[发明专利]一种大平面激光三维成像质量检校场及其设计方法

说明书

本发明涉及一种大平面激光三维成像质量检校场及其设计方法，该检校场包括多个用于获取激光波束成像的大平面高平整度检校靶板，按给定布置方案进行布设；所述每个检校靶板包括多个用于调整局部平整度的靶板面调节器；所述方法包括：靶板基准平面参数获取、激光器三维成像点云获取、误差校验和质量精度评定。与现有技术相比，本发明可提高激光器三维成像质量精度，满足着陆区快速建模与障碍物识别的需求，为行星探测着陆器安全着陆提供支撑。

技术领域

本发明涉及激光三维成像领域，尤其是涉及一种大平面激光三维成像质量检校场及其设计方法。

背景技术

随着深空探测技术的发展，各国已陆续开展地外天体表面巡视、物质探测及月球空间站建设，陆器安全着陆成为工程成败中的关键任务。针对着陆过程不可重复性限制，我国深空探测着陆器选用激光三维成像技术进行着陆区障碍探测与安全着陆点选取，亟待高可信的成像量测级精度。激光雷达(Light Detection and Ranging，LiDAR)具有测量精度高、角度分辨率高、测量速度快和抗干扰能力强等优点，且不受光照影响，可快速探测目标区域三维地形信息，是着陆区筛选的重要手段。

采用多波束线阵探测技术的激光三维成像系统，结合了光学和电子成像高速回波处理能，提高了目标探测分辨率和成像速率，能更好的满足行星着陆器悬停段预定着陆区快速建模与障碍识别需求。因三维成像系统采用多波束二维振镜扫描、稀疏点云的复杂成像模式，测量过程中存在测距、测角等误差，影响了着陆区障碍探测精度以及安全着陆区选取的可信度，需要开展有效的地面实验进行成像质量误差分析与成像质量改进。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种精度高的大平面激光三维成像质量检校场及其设计方法，从而提高了激光器三维成像精度，满足着陆区快速建模与障碍物识别的需求。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

根据本发明的第一方面，提供了一种大平面激光三维成像质量检校场，该质量检校场包括多个用于获取激光波束成像的大平面高平整度检校靶板，并按给定布置方案进行布设；每个所述检校靶板包括多个用于调整局部平整度的靶板面调节器。

优选地，所述检校靶板通过钢框架支撑，该钢框架为方钢铁管焊接的龙骨框架。

优选地，所述龙骨框架包括多个小框架单元，所述检校靶板利用多个钢板面和小框架单元支撑点与龙骨框架固定连接。

优选地，所述靶板面调节器置于龙骨框架的小框架单元分割点处。

优选地，所述龙骨框架采用方钢铁管作为斜支撑。

优选地，所述检校靶板的基准面涂有用于模拟月壤反射率的检校靶板图层。

优选地，所述检校靶板的布置方案包括：在垂直激光成像方向，设计不同的成像距离，提升激光成像视场深度；同时设计多个阶梯状平台，增加检校靶板摆放的平台高程变化，扩展竖直成像视场范围。

优选地，所述检校靶板的布置方案包括：所述龙骨框架底座设有转向轴并安置固定桩，部分所述检校靶板设计垂向倾角和观测方向夹角，采用不同垂向倾角和不同观测方向夹角的安置方法构建多法向平面检校基准。

优选地，所述检校靶板的布置方案包括：所述校靶板两两固定连接并呈设定夹角，增加线和面的几何向量特征的约束。

根据本发明的第二方面，提供了一种基于上述的一种大平面激光三维成像质量检校场的设计方法，该方法包括以下步骤：

步骤S1：检校靶板基准平面参数获取，利用高精度全站仪构建区域平面控制网，获取靶板基准面的三维空间坐标并构建多法向大平面基准向量矩阵；步骤S2：激光器三维成像点云获取，将激光器安置于观测云台上，设计不同观测角度对靶板区进行扫描成像，分别获取其点云数据并进行分割提取；