一种机载激光雷达自主启停点云采集的方法技术

本发明专利技术提供了一种机载激光雷达自主启停点云采集的方法，属于机载激光雷达技术领域。通过激光雷达获取载体下方的实时点云，根据点云评估载体的离地距离，以离地距离的远近和变化判断载体是否已经起飞或降落，判定载体起飞后自主开始点云采集，判定载体降落后自主停止点云采集。可选地，可结合POS或IMU与GNSS的测量数据综合判断载体的运动状态，更准确可靠地判断载体是否已经起飞或降落。本发明专利技术能实现机载激光雷达自动点云采集，解决现有作业模式中需要手动启停点云采集的问题，减少作业步骤，提高作业效率，降低作业成本。

【技术实现步骤摘要】
一种机载激光雷达自主启停点云采集的方法
本专利技术涉及机载激光雷达
，更具体地说，涉及一种机载激光雷达自主启停点云采集的方法。
技术介绍
机载激光雷达的数据采集至少包括轨迹数据采集和点云采集，其中轨迹数据包括IMU和GNSS数据。现有的数据采集作业模式中，轨迹数据采集通常可以在设备开机时自动开始，在设备关机时自动停止；点云采集由作业人员手动控制启停，通常起飞前或者达到作业区域时手动开始点云采集，完成点云采集任务时手动停止点云采集。若采用一种自主启停点云采集的方法则可以实现自动数据采集，无须配备数据采集作业人员，避免手动操作失误，减少作业步骤，提高作业效率，降低作业成本。另外，机载激光雷达和载体分别由不同的厂商生产制造，现有的机载激光雷达与飞控系统之间通常没有通信链路，无法直接从飞控系统获取飞行状态。因此需要利用机载激光雷达集成的传感器间接地获取飞行状态。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题在于，提供一种机载激光雷达自主启停点云采集的方法，解决现有作业模式中需要手动启停点云采集的问题，减少作业步骤、提高作业效率、降低作业成本。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种机载激光雷达自主启停点云采集的方法，包括：从激光雷达获取一帧或数帧的实时点云，根据激光雷达在载体上的安装位置和姿态对该点云进行角度过滤，得到载体下方的实时点云；对过滤后的点云的进行降噪和抽稀处理；根据处理后的点云评估载体的离地距离，鉴于载体起飞前和降落后的离地距离与作业飞行过程中的离地距离的不同，根据测距平均值和均方差估算离地距离；根据离地距离远近和变化判断载体是否已经起飞或降落；其中，起飞前离地距离很小且无变化，起飞过程中离地距离逐渐变大，降落过程中离地距离逐渐变小，降落后离地距离很小且基本无变化；判定载体起飞后自主开始点云采集，判定载体降落后自主停止点云采集。其中，机载激光雷达的载体是无人机和载人飞机。其中，在判断载体是否已经起飞或降落的步骤中，还包括结合POS输出的位置、速度、姿态数据，或IMU与GNSS输出的加速度、角速度、速率和位置数据综合判断载体的运动状态的步骤。其中，在根据激光雷达在载体上的安装位置和姿态对该点云进行角度过滤的步骤中，设定载体正下方的视场角为有效角度范围。其中，在设定载体正下方的视场角为有效角度范围的步骤中，确定有效角度范围的方式为：当载体在水平平整平面静止时，经过角度过滤后的实时点云全部为地面点云，其覆盖面积适中且在载体正下方。区别于现有技术，本专利技术提供了一种机载激光雷达自主启停点云采集的方法，通过激光雷达获取载体下方的实时点云，根据点云评估载体的离地距离，以离地距离的远近和变化判断载体是否已经起飞或降落，判定载体起飞后自主开始点云采集，判定载体降落后自主停止点云采集。可选地，可结合POS或IMU与GNSS的测量数据综合判断载体的运动状态，更准确可靠地判断载体是否已经起飞或降落。通过本专利技术，能够快速实时地判断机载激光雷达载体是否已经起飞或者降落，载体起飞则自主开始点云采集，载体降落则自主停止点云采集，从而实现自动点云采集，提高数据采集作业的自动化程度。附图说明下面将结合附图及实施例对本专利技术作进一步说明，附图中：图1是本专利技术提供的一种机载激光雷达自主启停点云采集的方法的流程示意图。图2是本专利技术提供的一种机载激光雷达自主启停点云采集的方法的点云过滤角度示意图。具体实施方式为了对本专利技术的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本专利技术的具体实施方式。