一种机载LIDAR航摄设计配置参数优化方法及系统技术方案

本发明专利技术实施例公开了一种机载LIDAR航摄设计配置参数优化方法及系统，结合航摄覆盖范围、飞行高度和飞行速度参数以及各参数对效率的影响关系，构建效率函数模型，根据所述效率函数模型，对模型中的各航摄参数对效率值的影响关系进行分析，取使效率值最大化时的各航摄参数值计算效率值和飞行高度，并判断飞行高度是否满足航高限制，若不满足，则依次取使效率值次大时的航摄参数值，直至飞行高度满足航高限制为止，获得各航摄参数最优值。根据LIDAR设备能力、飞行器能力以及地形特点，构造效率函数分析各项参数的合理值，使得LIDAR覆盖范围大，飞行航线少，飞行时间短，从而提高飞行效率。率。率。

【技术实现步骤摘要】
一种机载LIDAR航摄设计配置参数优化方法及系统


[0001]本专利技术实施例涉及数字航空摄影
，具体涉及一种机载LIDAR航摄设计配置参数优化方法及系统。

技术介绍

[0002]带有同步影像数据采集的机载激光雷达(air-borne LIDAR)系统能够有效地获取三维信息。合理的飞行参数能够确保数据质量达到预期的效果。然而，预期的数据获取效率会因飞行参数(飞行高度、飞行速度、飞行方向等)和扫描仪参数(扫描角度、扫描频率等)的变化而改变。现有技术中根据要求的点云密度、扫描频率、扫描线速度等指标，依照航空摄影测量原理以及机载LIDAR数据获取规范，从中区别机载LIDAR与传统摄影测量学的不同，并借鉴机载LIDAR的数据采集方式与传统挂载专业相机的摄影测量的相似之处，判定在不同情形下激光的测距变化(例如测区内不同类型的目标反射率不同或大气能见度不同导致的最远测距能力的变化等))，在考虑以上问题基础上，对机载LIDAR系统进行航线设计。上述方案能够在一定程度上解决LIDAR航线设计问题，但仍存在一些缺点：参数没进行深入分析，达不到最优化参数，使得飞行时间较长，效率较低。

