[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

说明书

本发明涉及三维扫描测量技术领域，且公开了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、三维激光雷法模块、光纤惯导系统模块和处理显示模块。本发明通过在基于光纤惯导和三维激光雷达的三维模型建立装置上设计三维激光雷法模块以及光纤惯导系统模块，可对船舶在行驶过程中的自身数据如速度、位置、载体姿态及方位等数据进行测量，同时也可对船舶行驶过程中的周围环境数据进行采集，并通过主控模块内部处理显示模块将三维激光雷法模块和光纤惯导系统模型所采集的数据以三维模型进行呈现，提高船舶在使用过程中安全性的同时，提高测量人员对海洋水底的测量，进而提高后续对海洋资源的开发利用。

技术领域

本发明涉及三维扫描测量技术领域，具体为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。

背景技术

三维激光雷达与雷达工作原理类似，激光雷达通过测量激光信号的时间差和相位差来确定距离，但其最大优势在于能利用多谱勒成像技术，创建出目标清晰的3D图像。激光雷达通过发射和接收激光束，分析激光遇到目标对象后的折返时间，计算出到目标对象的相对距离(下图)，并利用此过程中收集到的目标对象表面大量密集的点的三维坐标、反射率和纹理等信息，快速得到出被测目标的三维模型以及线、面、体等各种相关数据，建立三维点云图，绘制出环境地图，以达到环境感知的目的。由于光速非常快，飞行时间可能非常短，因此要求测量设备具备非常高的精度。从效果上来讲，激光雷达维度(线束)越多，测量精度越高，安全性就越高，而光纤惯导由于其体积小，重量轻和可靠性高的特性，使其适合所有水下载体，具有为载体提供全天候自动导航能及卫星定位功能的作用。

为了保护船舶在海洋行驶过程中的安全及测量船舶自身及周围数据，一般会在船舶上装备定位系统及声呐装置，从而保证船舶在海洋行驶中安全性的同时测量海洋水底情况，从而方便后续对海洋资源的的发展，如水底油矿等，但由于船舶在行驶过程中由于会遇到风浪等情况，单一的定位系统和声呐装置在使用过程中只能检测出船舶的航行、位置及海洋水底构造作用，而无法测量出船舶在使用过程中由于风浪导致的自身倾斜及周围环境数据，使得船舶在行驶过程中基于对风浪大小的错判从而造成一定的危险性，同时由于声呐装置对海洋水底的探测数据存在模糊性，无法使得测量人员直观水底情况，从而造成测量人员对水底情况作出误判的现象。

因此针对上述问题，我们提出一种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。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了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，具备提高船舶在使用过程中安全性的同时，提高测量人员对海洋水底的测量，进而提高后续对海洋资源开发利用的优点。

(二)技术方案

为实现上述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，提高船舶在使用过程中安全性的同时，提高测量人员对海洋水底的测量，进而提高后续对海洋资源开发利用的目的，本发明提供如下技术方案：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、三维激光雷法模块、光纤惯导系统模块和处理显示模块，所述船体上表面固定安装有船桅杆，所述船桅杆顶部固定安装有第一连接法兰，所述第一连接法兰顶部固定安装有第二连接法兰，所述第二连接法兰顶部设置有角度调节装置，所述角度调节装置包括驱动电机，所述驱动电机底部与第二连接法兰顶部固定连接，所述驱动电机输出端固定安装有支撑轴，所述支撑轴顶部固定安装有第一套环，所述第一套环内部滑动连接有第二套环，所述第二套环内部滑动连接有置放盘，所述第一套环的两侧外壁固定安装有摄像仪，所述置放盘上表面中心处固定安装有三维激光雷达，所述船体上表面位于船桅杆的两侧分别安装有光纤惯导系统和主控模块

优选的，所述第二套环上下两侧壁固定安装有第一滑块，所述第一套环内壁开设有第一滑槽，所述第二套环通过第一滑块和第一滑槽与第一套环滑动连接，第二套环可在第一套环内部滑动，从而调整置放盘的横向角度。