[发明专利]一种偏心双旋轴激光扫描仪

说明书

本发明涉及一种偏心双旋轴激光扫描仪。所述偏心双旋轴激光扫描仪包括：雷达主体部分、偏心轴部分以及抓取部分。本发明将激光雷达中心轴线与扫描仪机身轴线的布置错位放置，保证了在扫描时避免出现了同心双轴扫描仪在扫描过程中绕Z轴扫描的一部分会被机身遮挡而导致扫描场景不全面的问题出现，进一步减少了重复扫描的工作量，提高了工作效率。

技术领域

本发明涉及激光扫描仪技术领域，尤其涉及一种用于三维激光扫描获取高精度高分辨率数字模型的偏心双旋轴激光扫描仪。

背景技术

激光扫描仪广泛用于智慧城市重建、地形测绘、智慧矿井、隧道巡检、战场重建、地下战场、战场侦测、空域探测相关技术领域，尤其是在使用双选轴扫描矫正技术的情况下，能够做到实时、高精度、大视界的精确扫描。

自从1839年由Daguerre和Niepce拍摄第一张像片以来，利用像片制作像片平面图(X、Y)技术一直沿用至今。到了1901年荷兰人Fourcade发明了摄影测量的立体观测技术，使得从二维像片可以获取地面三维数据(X、Y、Z)成为可能。一百年以来，立体摄影测量仍然是获取地面三维数据最精确和最可靠的技术，是国家基本比例尺地形图测绘的重要技术。

随着科学技术的发展和计算机及高新技术的广泛应用，数字立体摄影测量也逐渐发展和成熟起来，并且相应的软件和数字立体摄影测量工作站已在生产部门普及。但是摄影测量的工作流程基本上没有太大的变化，如航空摄影-摄影处理-地面测量(空中三角测量)-立体测量-制图(DLG、DTM、GIS及其他)的模式基本没有大的变化。这种生产模式的周期太长，以致于不适应当前信息社会的需要，也不能满足“数字地球”对测绘的要求。

LIDAR测绘技术空载激光扫描技术的发展，源自1970年美国国家航空航天局。因全球定位系统及惯性导航系统发展，使精确即时定位及姿态确定成为可能。德国Stuttgart大学于1988到1993年间将激光扫描技术与即时定位定姿系统结合，形成空载激光扫描仪（Ackermann-19）。之后，空载激光扫描仪随即发展相当快速，约从1995年开始商业化，已有10多家厂商生产空载激光扫描仪，可选择的型号超过30种（Baltsavias-1999）。研发空载激光扫描仪的原始目的是观测多重反射（multiple echoes）的观测值，测出地表及树顶的高度模型。由于其高度自动化及精确的观测成果用空载激光扫描仪为主要的DTM生产工具。

激光雷达以发射激光束探测目标的位置、速度等特征量。工作原理是向目标发射探测信号(激光束)后将接收到的从目标反射回来的信号(目标回波)与发射信号进行比较,作适当处理后获得目标的有关信息,如目标距离、方位、高度、速度、姿态、甚至形状等参数,从而对飞机、导弹等目标进行探测、跟踪和识别。激光雷达具有波束窄、体积小、非接触测量等特点，可探测云雾、气溶胶、空中风场、空气污染物、温湿度变化等多种参数。它采用光频段进行探测，比毫米波高出几个数量级，探测精度比微波雷达更具优势。因此激光雷达在大气探测、目标捕获等领域具有较广泛的应用前景。由于激光波束窄，通常需要通过扫描来满足探测需求，扫描控制系统成为激光雷达的重要组成部分。研究激光雷达扫描方式及扫描参数，对提高激光雷达探测精度、探测效率、目标捕获概率等具有重要的意义。目前国内外扫常用的激光雷达扫描方式有栅形（Raster）扫描、李萨茹（Lissajo）形扫描、螺旋（Spiral）形扫描、六边形（Hexagon）扫描等。目前，激光雷达由发射，接收和后置信号处理三部分和使此三部分协调工作的机构组成。激光光速发散角小，能量集中，探测灵敏度和分辨率高。多普勒频移大，可以探测从低速到高速的目标。天线和系统的尺寸可以作得很小。利用不同分子对特定波长得激光吸收、散射或荧光特性，可以探测不同的物质成分，这是激光雷达独有的特性。