[发明专利]机载微型激光雷达三维测绘装置

说明书

技术领域

本发明属于遥感测绘领域，具体涉及一种机载微型激光雷达三维测绘装置。

背景技术

激光雷达(LiDAR)系统是一种融激光测距技术、全球卫星定位技术、惯性导航技术、高分辨率数码影像技术及计算机技术于一体的快速获取地形地物三维信息的主动式测量系统。在近二十年内，机载LiDAR技术作为一种精确、快速获取地表三维信息的方式在世界范围内已经被普遍接受，在地形测量、环境监测、应急测绘、公路/铁路/电力/水利勘测设计、智慧城市建设等诸多领域有广泛的应用需求和广阔的发展前景。

机载激光雷达系统一般由激光扫描仪、航测相机、定位定姿系统及核心存储模块组成，通过将其搭载在飞机上在三维地形测绘区域上空飞行获取数据，在一定程度上提高了地形测绘的效率。一般机载激光雷达系统重则100kg以上，轻则30kg以上，在应用过程必须搭载大型的有人机作为飞行载体，往往出现如下难题：

(1)机载激光雷达和其搭载的飞行平台成本较高，因此购置成本及使用成本相对很高。

(2)测区往往距离机场比较远，而激光雷达的搭载平台有人机必须在机场起飞和降落，由此造成大量的无效飞行；如果机场和测区天气状况不同，又会造成较长的天气等待时间。

(3)机载激光类型系统重量大，不方便运输。

(4)对于小区域的三维地形测绘，无法应用这种机载激光雷达进行测量。

因此目前的主流机载激光雷达在进行小面积测绘时存在经济性较差、作业不灵活和时效性较差等不足，特别是地形起伏剧烈的局部区域需要进行快速高精度测绘时还不能较好完成作业。

发明内容

本发明提供一种机载微型激光雷达三维测绘装置，总重量控制在6.5kg以下，最轻可以达到3kg，旨在解决现有的机载测绘装置体积较大、挂接不方便、无法快速响应测绘任务的问题。

本发明是这样实现的：

本发明实施例提供一种机载微型激光雷达三维测绘装置，包括激光扫描仪、高分辨率数码相机、激光扫描仪和外壳，所述激光扫描仪部分安装固定于所述外壳的其中一外表面上，所述高分辨率数码相机安设于所述外壳的另一外表面上，且所述激光扫描仪与所述高分辨率数码相机对向设置，所述外壳内安设有激光扫描仪局部结构、嵌入式计算机以及惯性测量仪，所述激光扫描仪、所述惯性测量仪以及所述高分辨率数码相机均与所述嵌入式计算机电连接，所述嵌入式计算机内设置有全球卫星定位系统及存储模块。

进一步地，还包括电源模块，所述电源模块安设于所述外壳内，且所述激光扫描仪、高分辨率数码相机、嵌入式计算机以及惯性测量仪均电连接所述电源模块。

进一步地，所述外壳包括第一安装板以及第二安装板，所述第一安装板与所述第二安装板对向设置，且所述激光扫描仪部分位于所述第一安装板背离所述第二安装板的一侧，所述高分辨率数码相机安设于所述第二安装板背离所述第一安装板的一侧。

进一步地，所述外壳还包括一块盖板，各所述盖板均连接所述第一安装板与所述第二安装板，所述嵌入式计算机、惯性测量仪与激光扫描仪部分结构均位于各所述盖板围合的腔室内。

进一步地，所述第一安装板上开设有安装孔，所述激光扫描仪通过所述安装孔部分安装到所述外壳内。

进一步地，所述外壳呈方形且为铝合金材质，刚性连接激光雷达，且在激光雷达工作的同时为嵌入式计算机散热。

进一步地，所述嵌入式计算机上焊接有调试接口以及天线端口，且所述调试接口与所述天线端口均位于所述外壳上。

进一步地，所述高分辨率数码相机由U型安装架固定，所述U型安装架包括固定于所述外壳外表面上的固定板、固定高分辨率数码相机另一端的限位板以及连接所述限位板与所述固定板的连接板，所述高分辨率数码相机安设于连接板上。

进一步地，所述高分辨率数码相机的镜头由连接在所述固定板上的两个半圆形支架固定，所述两个半圆形支架在限位板下方通过螺栓固定。

进一步地，所述激光扫描仪在机载航飞时通过主动发射激光并接受反射回光的方式获取地形地物的三维坐标信息。

进一步地，所述高分辨率数码相机为民用数码相机，在机载航飞时通过定时/定距曝光的方式获取地形地物的真彩色影像，所述高分辨率数码相机采用定焦方式。

进一步地，所述惯性测量仪在航飞时测量微型激光雷达三维测绘装置各个时刻的姿态角。