[发明专利]机载激光雷达光束指向标定方法、系统及激光光斑探测器

说明书

本发明公开了一种机载激光雷达光束指向标定方法、系统及激光光斑探测器。该方法包括：步骤1，在激光雷达的扫描视场布设激光光斑探测器，激光光斑探测器包括探测器组和探测器组支撑框；步骤2，在水平方向和/或垂直方向上移动该探测器组，探测该激光雷达的激光光斑的边缘，确定该激光光斑的中心位置；步骤3，测量该中心位置的空间坐标，采集激光雷达针对中心位置的激光测量数据；在激光雷达的扫描视场内改变激光光斑探测器的位置，执行步骤2‑3，使激光光斑探测器探测到扫描视场内的不同激光光斑；步骤4，根据激光光斑的中心位置的空间坐标和激光测量数据，利用激光雷达光束指向模型，解算该激光雷达的标定参数，实现机载激光雷达光束指向标定。

技术领域

本发明涉及机载激光雷达的光束指向标定，特别是涉及一种机载激光雷达光束指向标定方法、系统及激光光斑探测器。

背景技术

机载激光雷达是一种远距离、高精度获取地理空间信息的传感器，光束指向精度是影响机载激光雷达获取空间信息精度的关键因素，因此必须在出厂前进行激光雷达光束指向的精确标定。

机载激光雷达标定方法分为地面标定和机载标定，由于机载激光雷达多使用可见光以外的红外波段，裸眼无法识别激光光斑位置，地面标定时多通过红外探测片探测激光光束指向和光斑位置；机载飞行标定时通过布设大尺寸的地面标志或模型靶标，解算点云后提取靶标的特征点空间坐标，实现激光雷达标定。在远距离或太阳散射光影响下，地面标定很难识别和确定激光光斑的位置；故而在太近的距离下进行机载激光雷达光束指向标定，光束指向标定精度无法满足激光雷达机载作业的要求。采用机载标定的成本较高，且姿态测量精度和激光光斑位置测量精度直接影响光束指向标定结果。

发明内容

本发明公开了一种机载激光雷达光束指向标定方法，可以实现机载激光雷达的光束指向的精确标定，有效提高激光雷达的目标测量精度。

本发明使得激光光斑探测不受太阳散射光、探测距离和裸眼识别受限等因素影响。

本发明通过在长度和宽度满足标定精度要求的室内或室外标定场，架设激光光斑探测器，搜索激光光斑的范围和中心位置，布设反射标识并测量其中心位置的坐标，采集反射标识处的激光测量数据；建立严格的机载激光雷达光束指向和测距模型，通过测量的光斑中心的空间坐标和解算的激光测量坐标，计算激光雷达标定参数，实现机载激光雷达的光束指向精确标定。

本发明公开了一种机载激光雷达光束指向标定方法，包括：

步骤1，在激光雷达的扫描视场内布设激光光斑探测器，所述激光光斑探测器包括可移动的探测器组和探测器组支撑框；

步骤2，通过在水平方向和/或垂直方向上移动该探测器组，探测该激光雷达的激光光斑的边缘，并确定该激光光斑的中心位置；

步骤3，测量该激光光斑的中心位置的空间坐标，采集激光雷达针对该中心位置的激光测量数据；

在激光雷达的扫描视场范围内改变该激光光斑探测器的位置，执行步骤2-3，使该激光光斑探测器探测到扫描视场内的不同激光光斑；

步骤4，根据该激光光斑的中心位置的空间坐标和该激光测量数据，利用激光雷达光束指向模型，解算该激光雷达的标定参数，实现机载激光雷达光束指向标定。

步骤2通过移动该探测器组支撑框和探测器组，确定该激光雷达的扫描面和激光光斑位置。

步骤2通过水平方向移动该探测器组的垂直探测器组，探测该激光光斑的左边缘和右边缘；通过垂直方向移动水平探测器组，探测该激光光斑的上边缘和下边缘；记录左右边缘和上下边缘在该探测器组支撑框的标尺位置，确定该激光光斑的中心位置。

该激光光斑探测器还包括可移动的反射标识支架，步骤3进一步包括：