机载激光雷达系统集成标定及应用

291874.966 4225611.27 51.5 291874.908 4225611.135 51.537 -0.058 0.135 -0.037
7
291871.828 4225622.647 51.53 291871.796 4225622.527 51.537 -0.032 -0.120 0.007
北科天绘机载LiDAR系统 集成\标定及应用
集成关键技术
多元传感器时间 同步技术
• 激光扫描仪、摄影相机、惯性测量单元间的时间同步； • PPS秒脉冲+UTC时间信号的时间同步技术；
激光扫描仪单机 标定技术
• 激光扫描仪测距加乘常数、测距强度标定技术； • 激光扫描仪测角几何标定技术；
系统集成标定技 术
什么是集成标定？
• 确定多元传感器之间相对几何关系的过程； • LiDAR安置角及偏心距、相机外方位元素；
集成标定场的选择
• 人工布设标志点的标定场； • 柏油马路、停车场，或者具有喷绘标志的机场跑道；
人工标志的布设
• 布设不少于18个人工标志，其中9个参与计算9个检核； • 覆盖激光扫描70°视场角；
飞行航高300m，经过标定后的点云与影像匹配 中误差25cm，优于两倍的网格密度。
来自百度文库
No.
X
Y
dX/m dY/m dXY/m
1
434874.120 4460023.190 0.13
-0.12
0.18
2
434874.030 4460032.540 0.08
0.15
0.17
3
434864.840 4460036.070 0.09
精度高 扫描速度快 大比例尺成图
系统轻巧 灵捷作业 经济性
定制化的LiDAR系统集成
名称
E+AP激光电 力巡检系统 （28kg）
E+RA激光电 力巡检系统 （15kg）
产品
传感器
定制雷达AP0500 工业相机 高精度惯导 环境变量传感器 定制化软件配套 集成控制柜
特色
定制化：硬件+软件 大视场：完整电力走廊 倾斜扫描：侧面信息 高点频：清晰描述
飞行航线设计
• 平行航线飞行、往返飞行、井字飞行； • 不同航高航线飞行；
集成标定参数计算
• 人工标志提取、自然地物坐标提取； • LiDAR安置角及偏心参数计算、相机外方位元素计算；
不合 格
单机出厂
单机功能性测试
单机标定
合格
系统集成
集成标定
合格
精度报告及参数
精度飞行验证
合格
系统出厂
不合 格
不合 格
4
291943.91 4225584.53 51.41 291943.955 4225584.45 51.434 -0.045 0.08 -0.024
5
291877.88 4225591.92 51.42 291878.02 4225591.81 51.333 -0.140 0.110 0.087
6
统计
平均值m 中误差m
0.058 0.045
0.109 0.033 0.05 0.028
飞行高度300m，GNSS信号良好情况下，系统精度轻松达到： 平面：<5cm高程：<3cm
点云与影像匹配误差
同名点选择： ➢ 人工布设标志板（中心全反射片5cm×5cm）； ➢ 自然地物（房角、斑马线、电力塔脚点等）；
标定场的布设
为了保证系统出厂标定的精度，选择机场跑道及人工布设标志板结合的集成标定环境。
控制点坐标提取
每 个 标 志 板 上 要 求 不 少 于 个 激 光 脚 点
8
激光精度评定
点号 1 2
RTK测量点
X
Y
292004.18
4225575
292007.56 4225602.16
Z 51.46 51.41
AP0500激 光雷达系统 （18kg）
激光雷达AP0500 工业相机/民用相机 惯导系统 集成控制单元
SKY-Lark无 人机雷达系
统 （7.0 kg）
激光雷达AP0300 惯性测量单元 uIMU 索尼a7相机 BD970板卡+AV37天线
特色
配置高、精度高 作业效率高 大面积作业
• 激光扫描仪与位置姿态测量系统飞行标定技术； • 摄影测量相机与位置姿态测量系统飞行标定技术
协同控制存储技 术
• 多传感器协同控制监控监控技术； • 多元传感器的数据存储技术；
典型LiDAR系统集成
名称
AP3500激 光雷达系统 （45kg）
产品
传感器
激光雷达AP3500 工业相机 高精度惯导 稳定平台 集成控制单元
Lidar测量点
x
y
z
292004.118 4225575.189 51.446
292007.529 4225602.12 51.389
x' 0.063 0.031
DELT
y'
z'
-0.189 0.014
0.040 0.021
3
291961.83 4225605.3 51.42 291961.84 4225605.403 51.433 -0.010 -0.103 -0.013
激光雷达RW0600 民用相机 小型惯导 集成控制单元
360°：侧面扫描 轻巧：作业灵活 高点频：清晰描述
需求、预算、性能、配置→定制化
软件配套ss-NAV
主要功能： ➢ 航线规划设计； ➢ 系统参数控制； ➢ 工作状态监控； ➢ 点云实时显示； ➢ 飞行员导航； ➢ 飞行轨迹管理； ➢ 相机曝光同步监控； ➢ 航线自由切换； ➢ 自由点返航； ➢ LOG日志记录； ➢ ……
0.07
0.11
4
434862.500 4460020.470 -0.07
0.12
0.14
5
434849.040 4460038.230 0.30
-0.11
0.32
6
434821.390 4460043.920 -0.13
飞行员导航
全局导航界面
放大导航界面
数据预处理软件UI-AP
主要功能： ➢ 点云数据解码； ➢ 扫描仪坐标系点云解
算； ➢ 激光+轨迹大地坐标
系点云融合解算； ➢ 点云滤波、去噪； ➢ 点云浏览显示； ➢ 相机文件制作； ➢ 点云格式转换
XYZI/LAS/PTX/PLR；
三、集成标定及精度评估
8
291868.629 4225636.017 51.57 291868.684 4225636.092 51.589 0.055 0.075 0.019
9
291865.666 4225649.387 51.62 291865.572 4225649.237 51.64 -0.094 -0.15 0.020