一种基于激光测距以及物方匹配的虚拟控制点获取方法技术

本发明专利技术涉及一种基于激光测距以及物方匹配虚拟控制点的量测装置及方法，涉及无人机空中三角形测绘领域。包括数据获取、特征点提取和匹配、数字表面模型生成、匹配点概率物方坐标获取、精化匹配结果、修正外方元素、计算地面坐标等步骤，无人机上还设有测绘装置，包括获取航空影像的航空相机、获取点云数据的长量程激光测距装置、获取航空相机概略外方位元素和瞬时时间戳数据的机载定位装置。实现地面物方的精确测绘。

【技术实现步骤摘要】
一种基于激光测距以及物方匹配的虚拟控制点获取方法
本专利技术涉及自动化控制的
，尤其涉及.一种基于激光测距以及物方匹配的虚拟控制点获取方法。
技术介绍
机载激光探测与测距(AirborneLightDetectingandRanging,机载LiDAR)是一项集成激光扫描仪和定位定姿系统(PositioningandOrientationSystem,POS)的三维地形数据快速获取技术。机载LiDAR设备以一定的频率向地面发射激光束并接收地物反射激光信号，根据发射信号与反射信号的时间差计算扫描仪与地物的距离，再结合POS设备获取的平台当前的姿态计算地物的三维坐标。这一过程称为直接对地定位，获取的具有三维坐标的密集地面点称为LiDAR点云，在一条航带飞行中获取的点云称为LiDAR点云条带。在LiDAR点云数据获取过程中，常存在多种误差源，如激光扫描仪测距误差、扫描镜控制误差、激光扫描仪与POS设备时间同步误差、激光扫描仪与POS设备的偏心以及安置角误差、POS观测值系统误差等。其中POS观测值系统误差为主要误差源，以上误差会直接影响所获取的LiDAR点云坐标精度。在LiDAR数据本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于激光测距以及物方匹配虚拟控制点的量测装置，由用于供电的蓄电池(9)及同步检测单元(1)、微控制单元(2)、串行数据转换单元(3)、航空相机组件(4)、激光测距组件(5)、POS数据组件(6)、图像数据融合单元(7)、电平数据转换芯片(8)组成，同步检测单元(1)和微控制单元(2)均信号连接POS数据组件(6)获取秒脉冲，同步检测单元(1)以相机帧频经接口发送触发信号同步触发航空相机组件(4)和激光测距组件(4)，再分别经接口获取待测量区域虚拟控制点的图像数据及激光反射的时间差数据，再将所述图像数据及时间差数据经接口传送给图像数据融合单元(7)，同步检测单元(1)还同时经串口向微控制单元...

【技术特征摘要】
1.一种基于激光测距以及物方匹配虚拟控制点的量测装置，由用于供电的蓄电池(9)及同步检测单元(1)、微控制单元(2)、串行数据转换单元(3)、航空相机组件(4)、激光测距组件(5)、POS数据组件(6)、图像数据融合单元(7)、电平数据转换芯片(8)组成，同步检测单元(1)和微控制单元(2)均信号连接POS数据组件(6)获取秒脉冲，同步检测单元(1)以相机帧频经接口发送触发信号同步触发航空相机组件(4)和激光测距组件(4)，再分别经接口获取待测量区域虚拟控制点的图像数据及激光反射的时间差数据，再将所述图像数据及时间差数据经接口传送给图像数据融合单元(7)，同步检测单元(1)还同时经串口向微控制单元(2)发送中断信号；微控制单元(2)连接同步检测单元(1)的GPIO端口，微控制单元(2)还通过串行数据转换单元(3)串接POS数据组件(6)获取授时信息，基于所述中断信号从GPIO端口提取超前预测时间数据，最后通过串口传输至图像数据融合单元(7)；图像数据融合单元(7)还通过接口POS数据组件(6)获取图像概略外方元素，并将相机外方元素、时间数据、时间差数据和图像数据融合经电平数据转换芯片(8)输出。2.根据权利要求1所述量测装置，其特征在于：所述POS数据组件(6)由北斗/GPS双模接收单元(61)、倾角传感器(62)、电子罗盘(63)组成，北斗/GPS双模接收单元(61)信号连接串行数据转换单元(3)提供协调世界时时间以及秒脉冲时间基准作为所述同步检测单元(1)所输出触发信号的时钟基准源；倾角传感器(62)、电子罗盘(63)与所述图像数据融合单元(7)通过接口连接。3.根据权利要求1所述量测装置，其特征在于：所述同步检测单元(1)为现场可编程门阵列，由20MHz外部晶振(11)提供时钟经内部锁相环(12)串接计数模块(15)倍频得40MHz时钟；复位脚(13)、秒脉冲脚(14)均连接秒脉冲检测模块(14)用于向计数模块(15)发送复位低电平和时钟周期高电平；复位脚(13)和外部晶振(11)还连接模拟触发模块(16)用于产生所述触发信号，模拟触发模块(16)与复位脚(13)和外部晶振(11)还通过触发信号检测模块(17)连接计数模块(15)用于触发所述中断信号，将计数值锁存至复数寄存器(18)计算超前预测时刻值，再将超前预测时刻值锁存至数据寄存器(19)产生所述超前预测时间数据；计数模块(15)连接时时序驱动电路(41)用于同步向触发航空相机组件(4)和激光测距组件(4)发出所述触发信号；计数模块(15)的GPIO端口和串口连接微控制单元(2)。4.根据权利要求1所述量测装置，其特征在于：所述微控制单元(2)为ATmega128L单片机。5.根据权利要求1所述量测装置，其特征在于：所述激光测距组件(5)包括激光发射器(51)信号连接同步检测单元(1)接收开始信号，用于发射模拟脉冲信号；激光接收器(52)，将模拟脉冲信号转换为TTL电平信号，用于判别接收模拟...

【专利技术属性】
技术研发人员：王效波，张辰辰，
申请(专利权)人：武汉智能鸟无人机有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北,42