機(jī)載激光雷達(dá)飛行動態(tài)標(biāo)校關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、機(jī)載激光雷達(dá)測量是20世紀(jì)80年代興起的一種獲取三維坐標(biāo)的技術(shù)，具有主動式、非接觸、全天時、快速度、高效率的特點(diǎn)。機(jī)載激光雷達(dá)主要應(yīng)用于生成數(shù)字高程模型和數(shù)字表面模型，并成功應(yīng)用到三維城市重建，電力線分布成圖、森林地圖繪制、城市區(qū)域測繪、水資源管理和鐵路測量等領(lǐng)域。
　　安置角偏差是機(jī)載激光雷達(dá)測量系統(tǒng)存在的最大誤差源。對安置角偏差的標(biāo)定不能在地面完成，必須采用飛行動態(tài)標(biāo)校的方法，對飛行掃描數(shù)據(jù)進(jìn)行處理后才能確定。國外已有較成熟的

2、標(biāo)校方法，但是作為商業(yè)機(jī)密，其核心技術(shù)不會公開。本文著眼于保障國產(chǎn)機(jī)載激光雷達(dá)的測量精度，研究了飛行動態(tài)標(biāo)校的關(guān)鍵技術(shù)。具體內(nèi)容如下：
　　1.介紹了機(jī)載激光雷達(dá)測量系統(tǒng)的產(chǎn)生背景，對目前國內(nèi)外機(jī)載激光雷達(dá)測量系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀和標(biāo)校技術(shù)進(jìn)行了總結(jié)。介紹了機(jī)載激光雷達(dá)的系統(tǒng)組成及其功能。根據(jù)激光雷達(dá)對地定位的誤差方程，定量分析了安置角偏差對精度的影響。闡述了飛行動態(tài)標(biāo)校的基本原理及方法。
　　2.提出了使用金字塔定標(biāo)器標(biāo)定航向安

3、置角偏差的方法。完成了金字塔形狀的五面體人工輔助定標(biāo)器的結(jié)構(gòu)設(shè)計并闡述了定標(biāo)器設(shè)計的原理。從定標(biāo)器的面積、激光束入射角、激光點(diǎn)云分布、激光光斑形變幾個方面論證了定標(biāo)器設(shè)計的合理性。針對制作的定標(biāo)器，借鑒了模型匹配的思想，以最小法向距離為準(zhǔn)則，設(shè)計了提取定標(biāo)器特征點(diǎn)的算法。進(jìn)行地面半實(shí)物仿真實(shí)驗(yàn)和飛行掃描試驗(yàn)，證明了定標(biāo)器結(jié)構(gòu)設(shè)計的合理性。使用實(shí)測飛行數(shù)據(jù)驗(yàn)證了定標(biāo)器特征點(diǎn)提取算法的可行性。
　　3.設(shè)計了利用屋脊線自動分離俯仰向安

4、置角偏差的算法。對標(biāo)定俯仰向安置角偏差過程中需要獲取的屋脊線特征設(shè)計了提取的算法。分五步實(shí)現(xiàn)了屋脊線的提取和俯仰向安置角偏差的計算。
　　4.提出了利用T字結(jié)構(gòu)房屋標(biāo)定航向安置角偏差的方法。指出利用T字交點(diǎn)作為同名點(diǎn)使用，設(shè)計了計算交點(diǎn)坐標(biāo)的算法，使用實(shí)測飛行數(shù)據(jù)驗(yàn)證了算法的可行性。
　　5.設(shè)計了利用平直道路自動分離側(cè)滾向安置角偏差的算法。分別使用最小二乘平面擬合法、特征值最小二乘平面擬合法，帶刪除點(diǎn)的特征值最小二乘平面擬