一種車載移動激光雷達(dá)測繪裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實用新型涉及移動測繪領(lǐng)域，尤其涉及一種移動激光雷達(dá)測繪裝置，能夠?qū)崿F(xiàn) 在移動平臺上獲取周圍的地理信息數(shù)據(jù)，并輸出其三維空間數(shù)據(jù)和可視化圖形。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著地理信息裝置與數(shù)字城市建設(shè)的發(fā)展與推廣，測繪技術(shù)的自動化與信息化的 發(fā)展顯得尤為重要，尤其是激光雷達(dá)技術(shù)發(fā)展的速度非常迅速。激光雷達(dá)是使用激光器作 為發(fā)射光源，采用光電探測技術(shù)為手段的主動遙感設(shè)備。激光雷達(dá)測繪是激光技術(shù)與現(xiàn)代 光電探測技術(shù)結(jié)合的先進(jìn)測繪方式。
[0003] 激光雷達(dá)技術(shù)憑借它的高亮度性，高方向性，高單色性和高相干性等幾個特點，在 移動測繪領(lǐng)域取得了成功的應(yīng)用。然而，現(xiàn)今主流的激光雷達(dá)裝置還是有不少不完善的地 方。
[0004] 1.體積龐大不便于攜帶和轉(zhuǎn)移，對快速移動測繪功能有一定的限制。
[0005] 2.制造研發(fā)成本過于昂貴。
[0006] 3.測繪速度慢，很難在短時間內(nèi)完成長距離、大跨度和復(fù)雜空間的一次性測繪。 【實用新型內(nèi)容】
[0007] 為了克服現(xiàn)有的移動測圖裝置體積過大，重量過重，成本過高，裝置兼容性不好等 上述現(xiàn)有技術(shù)所存在的問題，本實用新型旨在提供一種輕便小巧的激光雷達(dá)裝置，在硬件 集成耦合與信息處理優(yōu)化方面實現(xiàn)突破，實現(xiàn)了各個組成傳感器與控制裝置的高效整合和 智能的整體控制。
[0008] 本實用新型提出了一種車載移動激光雷達(dá)測繪裝置，所述裝置包括控制裝置（2) 和終端天線與拓展設(shè)備（3)，其中控制裝置2包括GPS天線（4)、慣性測量單元（5)、中央處 理器與數(shù)據(jù)存儲介質(zhì)（6)以及控制面板（7)和外界拓展接口（8);其中終端天線與拓展設(shè) 備（3)還包括激光掃描儀（9)、全景相機組件（10)和探測設(shè)備（11)，具體地，激光掃描儀
[9] 、GPS天線（4)和慣性測量單元（5)通過硬件耦合的方式連接，其中，激光掃描儀（9)、 GPS天線（4)通過控制裝置（2)的中央控制器相連，激光掃描儀（9)、GPS天線（4)通過數(shù) 據(jù)線連接。
[0009] 優(yōu)選地，其中所述多種形式的激光掃描儀（9)包括：激光雷達(dá)傳感器，用于對激光 雷達(dá)探頭發(fā)射的信號被探測目標(biāo)反射產(chǎn)生反射回波進(jìn)行接收和處理。
[0010] 優(yōu)選地，其中所述GPS天線（4)包括：GNSS天線，用于實時收集GPS衛(wèi)星所提供的 通用位置與時間信息，獲取記錄測量儀器的實施位置信息。
[0011] 優(yōu)選地，其中所述慣性測量單元（5)用于實時記錄測量儀器的動態(tài)姿態(tài)，包括振 動、角度、移動速度、移動方向。
[0012] 優(yōu)選地，所述裝置執(zhí)行以下數(shù)據(jù)同步過程，步驟1，對時間進(jìn)行同步；步驟2,進(jìn)行 回波與發(fā)射信號的匹配；步驟3,進(jìn)行位置信息的精確校正。
[0013] 優(yōu)選地，所述步驟2中根據(jù)回波與發(fā)射信號的匹配結(jié)果計算回波和目標(biāo)點的位 置。
[0014] 優(yōu)選地，所述步驟3中具體包括以下步驟：101在激光雷達(dá)傳感器發(fā)射信號時的 GPS時間點提取當(dāng)時慣性測量單元（5)的姿態(tài)數(shù)據(jù)；
