与世界坐标系的转换关系；以及

根据所述机载坐标系与世界坐标系的转换关系将所述机载坐标系下的坐标转化为所述世界坐标。

3.如权利要求1所述的机载2D激光测距机获取3D点云的方法，其特征在于，所述激光测距机的光束与所述激光测距机反射装置的平面镜成45°角。

4.如权利要求1所述的机载2D激光测距机获取3D点云的方法，其特征在于，所述第一扫描数据是通过对所述第二扫描数据进行投影处理得到的。

5.如权利要求1所述的机载2D激光测距机获取3D点云的方法，其特征在于，所述激光测距机为2D激光测距机。

6.如权利要求1所述的机载2D激光测距机获取3D点云的方法，其特征在于，所述机载坐标系转换为世界坐标系的公式如下，所述公式为：

其中，x_i^W为第i个观测点的x轴世界坐标，y_i^W为第i个观测点的y轴世界坐标，z_i^W为第i个观测点的z轴世界坐标，θ为当前激光测距机的偏航角，为当前激光测距机的横滚，ψ为当前激光测距机的俯仰角，x_i^L为第i个观测点的x轴局部坐标，y_i^L为第i个观测点的y轴局部坐标，x为激光测距机所在世界坐标系x坐标，y为激光测距机所在世界坐标系y坐标，z为激光测距机所在世界坐标系z坐标，(x_i^W,y_i^W,z_i^W)为第i个观测点的世界坐标，(x_i^L,y_i^L,0)为第i个观测点的局部坐标，(x,y,z)为激光测距机中心的世界坐标。

7.如权利要求1或4所述的机载2D激光测距机获取3D点云的方法，其特征在于，所述第一扫描数据通过如下公式表示，所述公式为：

其中，为投影后的测量距离，为投影后的测量角度，r_i为投影前的测量距离，α_i为投影前的测量角度，ψ为飞行器俯仰角，为飞行器横滚角。