基于国产机载LiDAR系统安置角误差检校研究

摘要

机载激光扫描(Light Detection And Ranging，LiDAR)是一种不需要接触目标物体，而直接快速获取被探测物体三维坐标信息的技术。由于激光本身最大的特点就是具有较高的测量精度，从技术融合角度来说机载LiDAR并不是只有激光扫描仪，而是以激光雷达传感器为核心，与其他多种传感器（例如：组合导航系统、GNSS定位系统、陀螺稳定座驾、数字航测相机、多光谱成像仪等部件）进行有效集成[1]。 考虑到机载LiDAR系统的构成复杂，是由多个传感器组成，在集成过程中设备安置角误差是影响整套系统对地定位精度的主要因素[2,3,4]。本论文就是基于课题组所研制的新型国产激光扫描仪，设计了不同的飞行检校方案，并进行了实地飞行试验，在此基础上优化提出了一种利用特征地物快速、简便的解算安置角误差的方法。本论文所进行的主要科研内容如下： （1）对国内外机载LiDAR系统安置角误差检校方案进行研究和学习，讨论了其安置角误差检校的目的与意义，并结合科研项目，提出了一种基于特征地物快速、简便的检校方案； （2）阐述了国产机载LiDAR系统的构成、激光扫描仪的对地定位原理、集成系统数据采集工作流程及机载LiDAR技术所独有的优势。 （3）对国产机载 LiDAR系统的各类误差来源进行了分析，主要对其中的最大系统误差-安置角误差进行了研究。 （4）通过对三门峡、新乡检校飞行试验进行总结、归纳，优化设计了一种简便快捷的安置角误差检校方案，并对检校原理的公式进行了推导。在平顶山进行了优化后的实地检校飞行试验，利用地面布设的靶标，分别对检校前后得激光点云数据进行了精度评定。 （5）通过具体工程任务来对检校场求得的安置角误差结果进行精度验证，将检校后的数据进行成果制作，得到高精度的测量结果。说明该简便快捷的检校方式是可行的。加上机动性较强的飞行器，该国产机载激光雷达系统具有广阔的应用前景。

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第一章 绪论

1.1 引言

1.2 国内外机载LiDAR系统安置角误差检校研究现状

1.3 本文主要研究内容

第二章 机载LiDAR系统

2.1 机载LiDAR系统组成

2.2 机载LiDAR系统对地定位原理

2.3 机载LiDAR系统工作流程及数据处理

2.4 机载LiDAR系统的特点

2.5 本章小结

第三章 机载LiDAR系统的误差来源分析

3.1 机载 LiDAR系统观测误差来源分析

3.2 集成误差定性与定量分析

3.3 本章小结

第四章 机载LiDAR系统安置角误差检校

4.1 检校原理

4.2 航飞参数设计

4.3 数据检查与处理

4.4 本章小结

第五章 机载LiDAR系统应用试验分析

5.1 航摄准备

5.2 航空摄影

5.3 数据处理

5.4 精度分析

5.5 本章小结

第六章 总结与展望

6.1 总结

6.2 展望

参考文献

个人简介及攻读硕士期间的主要研究成果

致谢