[0015] 102提取相應(yīng)回波GPS時間點的慣性測量單元（5)的姿態(tài)數(shù)據(jù)；103.進(jìn)行發(fā)射波 時間點的位置校正，依據(jù)發(fā)射信號時的GPS時間點的傳感器姿態(tài)信息計算在目標(biāo)位置D可 能產(chǎn)生的位置誤差E 1;
[0016] 104進(jìn)行回波時間點的位置校正，依據(jù)回波時間點的傳感器姿態(tài)信息計算在目標(biāo) 位置D可能產(chǎn)生的位置誤差E 2;
[0017] 105計算最終的位置信息Dtl= D+E #2。
[0018] 本實用新型通過對組件的重新配置整合，特別注重了工業(yè)設(shè)計在產(chǎn)品制造中的重 要作用，極力細(xì)化產(chǎn)品的制造工藝，使得本產(chǎn)品的體積和重量得到了高度壓縮，從而大大降 低了制造成本，并應(yīng)用中央控制器進(jìn)行實時控制對所有硬件設(shè)備進(jìn)行了有效的協(xié)調(diào)配置與 管理，使得整個裝置得以協(xié)調(diào)工作，并具有了對多種傳感器的兼容能力，大大提高了激光雷 達(dá)對于不同應(yīng)用領(lǐng)域的適應(yīng)能力，使激光雷達(dá)測距裝置具有在高速移動狀態(tài)下采集高清數(shù) 據(jù)的能力。
【附圖說明】
[0019] 下面參照附圖結(jié)合實施例對本實用新型作進(jìn)一步的說明。
[0020] 圖1示出了根據(jù)本實用新型實施例的車載移動激光雷達(dá)測繪裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0021] 下文與圖示本實用新型原理的附圖一起提供對本實用新型一個或者多個實施例 的詳細(xì)描述。結(jié)合這樣的實施例描述本實用新型，但是本實用新型不限于任何實施例。在 下文描述中闡述諸多具體細(xì)節(jié)以便提供對本實用新型的透徹理解。出于示例的目的而提供 這些細(xì)節(jié)，并且無這些具體細(xì)節(jié)中的一些或者所有細(xì)節(jié)也可以根據(jù)權(quán)利要求書實現(xiàn)本實用 新型。
[0022] 圖1示出了本實用新型的車載移動激光雷達(dá)測繪裝置的結(jié)構(gòu)圖。參考圖1，本實 用新型的具體實施方案如下：一種車載移動激光雷達(dá)測繪裝置1包括控制裝置2和終端天 線與拓展設(shè)備3,其中控制裝置2包括GPS天線4、慣性測量單元IMU(Inertial Measure Unit) 5、中央處理器與數(shù)據(jù)存儲介質(zhì)6以及控制面板7和外界拓展接口 8 ;其中終端天線與 拓展設(shè)備3還包括多種形式的激光掃描儀9、全景相機組件10和探測設(shè)備11。
[0023] 其中所述GPS天線4主要包括例如GNSS天線，不限于本領(lǐng)域常用的GPS天線形 式，所述多種形式的激光掃描儀9為激光雷達(dá)傳感器或者本領(lǐng)域公知的其他激光掃描傳感 設(shè)備，用于對激光雷達(dá)探頭發(fā)射的信號被探測目標(biāo)反射產(chǎn)生反射回波進(jìn)行接收和處理。
[0024] 其中所述中央處理器與數(shù)據(jù)存儲介質(zhì)6主要為電腦控制芯片和數(shù)據(jù)存儲介質(zhì)例 如SD卡，不限于本領(lǐng)域常用的其他存儲介質(zhì)等構(gòu)成。
[0025] 外界拓展接口主要包括USB接口和網(wǎng)絡(luò)接口以及其它本領(lǐng)域常用的外設(shè)接口。
[0026] 具體地，激光雷達(dá)傳感器、GNSS天線和慣性測量單元5通過硬件耦合的方式連接 起來，其中，激光雷達(dá)傳感器和GNSS天線通過控制裝置2的中央控制器相連，GNSS天線和 慣性測量單元5通過數(shù)據(jù)線連接。其中，中央控制器執(zhí)行傳感器設(shè)備實時控制軟件、傳感器 設(shè)備數(shù)據(jù)采集軟件以及圖像后處理軟件。
