機載激光雷達飛行動態(tài)標校關鍵技術研究.pdf

1、機載激光雷達測量是20世紀80年代興起的一種獲取三維坐標的技術，具有主動式、非接觸、全天時、快速度、高效率的特點。機載激光雷達主要應用于生成數(shù)字高程模型和數(shù)字表面模型，并成功應用到三維城市重建，電力線分布成圖、森林地圖繪制、城市區(qū)域測繪、水資源管理和鐵路測量等領域。
　　安置角偏差是機載激光雷達測量系統(tǒng)存在的最大誤差源。對安置角偏差的標定不能在地面完成，必須采用飛行動態(tài)標校的方法，對飛行掃描數(shù)據(jù)進行處理后才能確定。國外已有較成熟的

2、標校方法，但是作為商業(yè)機密，其核心技術不會公開。本文著眼于保障國產(chǎn)機載激光雷達的測量精度，研究了飛行動態(tài)標校的關鍵技術。具體內(nèi)容如下：
　　1.介紹了機載激光雷達測量系統(tǒng)的產(chǎn)生背景，對目前國內(nèi)外機載激光雷達測量系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀和標校技術進行了總結(jié)。介紹了機載激光雷達的系統(tǒng)組成及其功能。根據(jù)激光雷達對地定位的誤差方程，定量分析了安置角偏差對精度的影響。闡述了飛行動態(tài)標校的基本原理及方法。
　　2.提出了使用金字塔定標器標定航向安

3、置角偏差的方法。完成了金字塔形狀的五面體人工輔助定標器的結(jié)構設計并闡述了定標器設計的原理。從定標器的面積、激光束入射角、激光點云分布、激光光斑形變幾個方面論證了定標器設計的合理性。針對制作的定標器，借鑒了模型匹配的思想，以最小法向距離為準則，設計了提取定標器特征點的算法。進行地面半實物仿真實驗和飛行掃描試驗，證明了定標器結(jié)構設計的合理性。使用實測飛行數(shù)據(jù)驗證了定標器特征點提取算法的可行性。
　　3.設計了利用屋脊線自動分離俯仰向安

4、置角偏差的算法。對標定俯仰向安置角偏差過程中需要獲取的屋脊線特征設計了提取的算法。分五步實現(xiàn)了屋脊線的提取和俯仰向安置角偏差的計算。
　　4.提出了利用T字結(jié)構房屋標定航向安置角偏差的方法。指出利用T字交點作為同名點使用，設計了計算交點坐標的算法，使用實測飛行數(shù)據(jù)驗證了算法的可行性。
　　5.設計了利用平直道路自動分離側(cè)滾向安置角偏差的算法。分別使用最小二乘平面擬合法、特征值最小二乘平面擬合法，帶刪除點的特征值最小二乘平面擬