[发明专利]用于低空无人航空器的轻小型数字摄影三维激光扫描装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于低空无人航空器的轻小型数字摄影三维激光扫描装置。可应用于航空摄影测量与遥感领域，让航测真正实现全天时、全天候，使航空摄影测量的广泛开展和地理信息的高效获取、有效利用提出新思路和新方法。

背景技术

目前，三维激光扫描技术正处在快速发展阶段，因其具有高效性、非接触性以及穿透性，三维激光雷达被广泛应用于林业调查、农业监测、智慧交通、城市三维重建、数字水利等各领域。现有的机载三维激光雷达测量系统大多只是简单有机组合的一整套系统，由三维激光雷达、数码相机、全球定位系统、组合导航系统、控制终端、电源等模块构成，集成后不仅体积重量较大，而且价格高昂，作业受天气影响非常大。

在这种情况下，适用于无人航空器搭载的轻小型三维激光雷达系统，具有巨大的优势和潜在的应用市场，将无人航空器与小型三维激光雷达、可见光传感器进行高可靠性的高度集成，在采集激光点云数据的同时同步获取影像数据，将影像数据与三维激光点云进行融合处理，可以最大限度的将这种先进的技术应用到各个领域，能很好地得到目标场景的具有真实感的三维模型，这对于农林业调查监测、三维重建、城市建模、环境保护等领域具有重要的意义。

河南四维远见信息技术有限公司提出了一种低空轻小型红外与激光雷达集成系统(专利申请号：201510098692.2)，本发明公开了一种低空轻小型红外与激光雷达集成系统，包括电机、POS系统、供电设备、飞行控制系统、红外相机、机载激光雷达测量仪、存储设备、稳定平台和飞行平台。本发明可应用于航空摄影测量与遥感领域，其不受天气和周边环境的影响，让航测真正实现全天时、全天候。

此外武汉海达数云技术有限公司还提出一种小型无人机机载三维激光测量装置(专利申请号：201520220260.X)，包括装置本体、固定装置、蓄电池、高性能板卡计算机、集成控制模块、GPS模块、惯性导航装置、高清相机及扫描仪。该小型无人机机载三维激光测量装置，实现了真正的一体化，各传感器之间精密、稳定装配成一个整体，不需要频繁标定，测量数据精度高，高智能，点云与全景影像无缝融合，操控方便，易安装。

现有的基于无人航空器的三维激光雷达与可见光传感器的融合方案还存在着一些空白，特别是多传感器的同步控制获取上还没有得到很好的解决，导致数据的后处理融合分析耗时耗力，容易造成人为误差，上述提到的集成装置操作复杂，不易携带，价格昂贵，同步性差，两者在使用上都有着一定的局限性。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种用于低空无人航空器的轻小型数字摄影三维激光扫描装置，克服现有机载三维激光雷达数据单一缺少真实纹理信息，后处理费时费力的情况，解决现有技术所存在的体积较大、重量较重、对作业环境条件要求较高等技术问题，且克服了三维激光点云与影像的同步获取问题，从而使无人航空器搭载多传感器的监测工作变得得心应手，一体化的设计可以极大地降低天气、飞行场地对作业的影响，准确的得到测量数据，提高测量效率；该装置高度集成、体积小、重量轻，可在统一坐标系下实现三维激光点云和高分辨率影像的同步采集，从而有效提高三维点云及影像的获取效率。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种用于低空无人航空器的轻小型数字摄影三维激光扫描装置，包括装置箱体、三维激光雷达模块、高分辨率相机模块、组合导航系统、供电设备、存储模块和控制计算模块；所述组合导航系统、供电设备、存储模块和控制计算模块均安装在所述装置箱体的内部，所述组合导航系统与控制计算模块相连接，所述控制计算模块分别与所述三维激光雷达模块、高分辨率相机模块、存储模块相连接；所述供电设备分别与组合导航系统、高分辨相机模块、三维激光雷达模块、存储模块相连接；所述高分辨相机模块、三维激光雷达模块分别与组合导航系统相连接；所述高分辨相机模块设在所述装置箱体底部的固定基座上；所述三维激光雷达模块设置在所述装置箱体前面的固定基座上。