[发明专利]基于光纤惯导和三维激光雷达的三维模型建立装置及建立方法

权利要求书

1.基于光纤惯导和三维激光雷达的三维模型建立装置，包括船体(1)、三维激光雷法模块、光纤惯导系统模块和处理显示模块，其特征在于：所述船体(1)上表面固定安装有船桅杆(2)，所述船桅杆(2)顶部固定安装有第一连接法兰(3)，所述第一连接法兰(2)顶部固定安装有第二连接法兰(4)，所述第二连接法兰(4)顶部设置有角度调节装置(5)，所述角度调节装置(5)包括驱动电机(501)，所述驱动电机(501)底部与第二连接法兰(4)顶部固定连接，所述驱动电机(501)输出端固定安装有支撑轴(502)，所述支撑轴(502)顶部固定安装有第一套环(503)，所述第一套环(503)内部滑动连接有第二套环(504)，所述第二套环(504)内部滑动连接有置放盘(505)，所述第一套环(503)的两侧外壁固定安装有摄像仪(506)，所述置放盘(505)上表面中心处固定安装有三维激光雷达(6)，所述船体(1)上表面位于船桅杆(2)的两侧分别安装有光纤惯导系统(7)和主控模块(8)。

2.根据权利要求1所述的基于光纤惯导和三维激光雷达的三维模型建立装置，其特征在于：所述第二套环(504)上下两侧壁固定安装有第一滑块，所述第一套环(504)内壁开设有第一滑槽，所述第二套环(504)通过第一滑块和第一滑槽与第一套环(503)滑动连接。

3.根据权利要求2所述的基于光纤惯导和三维激光雷达的三维模型建立装置，其特征在于：所述置放盘(505)前后侧壁固定安装有第二滑块，所述第二套环(504)内壁开设有第二滑槽，所述置放盘(505)通过第二滑块和第二滑槽与第二套环(504)滑动连接。

4.根据权利要求1所述的基于光纤惯导和三维激光雷达的三维模型建立装置，其特征在于：所述摄像仪(506)与主控模块(8)电性连接。

5.根据权利要求1所述的基于光纤惯导和三维激光雷达的三维模型建立装置，其特征在于：所述三维激光雷法模块包括激光发射模块、扫描系统模块、激光接收模块和信息处理模块，所述激光发射模块由发射光学系统、光束控制器、激光调制器、激光器和激励源所构成，其中激励源周期性地驱动激光器，发射激光脉冲，激光调制器通过光束控制器控制发射激光的方向和线数，最后通过发射光学系统，将激光发射至目标物体，从而实现测量。

6.根据权利要求5所述的基于光纤惯导和三维激光雷达的三维模型建立装置，其特征在于：所述激光接收模块由接收光学系统和光电探测器所构成，所述信息处理模块由信号放大器和信息处理所构成，其中光电探测器接受目标物体反射回来的激光，产生接收信号；信息处理系统中接收信号经过信号放大器放大处理和数模转换，经由信息处理计算，获取目标表面形态、物理属性等特性，最终建立物体模型。

7.根据权利要求5所述的基于光纤惯导和三维激光雷达的三维模型建立装置，其特征在于：所述扫描系统模块为机械旋转型，扫描系统模块负责以稳定的转速旋转起来，实现对所在平面的扫描，并产生实时的平面图信息。

8.根据权利要求1所述的基于光纤惯导和三维激光雷达的三维模型建立装置，其特征在于：所述光纤惯导系统模块包括加速度计模块和陀螺仪模块和控制显示模块，所述加速度计模块由导航计算模式所构成，其中导航计算模块用于计算载体的速度及位置，所述陀螺仪模块由姿态矩阵模块、姿态矩阵计算模块和姿态角计算模块所构成，其中姿态矩阵模块、姿态矩阵计算模块和姿态角计算模块起到计算载体姿态和方位的作用。

9.根据权利要求1所述的基于光纤惯导和三维激光雷达的三维模型建立装置，其特征在于：所述控制模块(8)包括控制显示模块，其中控制显示模块起到三维激光雷法模块和光纤惯导系统模块所传输的载体周围环境及载体速度、位置、姿态和方位信息的整合，并将整合后的信息通过控制模块(8)转换成所需三维模块图。

10.根据权利要求1-9所述的基于光纤惯导和三维激光雷达的三维模型建立方法，其特征在于：包括以下具体步骤：

步骤一：当船舶在行驶过程中，船上工作人员可通过主控模块(8)启动三维激光雷达(6)和光纤惯导系统(7)，通过三维激光雷达系统模块内部激光发射模块和激光接收模块对船舶行驶过程中的周围环境数据进行测量，并转换成信息处理模块所需的电信号，并通过信息处理模块对所接收的电信号进行计算，从而获取目标表面形态、物理属性等特性，最终建立物体模型，并通过和光纤惯导系统模块内部加速度计模块和陀螺仪模块对船舶行驶过程对船舶速度、位置、姿态和方位信息进行收集，从而获取船舶在行驶过程中的物体模型；

步骤二：当船舶在使用过程中遇到风浪原因导致倾斜时，此时置放盘(505)通过前后侧壁安装的第二滑块及第二套环(504)内壁开设的第二滑槽，从容使得置放盘(505)可在第二套环(504)内部滑动，同理第二套环(504)可通过上下侧壁所安装的第一滑块以及第一套环(503)内壁开设有的第一滑槽，在第一套环(503)内壁滑动，从而保证当船舶在行驶过程中，由于风浪倾斜时，保持置放盘(505)与地面垂直分布。