[发明专利]多光谱激光雷达系统及其工作方法

权利要求书

1.一种多光谱激光雷达系统，其特征在于，包括激光雷达、多光谱相机、组合惯导、机载控制器、电源模块、卫星定位天线和挂载装置，所述激光雷达用于获取三维空间数据，所述多光谱相机用于获取不同谱段特征的光谱数据，所述激光雷达和多光谱相机通过组合惯导集成，所述组合惯导为激光雷达和多光谱相机同步授时，以保证激光雷达点云数据与多光谱影像数据同步，所述机载控制器控制激光雷达、多光谱相机协同工作完成数据采集，并保存组合惯导数据，所述电源模块为系统供电，所述卫星定位天线通过馈线连接组合惯导，以实时接收卫星信号并传给组合惯导，组合惯导实时记录多光谱激光雷达系统的位置和姿态。

2.根据权利要求1所述的多光谱激光雷达系统，其特征在于，所述组合惯导主要由惯性传感器和板卡接收机组成，所述卫星定位天线通过馈线连接板卡接收机，以实时接收卫星信号，并传给板卡接收机实时记录卫星定位数据，所述组合惯导实时记录多光谱激光雷达系统的姿态，所述组合惯导通过USB或无线方式进行外部配置以及所存储数据的传输，所述组合惯导通过串口和PPS信号线与激光雷达连接，以为激光雷达提供空间位姿数据和同步时间戳。

3.根据权利要求1所述的多光谱激光雷达系统，其特征在于，所述机载控制器通过网络接口与激光雷达通信，以对激光雷达进行参数配置、状态查询与控制以及数据采集，所述机载控制器通过串口与组合惯导通信，以实时存储组合惯导数据。

4.根据权利要求1所述的多光谱激光雷达系统，其特征在于，所述电源模块包括供电电池和电压转换模块，所述供电电池通过供电接口接入系统，为激光雷达、组合惯导和机载控制器供电，并经电压转换模块连接多光谱相机，以为其供电。

5.根据权利要求1所述的多光谱激光雷达系统，其特征在于，还包括底部中空的壳体，所述多光谱相机、组合惯导、机载控制器和电源模块通过安装架安装于壳体内侧，所述多光谱相机的拍摄方向朝下，所述激光雷达安装于壳体外旁侧；所述卫星定位天线和挂载装置设于壳体外侧，所述壳体上设有天线接口，所述馈线通过天线接口连接卫星定位天线与组合惯导。

6.根据权利要求5所述的多光谱激光雷达系统，其特征在于，所述挂载装置经减震器与壳体连接。

7.根据权利要求1所述的多光谱激光雷达系统，其特征在于，包括天线固定杆，所述天线固定杆安装于挂载装置上，所述卫星定位天线安装于天线固定杆外端部，并经馈线连接组合惯导。

8.根据权利要求1所述的多光谱激光雷达系统，其特征在于，所述挂载装置为快拆结构，所述挂载装置上设有滑块，所述滑块与飞行器挂载架上的滑轨相配合，并在两者配合后通过手拧螺钉进行限位，以实现挂载装置与飞行器的快速装拆。

9.根据权利要求1-8任一项所述多光谱激光雷达系统的工作方法，其特征在于，包括以下步骤：

1）系统开始工作后，通过卫星定位天线实时接收卫星信号并传给组合惯导，组合惯导实时记录多光谱激光雷达的位置和姿态；

2）激光雷达发射脉冲信号，获取三维空间数据和回波信号强度信息，并实时接收组合惯导的卫星定位位置和时间戳；多光谱相机获取地物的光谱信息；

3）机载控制器分别与激光雷达、多光谱相机以及组合惯导通信，控制它们协同工作，并保存点云数据、光谱数据和组合惯导数据；

4）工作完成后，导出点云数据、光谱数据和组合惯导数据，以进行数据处理；然后关闭系统，停止工作。

10.根据权利要求9所述的多光谱激光雷达系统的工作方法，其特征在于，所述步骤4中，按如下方法进行数据处理：

对惯导数据进行处理，得到空间位姿数据；

对点云数据进行预处理，然后结合空间位姿数据处理点云数据，得到LAS文件；

对光谱数据进行拼接处理，并对拼接影像进行地物分类，得到影像分类信息；

融合LAS文件和影像分类信息，得到最终分类完成的LAS文件。