一种轻小型机载双激光器扫描仪制造技术

本实用新型专利技术提供了一种轻小型机载双激光器扫描仪，包括：第一图像传感器和第二图像传感器；定位模块，分别与所述第一图像传感器和第二图像传感器连接，用于对两图像传感器所同步采集的图像数据的当前时刻进行定位标记；第一激光雷达和第二激光雷达；所述定位模块还与两激光雷达连接，用于向二者提供当前时刻的同步定位标记；网络交换机，分别与两激光雷达连接，用于转发二者所检测的数据；主控单元，用于将所述网络交换机所转发的数据和两图像传感器所采集的图像数据进行结合。由上，一套控制系统同时控制多个激光雷达和图像传感器，降低轻小型机载双激光器扫描仪的整体重量，从而可实现轻小型机载双激光器扫描仪在搭载在无人机后，借助无人机的一次飞行可以采集尽量多的3D数据。

A Light and Small Airborne Dual Laser Scanner

The utility model provides a light and small airborne dual laser scanner, which includes: a first image sensor and a second image sensor; a positioning module, which are connected with the first image sensor and the second image sensor respectively, for positioning and marking the current time of the image data collected synchronously by the two image sensors; a first lidar and a second lidar; The positioning module is also connected with two lidars to provide synchronous positioning markers at the current time for the two lidars; the network switch is connected with two lidars respectively to transmit the data detected by the two lidars; and the main control unit is used to combine the data transmitted by the network switch with the image data collected by the two image sensors. From the above, a control system controls multiple lidars and image sensors at the same time to reduce the overall weight of the light and small airborne dual laser scanner, so that the light and small airborne dual laser scanner can collect as much 3D data as possible with the aid of a single flight of the UAV.

