无人机高密度激光雷达点云平面高程精度检测装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种无人机高密度激光雷达点云平面高程精度检测装置。根据球体球心的真实三维坐标和测量得出的水平托板的真实高程，对有无人机激光点云测得的拟合球体的球心坐标和落在水平托板上激光点的平均高程，进行误差计算，采用相应的平差算法对测区内所有的激光雷达点云进行误差改正，从而提升激光点云的绝对精度。云的绝对精度。云的绝对精度。

【技术实现步骤摘要】
无人机高密度激光雷达点云平面高程精度检测装置


[0001]本技术涉及铁路无人机测绘
，尤其涉及一种无人机高密度激光雷达点云平面高程精度检测装置。

技术介绍

[0002]无人机航测技术特别是无人机激光雷达技术发展迅速，是对传统航空摄影测量手段的有力补充，具有机动灵活、高效快速、精细准确、作业成本低、适用范围广、生产周期短受天气及空域条件影响小等特点，在中小区域和飞行困难地区高精度数据快速获取方面具有明显优势。无人机激光雷达在国土测绘、选线设计、环境监测、应急救灾等方面应用越来越广泛。激光雷达的最大优势在于可以有效地穿透植被，直达地面，获取地面点坐标，并且精度可靠。但是现在常规生产项目激光雷达点云的数据精度主要依赖于集成在无人机上的轻小型POS系统的精度，这种处理方式可以满足 1:2000甚至更小比例尺精度的成果要求，但是对于1:500及更大比例尺地形图测量、纵(横)断面、铁路既有线测绘等高精度应用中，则需要对原始激光点云进行平面高程精度检测及纠正，数据精度才能满足规范需要。
[0003]激光雷达系统是一种集激光、全球导航卫星系统(GNSS)和惯性导航系统(INS) 三种技术于一体的系统，可以获得高精度地形数据。激光雷达系统包括一个激光器和一个接收系统，工作原理是通过激光器产生并发射一束光脉冲，打在物体上并反射回来，最终被接收器所接收。接收器准确测量光脉冲从发射到被反射回收的传播时间，结合从GNSS里得到激光器的位置和从INS里得到的激光发射方向，从而可以计算出每个光斑的三维坐标。因此，激光雷达获取的原始点云数据的精度主要取决于激光本身的测距精度、GNSS和INS的测量精度，以及三者之间的时间同步精度等因素，由于这些因素的影响，原始激光点云会存在一定的系统误差和偶然误差。因此，如何对测量数据进行校正，保证测量数据的准确度，成为急需解决的问题。

