[发明专利]三维扫描激光雷达坐标误差修正方法

权利要求书

1.三维扫描激光雷达坐标误差修正方法，其特征在于：

S1:建立被测点的三维坐标与三维扫描激光雷达采集的被测点的方位角度、俯仰角度和距离之间的理论计算模型；设被测点的三维坐标为(x，y，z)，三维扫描激光雷达获取的被测点的方位角度、俯仰角度、距离分别为α、β、L；

S2:分析测量误差来源：

所述三维扫描激光雷达的组成模块包括：激光测距模块、方位角测量模块、俯仰角测量模块和反射镜模块；误差来源包括上述各组成模块的安装误差；令所述三维扫描激光雷的每个组成模块在安装时均引入六项安装误差，分别为实际安装位置与理论位置在三轴坐标系中三个方向的偏差和三个方向的偏角；所述误差因子还包括：方位角自身测量误差，俯仰角自身测量误差；则误差因子包括26项；

S3：建立误差模型：

分析步骤S2中得到的每项误差与被测点三维坐标的关系，建立包含N项误差因子、方位角、俯仰角、距离的三维直角坐标的计算表达式，即误差模型；

该误差模型建立了五个坐标系，分别标识为坐标系0、1、2、3和4；其中，坐标系0是三维扫描激光雷达的基准坐标系，坐标系1是方位角测量模块坐标系，坐标系2是俯仰角测量模块坐标系，坐标系3是反射镜模块坐标系，坐标系4是激光测距模块坐标系；每个坐标系为对应模块的安装基准，因此，每个坐标系的安装误差即为整个误差模型的组成部分；L₁、L₂、L₃以及l₂体现了各模块理论安装位置之间的相对位置关系，其中L₁为激光测距模块与方位角度测量模块竖直方向上的之间的理论安装距离，L₂为方位测量模块与俯仰角度测量模块在水平方向上的理论安装距离，L₃为方位测量模块与俯仰角度测量模块在竖直方向上的理论安装距离，l₂为俯仰角度测量模块与反射镜模块在水平方向之间的理论安装距离；考虑误差后的三维坐标表达，即误差模型为：

其中δχ表示所有引入的误差因子，f’(δχ)是跟误差因子有关的解析表达式，¹δx、¹δy、¹δz、¹δα、¹δβ、¹δγ分别表示方位角测量模块的六项安装误差；²δx、²δy、²δz、²δα、²δβ、²δγ分别表示俯仰角测量模块的六项安装误差；³δx、³δy、³δz、³δα、³δβ、³δγ分别表示反射镜模块的六项安装误差；⁴δx、⁴δy、⁴δz、⁴δα、⁴δβ、⁴δγ分别表示激光测距模块的六项安装误差；δ_θ1表示方位角自身测量误差为，δ_θ2表示俯仰角自身测量误差；

S4：求解误差模型：

在所述三维扫描激光雷达的测量距离、方位角、俯仰角的全量程范围内设置标定点组，所述标定点组中标定点的个数不小于N；通过所述三维扫描激光雷达获取每个标定点的距离值、方位角度值、俯仰角度值；同时利用高精度坐标测量设备对标定点组中每个标定点进行测量，获取每个标定点的三维坐标；

然后将高精度测量仪器得到的每个标定点的三维坐标和三维扫描激光雷达测量的每个标定点距离、方位角、俯仰角的代入到步骤S3建立的误差模型中，求解误差模型中的各项误差因子，进而得到修正后的三维坐标计算公式；

S5：坐标修正：将被测点的距离、方位角度、俯仰角度代入步骤S4中得到的修正后的三维坐标计算公式中实现对三维扫描激光雷达三维测量坐标的修正。

2.如权利要求1所述的三维扫描激光雷达坐标误差修正方法，其特征在于：所述步骤S1中：

理论计算模型为：

记理论计算模型为P(x，y，z)＝f(α,β,L)。

3.如权利要求1所述的三维扫描激光雷达坐标误差修正方法，其特征在于：所述步骤S4中采用的高精度坐标测量为激光跟踪仪。