[0027] 本實用新型對激光雷達(dá)核心組件分別進(jìn)行了優(yōu)化，篩選目前體積最小，功能最齊 全的功能組件，通過適配器有機的結(jié)合為一個整體，并通過細(xì)致的工業(yè)設(shè)計將組件集中排 布于非常有限的控制裝置外殼內(nèi)。
[0028] 在此硬件整合的基礎(chǔ)上，本實用新型對激光雷達(dá)測繪的數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)同步方法 進(jìn)行了進(jìn)一步改進(jìn)，其中數(shù)據(jù)采集具體包含以下步驟：
[0029] 1.激光雷達(dá)傳感器的激光雷達(dá)探頭發(fā)射信號，信號被探測目標(biāo)反射產(chǎn)生反射回 波，反射的回波被激光雷達(dá)傳感器上的接收裝置接收并記錄存儲。
[0030] 2. GNSS天線在采集過程中實時收集GPS衛(wèi)星所提供的通用位置與時間信息，獲取 記錄測量儀器的實施位置信息。
[0031] 3.慣性測量單元5實時記錄測量儀器的動態(tài)姿態(tài)，包括振動、角度、移動速度、移 動方向等。在整個過程中，通過中央控制器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)接口傳輸激光雷達(dá)數(shù)據(jù)和GNSS天線數(shù) 據(jù)，通過慣性測量單元5的USB接口導(dǎo)出慣性測量單元搜集的信號和GNSS天線數(shù)據(jù)。
[0032] 其中數(shù)據(jù)同步具體包括以下步驟：
[0033] 1.對時間進(jìn)行同步。計算激光雷達(dá)傳感器發(fā)射信號的GPS標(biāo)準(zhǔn)時間與接收到激光 反射波的時間差T。
【主權(quán)項】
1. 一種車載移動激光雷達(dá)測繪裝置，其特征在于，所述裝置包括控制裝置（2)和終端 天線與拓展設(shè)備（3)，其中控制裝置（2)包括GPS天線（4)、慣性測量單元（5)、中央處理器 與數(shù)據(jù)存儲介質(zhì)（6)以及控制面板（7)和外界拓展接口（8);其中終端天線與拓展設(shè)備（3) 還包括激光掃描儀（9)、全景相機組件（10)和探測設(shè)備（11)，具體地，激光掃描儀（9)、GPS 天線（4)和慣性測量單元（6)通過硬件耦合的方式連接，其中，激光掃描儀（9)、GPS天線 (4)通過控制裝置（2)的中央控制器相連，激光掃描儀（9)、GPS天線（4)通過數(shù)據(jù)線連接； 其中所述GPS天線（4)包括：GNSS天線，用于實時收集GPS衛(wèi)星所提供的通用位置與 時間信息，獲取記錄測量儀器的實施位置信息。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述激光掃描儀（9)包括：激光雷達(dá)傳感器，用于 對激光雷達(dá)探頭發(fā)射的信號被探測目標(biāo)反射產(chǎn)生反射回波進(jìn)行接收和處理。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述慣性測量單元（5)用于實時記錄測量儀器的 動態(tài)姿態(tài)，包括振動、角度、移動速度、移動方向。
【專利摘要】本實用新型提供了一種車載移動激光雷達(dá)測繪裝置，包括控制裝置和終端天線與拓展設(shè)備，其中控制裝置包括GPS天線、慣性測量單元、中央處理器與數(shù)據(jù)存儲介質(zhì)以及控制面板和外界拓展接口；其中終端天線與拓展設(shè)備還包括多種形式的激光掃描儀、全景相機組件和探測設(shè)備。本實用新型實現(xiàn)了對商品數(shù)據(jù)進(jìn)行自動分類，本實用新型的車載移動激光雷達(dá)測繪裝置，在硬件集成耦合與信息處理優(yōu)化方面實現(xiàn)突破，實現(xiàn)了各個組成傳感器與控制裝置的高效整合和智能的整體控制。
【IPC分類】G01S17-89
【公開號】CN204347250
【申請?zhí)枴緾N201420187742
【發(fā)明人】白顥
【申請人】北京金景科技有限公司
【公開日】2015年5月20日
【申請日】2014年4月17日