【技术实现步骤摘要】
一种轻小型机载双激光器扫描仪
本技术涉及数据采集
，特别是一种轻小型机载双激光器扫描仪。
技术介绍
在过去十年中，对3D数据的需求呈指数增长，依赖于3D数据的各种应用正在改变我们的日常生活。例如微软和谷歌等公司能够提供任何地方的2D和3D数据，这在几年前是无法想象的。这一过程是基于数字数据采集传感器的持续开发以及强大的自动化数据处理工作流程的支持。为此目的出现了两类传感器：数字化高分辨率航空相机(例如Vexcel公司的型号为Ultracam相机)和激光探测与测距传感器(LiDAR，LightDetectionAndRanging)。后文简称数字化高分辨率航空相机为图像传感器，简称激光探测与测距传感器为激光雷达。基于图像传感器的优点是颜色信息(即纹理)的隐式获取，无需进一步处理即可生成真彩色的3D模型和地图(即正射影像)。相反，针对被覆盖的场景(例如植被覆盖)，激光雷达就可以发挥作用，因为它不依赖于自然光或阴影。激光雷达包括机载模式，即安装于(人工驾驶的)大型飞机上，可以量测地面物体的三维坐标。例如图7所示为图像传感器和激光雷达工作原理示意图，图像传感器直接采集目标地区的颜色信息。而激光雷达发射激光脉冲，穿透植被遮挡，传播到地面或物体表面，再经表面反射，反射能量被传感器接收并记录为一个电信号。从而计算出距离并最终获取高精度3D模型和地图。图8(A)和图8(B)所示分别为激光雷达所发射的激光脉冲的波形示意图，采用不同波形时对应不同的距离算法，由于距离算法并非重点，在此不再赘述。机载模式的激光雷达成本较高，而近期另一个显着增长的飞行产品是无人机(UAV，UnmannedAerialVehicle)。若将激光雷达加载于无人机，便可以轻松访问这些对象。但目前的传感器通常无法满足加载于无人机的需求，例如太重或太大(安装于大型飞机上的激光雷达重达10kg左右)，一来无法轻易安装，即便安装后无人机的飞行时间也会显著减少。而现有厂家虽然制造出了可安装于无人机的轻量级激光雷达，但多采用单激光雷达和单图像传感器，虽然可以实现对地面装置的2D和3D数据的采集，但由于单组传感器数量的限制，必然会造成飞行时间的延长，从而降低采集效率。一旦采用多传感器，便会对应采用多套传感器控制系统，无形中便又增加了无人机的载重。
技术实现思路
本技术的主要目的在于提供一种轻小型机载双激光器扫描仪，以克服上述缺陷。所述轻小型机载双激光器扫描仪包括，第一图像传感器和第二图像传感器，用于同步采集图像数据；定位模块，分别与所述第一图像传感器和第二图像传感器连接，用于对所述第一图像传感器和第二图像传感器所同步采集的图像数据的当前时刻进行定位标记；第一激光雷达和第二激光雷达，用于发射脉冲激光，并接受被测物的脉冲激光反射，以获取从所述激光雷达到被测物的距离；所述定位模块还与所述第一激光雷达和第二激光雷达连接，用于向二者提供当前时刻的同步定位标记；网络交换机，分别与所述第一激光雷达和第二激光雷达连接，用于转发二者所检测的数据；主控单元，与所述网络交换机以及与所述第一图像传感器和第二图像传感器连接，用于将所述网络交换机所转发的数据和第一图像传感器、第二图像传感器所采集的图像数据进行结合。由上，一套控制系统同时控制多个激光雷达和图像传感器，一方面降低轻小型机载双激光器扫描仪的整体重量，从而可实现轻小型机载双激光器扫描仪在搭载在无人机后，借助无人机的一次飞行可以采集尽量多的3D数据。其中，所述第一激光雷达和第二激光雷达对称置于轻小型机载双激光器扫描仪壳体的左右两侧；所述第一图像传感器和第二图像传感器设置于壳体底部。由上，采用双激光雷达和双图像传感器，搭载在无人机后，相比于现有技术，借助无人机飞行同样的飞行时间，可以采集更多的数据。其中，所述第一激光雷达和第二激光雷达为16线激光雷达，各线激光发射头的朝向依次相差2°；两所述激光雷达所发出的激光交叉重合。由上，一方面采用16线激光雷达的性价比较高，另一方面激光射头朝向存在差异可以实现不同角度的同时测量。即，通过第一激光雷达和第二激光雷达同时发射激光，相当于可以同时实现32线的测量，即对待测区域的各目标实现了具有32个具有不同入射角的多轮廓构造。其中，所述第一图像传感器和第二图像传感器对称设置，与水平面夹角最小呈60°。由上，当两图像传感器与水平面呈60°夹角时，所述两图像传感器所拍摄的范围达到120°，从而可以有一个良好的拍摄视野。当然在实际使用时，可以所述角度可以略小于60°，从而使两图像传感器所拍摄的图像有一定的重合度。由此在后续图像合成时，可以基于该重合部分进行，从而提高图像合成的精确程度，并减少后期计算量，节省计算时间。其中，在所述轻小型机载双激光器扫描仪壳体顶部，还设置有安装槽，用于固定与无人机连接的连接件。由上，可以实现所述轻小型机载双激光器扫描仪与无人机的连接。其中，所述连接件包括：第一安装部，与所述安装槽卡和；第二安装部，与所述无人机卡和；连接杆，可拆卸的与所述第一安装部和第二安装部连接。由上，第一安装部与轻小型机载双激光器扫描仪上的安装槽连接，第二安装部与无人机连接，再通过连接两安装部的连接杆，从而实现轻小型机载双激光器扫描仪与无人机的连接。其中，所述第一安装部与第二安装部上还包括可实现相互插接的安装槽和安装扣。由此可以实现省略连接杆，将二者直接插接的简便安装方式。其中，还包括通信单元，与所述主控单元连接，用于与地面上位机通信。由上，通信单元对主控单元所处理的数据进行调制后，以无线形式输出。从而与地面端的上位机通信，便于地面端的上位机实时获取轻小型机载双激光器扫描仪所处理后的图像数据。其中，所述第一图像传感器和第二图像传感器分别与一USB集线器连接；所述USB集线器还与所述主控单元连接。由上，通过USB集线器实现各图像传感器与主控单元的连接，一方面节省布线成本，另一方面为后续进行图像传感器的数量扩展提供技术支持。附图说明图1为轻小型机载双激光器扫描仪的原理示意图；图2为轻小型机载双激光器扫描仪的结构示意图；图3为第一激光雷达和第二激光雷达的激光脉冲发射角度示意图；图4为无人机飞行轨迹示意图；图5为对应图4中A1、A2两点的激光雷达所发出激光脉冲效果示意图；图6为轻小型机载双激光器扫描仪安装连接件后的结构示意图；图7为激光雷达和图像传感器的检测原理示意图；图8a为激光雷达激光脉冲波形第一示例示意图，b为激光雷达激光脉冲波形第二示例示意图。具体实施方式下面参见图1～图6对本技术所述的轻小型机载双激光器扫描仪进行详细说明。图1所示为轻小型机载双激光器扫描仪的原理示意图，通过一套控制系统同时控制多个激光雷达和多个图像传感器，一方面降低轻小型机载双激光器扫描仪的整体重量；另一方面实现轻小型机载双激光器扫描仪在搭载在无人机后，借助无人机的一次飞行可以采集尽量多的3D数据。所述轻小型机载双激光器扫描仪具体包括以下组成部件：第一激光雷达101和第二激光雷达102，二者的工作原理相同，用于以激光作为信号源，以360°旋转发射出的脉冲激光，当脉冲激光打到地面的树木、道路、桥梁、桥梁等被测物体上时便会引起反射，此部分光波反射到激光雷达的接收器上，根据激光测距原理计算，从而得到从激光雷达到被测本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种轻小型机载双激光器扫描仪，其特征在于，包括，第一图像传感器(201)和第二图像传感器(202)，用于同步采集图像数据；定位模块(400)，分别与所述第一图像传感器(201)和第二图像传感器(202)连接，用于对所述第一图像传感器(201)和第二图像传感器(202)所同步采集的图像数据的当前时刻进行定位标记；第一激光雷达(101)和第二激光雷达(102)，用于发射脉冲激光，并接受被测物的脉冲激光反射，以获取从所述激光雷达到被测物的距离；所述定位模块(400)还与所述第一激光雷达(101)和第二激光雷达(102)连接，用于向二者提供当前时刻的同步定位标记；网络交换机(500)，分别与所述第一激光雷达(101)和第二激光雷达(102)连接，用于转发二者所检测的数据；主控单元(600)，与所述网络交换机(500)以及与所述第一图像传感器(201)和第二图像传感器(202)连接，用于将所述网络交换机(500)所转发的数据和第一图像传感器(201)、第二图像传感器(202)所采集的图像数据进行结合。

