[發明專利]一種用激光雷達實時測量艇庫內飛艇頂部離地高度的方法

有效

• 申請號: 201711190502.5
• 申請日: 2017-11-24
• 公開（公告）號: CN107976683B
• 公開（公告）日: 2021-09-03
• 發明（設計）人: 郭凱;葉虎;孟小君;耿寶剛;吳曉龍;周江龍;李云飛;陳洪林
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍63653部隊
• 主分類號: G01S17/42
• 分類號: G01S17/42
• 代理公司: 北京律譜知識產權代理事務所(普通合伙) 11457
• 代理人: 黃云鐸

本發明公開了一種用激光雷達實時測量艇庫內飛艇頂部離地高度的方法，其特征在于，包括以下步驟：1)將激光雷達固定安裝在飛艇作業區中心位置處正上方對應的艇庫頂棚下表面上；2)在飛艇進入作業區前，用激光雷達對飛艇作業區平面進行一次掃描，得到飛艇作業區平面上n個點的三維坐標信息，擬合出飛艇作業區平面的平面方程；3)飛艇進入作業區后，得到包括飛艇頂部表面上的掃描點的m個點的三維坐標信息；4)求得m個點中的每一個點與飛艇作業區平面的垂直距離，最大垂直距離就是該掃描時刻的飛艇頂部離地高度。本發明的方法可非接觸實時測量準確測量艇庫內飛艇頂部離地高度，消除由于飛艇龐大體積帶來的視場遮擋以及風載等外力帶來的囊體不斷晃動的影響，保證飛艇出庫安全。

技術領域

本發明涉及激光測量技術領域，特別是涉及一種用激光雷達實時測量艇庫內飛艇頂部離地高度的方法。

背景技術

近年來，隨著航空技術的進步，飛艇性能有了極大改善，飛艇的尺寸也越來越向大型化發展。大型飛艇一般艇體長度大于50m，艇囊內部充滿浮升氣體，其外形通過調節內外壓差來保持。在飛艇放飛試驗任務中，飛艇需在艇庫內充氣，并將囊體升到一定高度后進行艇載設備安裝，最后采用轉運平臺將飛艇轉運出庫放飛。由于受艇庫大門高度的限制，飛艇在艇庫內轉運過程中頂部高度不能高于大門高度。為保證出庫安全，需對飛艇頂部離地高度進行測量。現有技術中的測高測距方法難以應用于飛艇頂部高度的測量。比如基于相機的雙目視覺測量方法首先需要標志點，但飛艇頂部一般沒有標志點且試驗時不會人為貼標志點，雙目視覺需事后處理，沒有實時性，相機一般放置在地面，視線受飛艇囊體影響，無法拍攝飛艇頂部；而全站儀只能單點測量，目視情況下無法知道最高點的位置，且飛艇在艇庫內會產生擺動，最高點位置會不斷變化，單點測量無法滿足大范圍測量要求，且放置在地面的全站儀受囊體視線影響，無法看到飛艇頂部。另外，受風載等外力影響，飛艇囊體不斷晃動，使得離地高度不斷變化，測量值在不斷變化，難以用一次測量就能確定飛艇頂部離地高度。

因此，需要一種簡單易行、快速準確、能多次實施的飛艇頂部離地高度的測量方法。

發明內容

本發明的發明目的是提供了一種用激光雷達實時測量艇庫內飛艇頂部離地高度的方法，可非接觸實時測量準確測量艇庫內飛艇頂部離地高度，消除由于飛艇龐大體積帶來的視場遮擋以及風載等外力帶來的囊體不斷晃動的影響，保證飛艇出庫安全。

本發明的具體技術方案是一種用激光雷達實時測量艇庫內飛艇頂部離地高度的方法，其特征在于，包括以下步驟：

1)將激光雷達固定安裝在飛艇作業區中心位置處正上方對應的艇庫頂棚下表面上，使激光雷達能夠從上而下進行掃描；

2)在飛艇進入作業區前，用激光雷達對飛艇作業區平面進行一次掃描，得到飛艇作業區平面上n個點的三維坐標信息，利用這n個點的三維坐標信息，擬合出飛艇作業區平面的平面方程；

3)飛艇進入作業區后，使飛艇囊體的頂點位于激光雷達正下方位置，用激光雷達不間斷掃描作業區平面，對激光雷達的每個掃描時刻，得到包括飛艇頂部表面上的掃描點的m個點的三維坐標信息；

4)利用每個掃描時刻的m個點的三維坐標信息和飛艇作業區平面的平面方程，求得m個點中的每一個點與飛艇作業區平面的垂直距離，其中最大垂直距離對應的那個點就是飛艇囊體的頂點，該最大垂直距離就是該掃描時刻的飛艇頂部離地高度。

更進一步地，設所述的步驟2)中n個點的三維坐標為P₁(x₁,y₁,z₁),P₂(x₂,y₂,z₂),……,P_n(x_n,y_n,z_n)，設飛艇作業區平面的平面方程為Ax+By+Cz+D＝0，取D＝100，采用最小二乘法擬合計算飛艇作業區平面的平面方程，用下式(I)求得飛艇作業區平面的平面方程的系數，