[发明专利]用于飞行器的激光散斑系统和方法

权利要求书

1.一种用于配准多个点云的系统，所述系统包括：

散斑发生器，用于将第一激光散斑图案投射到表面上；

至少一个三维扫描仪即3D扫描仪，其耦合到具有漫射器和面向下的相机的飞行器，用于扫描所述表面，其中所述至少一个3D扫描仪经配置以生成所述表面的多个点云并且对所述第一激光散斑图案的至少一部分进行成像；以及

处理器，与所述至少一个3D扫描仪通信地耦合以至少部分地基于所述第一激光散斑图案配准所述多个点云以生成所述表面的3D模型，其中所述面向下的相机与所述处理器通信地耦合，并且所述面向下的相机经配置以对所述漫射器的第一表面进行成像。

2.根据权利要求1所述的系统，其中所述散斑发生器包括生成激光束的激光源以及用于将所述激光束衍射成多级的多个激光束的光学元件，其中所述多个激光束限定所述第一激光散斑图案。

3.根据权利要求1所述的系统，其中所述散斑发生器经配置以将第二激光散斑图案投射到所述漫射器的第二表面上。

4.根据权利要求1所述的系统，其中所述处理器经配置以通过从所述第一激光散斑图案中选择多个随机最近邻点来识别散斑图案。

5.根据权利要求4所述的系统，其中所述处理器经配置以将所述散斑图案与多个已知散斑图案进行比较以从所述多个已知散斑图案中识别最佳匹配散斑图案。

6.根据权利要求5所述的系统，其中所述散斑发生器的物理位置是已知的，并且所述处理器经配置以至少部分地基于所述最佳匹配散斑图案相对于所述散斑发生器定位所述飞行器。

7.根据权利要求1所述的系统，其中所述处理器经配置以至少部分地基于所述第一激光散斑图案执行所述多个点云的粗略配准。

8.根据权利要求7所述的系统，其中所述处理器经配置以使用一个或多个算法来执行所述多个点云的精细配准以最小化两个云点之间的差异。

9.一种用于识别着陆区内的飞行器的触地区的系统，其中所述飞行器包括具有第一表面和第二表面的不透明漫射器，其中所述不透明漫射器的所述第二表面是其上投射有激光散斑图案的表面，所述系统包括：

散斑发生器，其定位在所述着陆区处以将激光散斑图案投射到表面上，其中所述散斑发生器包括生成激光束的激光源以及将所述激光束衍射成多级的多个激光束的光学元件，其中所述多个激光束限定所述激光散斑图案；

至少一个光学捕获设备，其与所述飞行器耦合，其中所述至少一个光学捕获设备经配置以对投射到所述表面上的所述激光散斑图案的至少一部分进行成像，所述至少一个光学捕获设备是面向下的相机，其经配置以对所述不透明漫射器的所述第一表面进行成像以捕获投射在所述第二表面上的所述激光散斑图案；以及

处理器，其与所述至少一个光学捕获设备通信地耦合以至少部分地基于所述激光散斑图案的所述至少一部分在所述着陆区内相对于所述触地区定位所述飞行器。

10.根据权利要求9所述的系统，其中所述飞行器的所述第一表面位于第一平面中以及所述飞行器的所述第二表面位于第二平面中，所述第二平面基本平行于所述第一平面。

11.根据权利要求9所述的系统，其中所述处理器经配置以生成至少部分地基于所述激光散斑图案的所述至少一部分以使所述飞行器在所述触地区着陆的指令。

12.根据权利要求9所述的系统，其中所述处理器经配置以至少部分地基于已知坐标系中的所述激光散斑图案方位来确定所述飞行器的横向位置。

13.根据权利要求9所述的系统，其中所述激光散斑图案包括多个点，并且所述处理器经配置以：(1)通过测量所述多个点中的至少一个的直径来确定所述激光散斑图案的点尺寸；或者(2)通过测量所述多个点中的至少两个点之间的距离来确定点距离。