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《機載激光雷達系統(tǒng)的特征及其優(yōu)勢分析.pdf》由會員上傳分享,免費在線閱讀,更多相關內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、2014年第6期信息通信2Ol4(總第138期)INFORMATION&COMMUNICAT10NS(Sum.No138)機載激光雷達系統(tǒng)的特征及其優(yōu)勢分析賴志恒,周孝軍,孫興華(1.西安煤航信息產(chǎn)業(yè)有限公司,陜西西安710054;2.國家測繪地理信息局第一地形測量隊,陜西西安7100543.陜西省交通規(guī)劃設計研究院,陜西西安710065)摘要:機載激光雷達系統(tǒng)可以快速高精度、高密度地獲取地面影像及其匹配的三維點云坐標數(shù)據(jù),具有POS定位技術,無需(或少量)地面控制即可獲取像片的外方位元素,直接用于高精度的3D產(chǎn)品生產(chǎn),可簡化復雜工序,減少外業(yè)測量工作量,降低成本,縮短航測成圖周期。
2、關鍵詞:Lidar;激光點云;DGPS;IMU中圖分類號:TN958.98文獻標識碼:A文章編號:1673.1131(2014)06.0092—010引言要缺點是誤差隨時間迅速積累增長。可以看出DGPS與IMU正好是互補的,因此,最優(yōu)化的方法是對兩個系統(tǒng)獲得的信息眾所周知,攝影測量經(jīng)歷了模擬攝影測量、解析攝影測量進行綜合,這樣可得到高精度的位置、速率和姿態(tài)數(shù)據(jù)。IMU/與數(shù)字攝影測量三個階段,但獲取地面三維數(shù)據(jù)的工作流程基DGPS數(shù)據(jù)的處理主要是通過卡爾曼濾波來實現(xiàn)的。本沒有太大變化,如航空攝影一攝影處理一地面測量(空中三角測量)一立體測量一制圖的模式基本沒有太大變化。這種模2掃描工
3、作原理式生產(chǎn)周期長、費用高、效率低、高程點獲取的密度低,己不適目前兩種掃描主流:以徠卡公司的ALS60為代表的Z字應當前信息社會的需要。掃描方式和瑞典AHAB公司的Chiroptera蝙蝠相機為代表的機載激光雷達技術的出現(xiàn),正好彌補了攝影測量技術在上橢圓式掃描方式。述技術領域和區(qū)域的缺陷和不足。3機載激光雷達技術與傳統(tǒng)航測技術比較的優(yōu)勢1機載激光雷達系統(tǒng)組成機載激光雷達技術與傳統(tǒng)航測技術相比,具有很大的技術機載LiDAR(LightDetectionAndRanging)又稱機載激光優(yōu)勢與綜合經(jīng)濟優(yōu)勢。雷達(激光探測及測距系統(tǒng)的簡稱),該系統(tǒng)是基于激光測距技3.1成果的整體精度更高術
4、、差分GPS技術(DGPS,DiferentGlobalPositioningSys—(1)三維激光點云數(shù)據(jù)都是由激光直接測量得到,而傳統(tǒng)tern),技術和慣性導航技術這三種技術集成的一個軟硬件系統(tǒng),航測本質(zhì)上是依據(jù)有限幾個像控點基于航測理論進行的擬合并集成專業(yè)的航空數(shù)碼攝影相機,可以快速高精度、高密度獲測量。取地面影像及其匹配的三維點云坐標數(shù)據(jù),具有慣導定位技術,(2)三維激光雷達系統(tǒng)采集原始點的密度遠遠高于傳統(tǒng)航無需(或少量)地面控制即可獲取像片的外方位元素,直接用于測,平均每平方米可達到一個、甚至十幾個原始數(shù)據(jù)點,這是傳高精度的3D產(chǎn)品生產(chǎn),具有自動化程度高、受天氣影響小、數(shù)統(tǒng)
5、航測立體像對模擬技術采集或工程測量人工采集所無法比據(jù)生產(chǎn)周期短、精度高等特點。.擬的。1.1激光雷達測距系統(tǒng)(3)高程測量精度比其它測繪方法要高,特別在對傳統(tǒng)測距離測量的四個過程:量手段存在較大困難的樹木植被覆蓋地區(qū),由于激光具有較強(1)激光發(fā)射,通過掃描鏡的轉動并發(fā)射到地面,同時信號的穿透能力,能夠獲取到更高精度的地形表面數(shù)據(jù)。取樣得到激光主波脈沖;3.2生產(chǎn)效率更高、工期相對較短(2)激光探測,通過同一個掃描鏡和望遠鏡收集反射回來(1)航飛高度較低,同時由于是主動發(fā)射激光脈沖進行測的激光回波信號,并轉換為電信號;量,航飛時受天氣的影響比傳統(tǒng)航測要小,適合飛行天氣多。(3)時延估
6、計;(2)機載LiDAR測量技術只需要少量的人工野外測量工(4)時間延遲測量;作,內(nèi)業(yè)智能化、自動化生產(chǎn)水平較高。1.2DGPS技術(3)綜合利用二維航空影像數(shù)據(jù)與三維激光點云數(shù)據(jù),在機載LiDAR采用動態(tài)載波相位差分GPS系統(tǒng)。利用安裝內(nèi)業(yè)即可清晰判別絕大部分地物,能大大減少傳統(tǒng)航測的外業(yè)了電機上與LiDAR相連接的和沒在一個或多個基準站的至少調(diào)繪工作量。兩臺GPS信號接收機同步而連續(xù)地觀測CPS衛(wèi)星信號、同時(4)基于三維激光點云數(shù)據(jù)能快速直接獲得DSM/DEM等記錄瞬間激光和數(shù)碼相機開啟脈沖的時間標記,通過載波相位成果。測量差分定位技術的離線數(shù)據(jù)后處理獲取LiDAR的三維坐標。
7、3_3成果質(zhì)量更有保障1.3IMU姿態(tài)測量系統(tǒng)三維激光雷達系統(tǒng)是同時采集激光點云、數(shù)碼影像等多源雖然DGPS系統(tǒng)可量測傳感器的位置和速率,具有高精原始數(shù)據(jù),這些數(shù)據(jù)之間彼此可以互驗,而傳統(tǒng)航測只采集單度,誤差不隨時間積累等優(yōu)點,但其動態(tài)性能差(易失鎖)、輸出影像類原始數(shù)據(jù)。頻率低,不能兩側瞬間快速的變化,沒有姿態(tài)量測功能。而IMU有姿態(tài)量測功能,具有完全自主、無信號傳播、既能定位、測速,作者簡介:賴志恒(1976.),男,江西寧都人,研究方向為航空又可快速