技术实现思路

[0003]为此，本专利技术实施例提供一种机载LIDAR航摄设计配置参数优化方法及系统，以解决现有的机载LIDAR航线设计存在的参数没进行深入分析，达不到最优化参数，飞行时间较长，飞行效率较低的问题。
[0004]为了实现上述目的，本专利技术实施例提供如下技术方案：
[0005]根据本专利技术实施例的第一方面，提出了一种机载LIDAR航摄设计配置参数优化方法，所述方法包括：
[0006]结合航摄覆盖范围、飞行高度和飞行速度参数以及各参数对效率的影响关系，构建效率函数模型；
[0007]根据所述效率函数模型，对模型中的各航摄参数对效率值的影响关系进行分析；
[0008]根据分析结果，取使效率值最大化时的各航摄参数值计算效率值和飞行高度，并判断飞行高度是否满足航高限制；
[0009]若满足，则选取的各航摄参数值即为各参数最优值；
[0010]若不满足，则取使效率值次大时的航摄参数值计算效率值和飞行高度，并判断飞行高度是否满足航高限制，重复以上过程直至飞行高度满足航高限制为止，获得各航摄参数最优值。
[0011]进一步地，结合航摄覆盖范围、飞行高度和飞行速度参数以及各参数对效率的影响关系，构建效率函数模型，具体包括：
[0012]结合各参数对效率的影响关系，设计效率函数，
[0013]T＝W/R*L/v
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(1)；
[0014]其中，T为效率值，R为扫描宽度值，W为航摄区域宽度，L为航带长度，v为飞行速度；
[0015]飞行高度H通过扫描频率f、视场角a、飞行速度v与点密度d计算，计算公式如下，
[0016]H＝f*a/(720*tan(a/2)*v*d)
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(2)；
[0017]扫描宽度值R利用下列公式计算，
[0018]R＝2*H*tan(a/2)
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(3)
[0019]结合式(1)、(2)、(3)得到效率函数模型：
[0020]T＝360WL/fa
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(4)。
[0021]进一步地，判断飞行高度是否满足航高限制具体包括：
[0022]MTA1区域允许的最高航高为H'
max
为，
[0023]H'
max
＝min{H1,H2}
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(5)
[0024][0025][0026][0027]其中，c为光速，当飞行高度H不超过H'
max
时，满足航高限制要求。
[0028]进一步地，对于起伏地形：
[0029]设计效率函数为：
[0030]TH＝360WL/fa*f*a/(720*tan(a/2)*v*d)＝WL/(2*tan(a/2)*v*d)
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(9)。
[0031]根据本专利技术实施例的第二方面，提出了一种机载LIDAR航摄设计配置参数优化系统，所述系统包括：
[0032]效率函数模型构建模块，用于结合航摄覆盖范围、飞行高度和飞行速度参数以及各参数对效率的影响关系，构建效率函数模型；
[0033]参数最优值获取模块，用于根据所述效率函数模型，对模型中的各航摄参数对效率值的影响关系进行分析；
[0034]根据分析结果，取使效率值最大化时的各航摄参数值计算效率值和飞行高度，并判断飞行高度是否满足航高限制；
[0035]若满足，则选取的各航摄参数值即为各参数最优值；
[0036]若不满足，则取使效率值次大时的航摄参数值计算效率值和飞行高度，并判断飞行高度是否满足航高限制，重复以上过程直至飞行高度满足航高限制为止，获得各航摄参数最优值。
[0037]本专利技术实施例具有如下优点：
[0038]本专利技术实施例提出的一种机载LIDAR航摄设计配置参数优化方法及系统，结合航摄覆盖范围、飞行高度和飞行速度参数以及各参数对效率的影响关系，构建效率函数模型，根据所述效率函数模型，对模型中的各航摄参数对效率值的影响关系进行分析，取使效率值最大化时的各航摄参数值计算效率值和飞行高度，并判断飞行高度是否满足航高限制，若不满足，则依次取使效率值次大时的航摄参数值，直至飞行高度满足航高限制为止，获得各航摄参数最优值。根据LIDAR设备能力、飞行器能力以及地形特点，构造效率函数分析各
项参数的合理值，使得LIDAR覆盖范围大，飞行航线少，飞行时间短，从而提高飞行效率。
附图说明
[0039]为了更清楚地说明本专利技术的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是示例性的，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。
[0040]本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本专利技术可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本专利技术所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本专利技术所揭示的
技术实现思路
得能涵盖的范围内。
[0041]图1为本专利技术实施例1提供的一种机载LIDAR航摄设计配置参数优化方法的流程示意图。
具体实施方式
[0042]以下由特定的具体实施例说明本专利技术的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本专利技术的其他优点及功效，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0043]本专利技术实施例1提出了一种机载LIDAR航本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种机载LIDAR航摄设计配置参数优化方法，其特征在于，所述方法包括：结合航摄覆盖范围、飞行高度和飞行速度参数以及各参数对效率的影响关系，构建效率函数模型；根据所述效率函数模型，对模型中的各航摄参数对效率值的影响关系进行分析；根据分析结果，取使效率值最大化时的各航摄参数值计算效率值和飞行高度，并判断飞行高度是否满足航高限制；若满足，则选取的各航摄参数值即为各参数最优值；若不满足，则取使效率值次大时的航摄参数值计算效率值和飞行高度，并判断飞行高度是否满足航高限制，重复以上过程直至飞行高度满足航高限制为止，获得各航摄参数最优值。2.根据权利要求1所述的一种机载LIDAR航摄设计配置参数优化方法，其特征在于，结合航摄覆盖范围、飞行高度和飞行速度参数以及各参数对效率的影响关系，构建效率函数模型，具体包括：结合各参数对效率的影响关系，设计效率函数，T＝W/R*L/v
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(1)；其中，T为效率值，R为扫描宽度值，W为航摄区域宽度，L为航带长度，v为飞行速度；飞行高度H通过扫描频率f、视场角a、飞行速度v与点密度d计算，计算公式如下，H＝f*a/(720*tan(a/2)*v*d)
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(2)；扫描宽度值R利用下列公式计算，R＝2*H*tan(a/2)
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(3)结合式(1)、(2)、(3)得到效率函数模型：T＝360WL/fa
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【专利技术属性】
技术研发人员：李英成，刘晓龙，朱祥娥，罗祥勇，陈玥，齐艳青，
申请(专利权)人：中测新图北京遥感技术有限责任公司，
类型：发明
国别省市：