[發明專利]一種用于機載激光雷達俯仰角偏差實時補償的方法與裝置

有效

• 申請號: 201010183492.4
• 申請日: 2010-05-19
• 公開（公告）號: CN101865996A
• 公開（公告）日: 2010-10-20
• 發明（設計）人: 徐立軍;王建軍;李小路;郜蕾
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: G01S7/481
• 分類號: G01S7/481;G01S17/89
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種用于機載激光雷達俯仰角偏差實時補償的方法與裝置，包括可實現俯仰角偏差補償的激光掃描儀裝置、俯仰角補償控制裝置和驅動裝置、機載平臺姿態角測量裝置、機載平臺。所述可實現俯仰角偏差補償的激光掃描儀裝置，其特征在于包括激光掃描發射與接收系統、掃描棱鏡、補償鏡、光電軸角編碼器、補償鏡電機；所述激光掃描發射與接收系統，其特征在于包括激光發射器、光路光學器件、回波接收探測與接收裝置；所述俯仰角補償控制裝置和驅動裝置，其特征在于包括俯仰角補償控制器、補償鏡控制驅動裝置；所述機載平臺姿態角測量裝置，其特征在于包括GPS/INS組合測量系統、卡爾曼濾波器；所述機載平臺用于安裝各種測量載荷，其特征在于包括各種形式的載荷平臺，如重力穩定式載荷平臺、機械阻尼式載荷平臺、陀螺力矩控制式載荷平臺等，所述可實現俯仰角偏差補償的激光掃描儀裝置、俯仰角補償控制裝置和驅動裝置、機載平臺姿態角測量裝置均固定在機載平臺上。本發明可實現載荷平臺俯仰角偏差的實時高精度補償，消除載荷平臺俯仰角偏差對機載激光雷達成像的不利影響，有效改善激光掃描點云的分布和密度，進而提高機載激光雷達三維成像的分辨率和精度。

2.按照權利要求1所述的一種用于機載激光雷達俯仰角偏差實時補償的方法與裝置，其特征在于所述可實現俯仰角偏差補償的激光掃描儀裝置(1)包括激光發射器(11)、光路光學器件(12)、旋轉棱鏡(13)、補償鏡(14)、回波接收探測與接收裝置(15)、旋轉棱鏡電機(16)、旋轉棱鏡光電角編碼器(17)、補償鏡電機(18)、補償鏡光電角編碼器(19)。

3.按照權利要求1或權利要求2所述的一種用于機載激光雷達俯仰角偏差實時補償的方法與裝置，其特征在于所述旋轉棱鏡(13)存在多個反射面，其電機旋轉軸線垂直于所述機載平臺(4)平面。

4.按照權利要求1或權利要求2所述的一種用于機載激光雷達俯仰角偏差實時補償的方法與裝置，其特征在于所述補償鏡(14)采用長方形擺鏡結構，其電機旋轉軸線平行于所述機載平臺(4)平面，且與所述旋轉棱鏡(13)的旋轉軸線在空間位置上相垂直，經所述旋轉棱鏡(13)反射后的激光束掃描面與所述補償鏡(14)的旋轉軸線共面，以保證激光束均通過所述補償鏡(14)的軸線位置處反射出去。

5.按照權利要求1所述的一種用于機載激光雷達俯仰角偏差實時補償的方法與裝置，其特征在于所述俯仰角補償控制裝置和驅動裝置(2)包括俯仰角補償控制器(21)、補償鏡控制驅動裝置(22)。所述俯仰角補償控制器(21)用于實現對所述補償鏡(14)的閉環控制。

6.按照權利要求1或權利要求5所述的一種用于機載激光雷達俯仰角偏差實時補償的方法與裝置，其特征在于所述俯仰角補償控制器(21)對所述補償鏡(14)的閉環控制可實現俯仰角偏差的實時補償，所述俯仰角補償控制器(21)接收由所述機載平臺姿態角測量裝置(3)提供的俯仰角偏差值，與所述補償鏡光電角編碼器(19)反饋的實際轉動角度進行比較獲得俯仰角差值，向所述補償鏡控制驅動裝置(22)輸出控制指令，由所述補償鏡控制驅動裝置(22)向所述補償鏡電機(18)輸出驅動電壓，所述補償鏡電機帶動所述補償鏡(14)轉動所述獲得的俯仰角差值，其方向與平臺姿態角偏差相反，實現俯仰角偏差的補償。