如图1所示，本专利技术提供了一种机载激光雷达自主启停点云采集的方法，包括：从激光雷达获取一帧或数帧的实时点云，根据激光雷达在载体上的安装位置和姿态对该点云进行角度过滤，得到载体下方的实时点云；对过滤后的点云的进行降噪和抽稀处理；根据处理后的点云评估载体的离地距离，鉴于载体起飞前和降落后的离地距离与作业飞行过程中的离地距离的不同，根据测距平均值和均方差估算离地距离；根据离地距离远近和变化判断载体是否已经起飞或降落；其中，起飞前离地距离很小且无变化，起飞过程中离地距离逐渐变大，降落过程中离地距离逐渐变小，降落后离地距离很小且基本无变化；判定载体起飞后自主开始点云采集，判定载体降落后自主停止点云采集。其中，机载激光雷达的载体是无人机和载人飞机。其中，在判断载体是否已经起飞或降落的步骤中，还包括结合POS输出的位置、速度、姿态数据，及IMU与GNSS输出的加速度、角速度、速率和位置数据综合判断载体的运动状态的步骤。其中，在根据激光雷达在载体上的安装位置和姿态对该点云进行角度过滤的步骤中，设定载体正下方的视场角为有效角度范围。其中，在设定载体正下方的视场角为有效角度范围的步骤中，确定有效角度范围的方式为：当载体在水平平整平面静止时，经过角度过滤后的实时点云全部为地面点云，其覆盖面积适中且在载体正下方。在本专利技术具体实施过程中，包括以下步骤：1)根据激光雷达在载体上的安装位置和姿态确定角度过滤范围，使得当载体在水平平整地面静止时，经过角度过滤后的实时点云全部为地面点云，其覆盖面积适中且在载体正下方。如图1点云过滤角度示意图所示，载体正下方的视场角为有效角度范围。2)根据激光雷达在载体上的安装位置和姿态以及角度过滤范围，确定起飞离地距离阈值T0和降落离地距离阈值T1，其中T0>T1。3)从激光雷达获取一帧或数帧实时点云，并对该点云进行角度过滤得到载体正下方的实时点云。4)对过滤后的实时点云进行降噪和抽稀等处理。5)计算处理后的点云的测距平均值A和均方差S，简单地估算离地距离为H＝A+S。6)机载激光雷达设备开机时默认载体停在地面，当离地距离H>T0时开始结合GNSS有效定位高程D，若H>T0持续数秒且D保持增长趋势时，则判定载体已经起飞并主动开始点云采集；在判定起飞后，当离地距离H<T1时开始结合GNSS有效定位，若H<T1持续数秒且GNSS定位位置基本无变化，则判定载体已经降落并主动停止点云采集。区别于现有技术，本专利技术提供了一种机载激光雷达自主启停点云采集的方法，通过激光雷达获取载体下方的实时点云，根据点云评估载体的离地距离，以离地距离的远近和变化判断载体是否已经起飞或降落，判定载体起飞后自主开始点云采集，判定载体降落后自主停止点云采集。可选地，可结合POS或IMU与GNSS的测量数据综合判断载体的运动状态，更准确可靠地判断载体是否已经起飞或降落。通过本专利技术，能够快速实时地判断机载激光雷达载体是否已经起飞或者降落，载体起飞则自主开始点云采集，载体降落则自主停止点云采集，从而实现自动点云采集，提高数据采集作业的自动化程度。上面结合附图对本专利技术的实施例进行了描述，但是本专利技术并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种机载激光雷达自主启停点云采集的方法，其特征在于，包括：/n从激光雷达获取一帧或数帧的实时点云，根据激光雷达在载体上的安装位置和姿态对该点云进行角度过滤，得到载体下方的实时点云；/n对过滤后的点云的进行降噪和抽稀处理；/n根据处理后的点云评估载体的离地距离，鉴于载体起飞前和降落后的离地距离与作业飞行过程中的离地距离的不同，根据测距平均值和均方差估算离地距离；/n根据离地距离远近和变化判断载体是否已经起飞或降落；其中，起飞前离地距离很小且无变化，起飞过程中离地距离逐渐变大，降落过程中离地距离逐渐变小，降落后离地距离很小且基本无变化；/n判定载体起飞后自主开始点云采集，判定载体降落后自主停止点云采集。/n

【技术特征摘要】
1.一种机载激光雷达自主启停点云采集的方法，其特征在于，包括：
从激光雷达获取一帧或数帧的实时点云，根据激光雷达在载体上的安装位置和姿态对该点云进行角度过滤，得到载体下方的实时点云；
对过滤后的点云的进行降噪和抽稀处理；
根据处理后的点云评估载体的离地距离，鉴于载体起飞前和降落后的离地距离与作业飞行过程中的离地距离的不同，根据测距平均值和均方差估算离地距离；
根据离地距离远近和变化判断载体是否已经起飞或降落；其中，起飞前离地距离很小且无变化，起飞过程中离地距离逐渐变大，降落过程中离地距离逐渐变小，降落后离地距离很小且基本无变化；
判定载体起飞后自主开始点云采集，判定载体降落后自主停止点云采集。


2.根据权利要求1所述的机载激光雷达自主启停点云采集的方法，其特征在于，机载激光雷达的载体是...

【专利技术属性】
技术研发人员：戴小晖，姚立，陈正魁，
申请(专利权)人：武汉徕得智能技术有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42