[发明专利]一种多法向平面的多元线阵探测成像激光雷达的检校方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种雷达的检校方法，尤其是涉及一种多法向平面的多元线阵探测成像激光雷达的检校方法。

背景技术

三维成像激光雷达具有三维轮廓和外貌成像能力，可获取目标的多种图像，如距离像、强度像和距离-角度像等，具有高的距离和角度分辨率，图像特征稳定，抗干扰能力强，抗目标隐身能力强。多元线阵探测成像激光雷达采用线阵探测器接收，每次可获得一列16个位置的距离和回波强度数据，通过推扫或二维光机扫描实现所有像素数据的采集，最终获得多个激光点和强度影像，其成像速率远高于单元探测器二维扫描成像技术，且由于线阵探测器产品较丰富、阵元数目多，能获得较高分辨率图像,是一种颇具优势和潜能的成像探测技术，适合于精确的避障、导航、制导、着陆落点选择、航天器空间交会对接，对地遥感观测、地形测绘、无人车和机器人的避障、导航等，在军民两大领域均具有广阔的发展前景和应用需求。多元线阵探测成像激光雷达在测量过程中受到多种误差因素的影响，包括多个激光测距误差、测角误差和其他误差等。为了保证数据质量，必须对影响多元线阵探测成像激光雷达成像质量的误差因素进行建模，计算相关误差，提高多元线阵探测成像激光雷达的质量。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种全参数检校模型、简化检校实验场建立、实验结果精确的多法向平面的多元线阵探测成像激光雷达的检校方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种多法向平面的多元线阵探测成像激光雷达的检校方法，包括以下步骤：

1)获取多个不同方位的平面靶板的高精度观测数据，拟合靶板平面方程；

2)通过多元线阵探测成像激光雷达获取检校区域内多个平面靶板的点云数据，包括多元距离和角度的极坐标值，对点云数据进行预处理，建立基于多法向平面的多元激光雷达系统误差检校模型；

3)根据基于多法向平面的多元激光雷达系统误差检校模型，对多元线阵探测成像激光雷达的系统误差和外方位元素进行迭代平差解算，得到初步系统误差检校参数；

4)对初步系统误差检校参数进行粗差剔除，根据平差结果的残差分布进行统计分析，判断是否含有大于给定阈值的观测值，若是，则将粗差值剔除并返回步骤3)，若否，则进行步骤5)；

5)根据改正后的点云数据与靶板平面方程的距离偏差值评定粗差剔除后的初步系统误差检校参数的精度，得到最终检校参数。

所述的步骤1)具体包括以下步骤：

11)通过高精度全站仪对靶板平面进行观测，获取平面上均匀分布离散点的高精度三维空间坐标；

12)利用最小二乘法对三维空间坐标拟合得到靶板平面方程。

3所述的步骤2)中的预处理为将点云数据在激光扫描坐标系下的极坐标值(x',y',z')转换为基于全站仪直角坐标系的直角坐标值(X'，Y'，Z')，所述的点云数据的极坐标值包括径向距离、水平角和垂直角，并依据点云的各平面归属情况，对点云数据进行分割提取，建立识别编号。

所述的点云数据的极坐标值转换为直角坐标值(X'，Y'，Z')的公式为：