【技术特征摘要】
1.一种轻小型机载双激光器扫描仪，其特征在于，包括，第一图像传感器(201)和第二图像传感器(202)，用于同步采集图像数据；定位模块(400)，分别与所述第一图像传感器(201)和第二图像传感器(202)连接，用于对所述第一图像传感器(201)和第二图像传感器(202)所同步采集的图像数据的当前时刻进行定位标记；第一激光雷达(101)和第二激光雷达(102)，用于发射脉冲激光，并接受被测物的脉冲激光反射，以获取从所述激光雷达到被测物的距离；所述定位模块(400)还与所述第一激光雷达(101)和第二激光雷达(102)连接，用于向二者提供当前时刻的同步定位标记；网络交换机(500)，分别与所述第一激光雷达(101)和第二激光雷达(102)连接，用于转发二者所检测的数据；主控单元(600)，与所述网络交换机(500)以及与所述第一图像传感器(201)和第二图像传感器(202)连接，用于将所述网络交换机(500)所转发的数据和第一图像传感器(201)、第二图像传感器(202)所采集的图像数据进行结合。2.根据权利要求1所述的轻小型机载双激光器扫描仪，其特征在于，所述第一激光雷达(101)和第二激光雷达(102)对称置于轻小型机载双激光器扫描仪壳体的左右两侧；所述第一图像传感器(201)和第二图像传感器(202)设置于壳体底部。3.根据权利要求1或2所述的轻小型机载双激光器扫描仪，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：张建忠，彼得·多宁格，克莱门斯·马库斯·诺特格尔，张文昊，
申请(专利权)人：北京德中天地科技有限责任公司，四D信息技术有限公司，
类型：新型
国别省市：北京,11