技术实现思路

[0004]因此，本技术的目的在于提供一种无人机高密度激光雷达点云平面高程精度检测装置，根据无人机激光雷达点云的数据采集特点，结合相应的数据平差算法研制的平面高程精度检测装置。专门针对无人机高密度激光点云的数据特点研制的，具有良好的检测效果，能够消除激光雷达点云数据的部分系统误差，大幅提升数据的绝对精度，为后续高精度数据成果的制作奠定基础。
[0005]为了实现上述目的，本技术的一种无人机高密度激光雷达点云平面高程精度检测装置，包括三脚架、水平托板、支撑柱和球体；所述三脚架上方固定连接水平托板，所述水平托板中心上方固定设有支撑柱，所述支撑柱的顶部固定安装球体，所述球体的投影面积小于水平托板面积。
[0006]优选的，所述水平托板由多个安装板拼接组装而成。
[0007]在上述任意一项实施例中优选的，每个所述安装板的边沿固定连接伸缩杆的一
端，所述伸缩杆的另一端固定安装在三脚架上。
[0008]在上述任意一项实施例中优选的，所述水平托板和球体上喷涂有增强反射能力的涂色或涂层。
[0009]在上述任意一项实施例中优选的，所述球体底部设有螺纹孔，所述支撑柱顶部设有螺纹，所述球体与支撑柱通过螺纹连接。
[0010]在上述任意一项实施例中优选的，所述水平托板中心下方固定设有高程测量装置。
[0011]在上述任意一项实施例中优选的，所述高程测量装置为卷尺。
[0012]在上述任意一项实施例中优选的，所述水平托板采用亚克力材料制作而成。
[0013]本申请公开的一种无人机高密度激光雷达点云平面高程精度检测装置，相比于现有的技术，至少具有以下优点：
[0014]1、根据球体球心的真实三维坐标和测量得出的水平托板的真实高程，对有无人机激光点云测得的拟合球体的球心坐标和落在水平托板上激光点的平均高程，进行误差计算，采用相应的平差算法对测区内所有的激光雷达点云进行误差改正，从而提升激光点云的绝对精度。
[0015]2、采用多个相同大小的小安装板连接组装形成水平托板，保证大的水平托板的稳定性，可以采用伸缩支撑杆进行支撑固定。
附图说明
[0016]图1为本技术提供的无人机高密度激光雷达点云平面高程精度检测装置结构示意图。
[0017]图2为本技术提供的无人机高密度激光雷达点云平面高程精度检测装置的侧视图。
[0018]图中：1、球体；2、支撑柱；3、水平托板；4、三脚架；5、伸缩杆。
具体实施方式
[0019]以下通过附图和具体实施方式对本技术作进一步的详细说明。
[0020]如图1
‑
2所示，本技术一方面实施例提供的一种无人机高密度激光雷达点云平面高程精度检测装置，包括三脚架4、水平托板3、支撑柱2和球体1；所述三脚架4上方固定连接水平托板3，所述水平托板3中心上方固定设有支撑柱2，所述支撑柱 2的顶部固定安装球体1，所述球体1的投影面积小于水平托板3面积。水平托板3 可以为正方形或者矩形。
[0021]在本实施例中，在校正检测时，首先，将该装置架设在已知控制点上，利用三脚架对中整平后，根据该装置的刚性连接关系，可以求得该球体的球心的真实三维坐标Q1(X,Y,Z)及平面托板的真实高程H1。然后根据激光点云落在球体上只要超过3个点，即可拟合出一个球体，并可求得拟合球体的球心的三维坐标Q2(X,Y,Z)，Q1和 Q2的平面坐标差值即是该处激光点云的平面误差。其次，根据落在平面托板上的激光点，求取这些激光点的平均高程H2，H1和H2的高程差值即是该处激光点云的高程误差。最后，根据测区的大小，均匀布设该检测装置，根据所有装置检测出来的平面和高程误差，采用相应的平差算法对测区内所有的激光雷达点云进行误差改正，从而提升激光点云的绝对精度。
[0022]所述水平托板3由多个安装板拼接组装而成。所述水平托板3采用亚克力材料制作而成。每个所述安装板的边沿固定连接伸缩杆5的一端，所述伸缩杆5的另一端固定安装在三脚架4上。所述水平托板3和球体1上喷涂有增强反射能力的涂色或涂层。所述球体1底部设有螺纹孔，所述支撑柱2顶部设有螺纹，所述球体1与支撑柱2通过螺纹连接。
[0023]所述水平托板3中心下方固定设有高程测量装置。所述高程测量装置为卷尺。
[0024]根据球体球心的真实三维坐标和测量得出的水平托板的真实高程，对有无人机激光点云测得的拟合球体的球心坐标和落在水平托板上激光点的平均高程，进行误差计算，采用相应的平差算法对测区内所有的激光雷达点云进行误差改正，从而提升激光点云的绝对精度。采用多个相同大小的小安装板连接组装形成水平托板，保证大的水平托板的稳定性，可以采用伸缩支撑杆进行支撑固定。
[0025]显然，上述实施例仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本技术创造的保护范围之中。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种无人机高密度激光雷达点云平面高程精度检测装置，其特征在于：包括三脚架、水平托板、支撑柱和球体；所述三脚架上方固定连接水平托板，所述水平托板中心上方固定设有支撑柱，所述支撑柱的顶部固定安装球体，所述球体的投影面积小于水平托板面积。2.根据权利要求1所述的无人机高密度激光雷达点云平面高程精度检测装置，其特征在于：所述水平托板由多个安装板拼接组装而成。3.根据权利要求2所述的无人机高密度激光雷达点云平面高程精度检测装置，其特征在于，每个所述安装板的边沿固定连接伸缩杆的一端，所述伸缩杆的另一端固定安装在三脚架上。4.根据权利要求1所述的无人机高密度激光雷达点云平面高程精度检测装置...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓继伟，聂虎啸，王广帅，王凯，赵海，刘成，张冠军，岳亮，张英杰，高帅，葛玉辉，张文腾，赵罗明，高文峰，
申请(专利权)人：中国铁路设计集团有限公司，
类型：新型
国别省市：