lidar系统参数误差对定位精度影响的仿真研究论文

《lidar系统参数误差对定位精度影响的仿真研究论文》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、大学生创新创业训练计划项目申报表推荐学院±木与交通工程学院项目名称LiDAR系统参数误差对定位精度影响的仿真研究项目类型■创新训练项目□创业训练项目□创业实践项目所属一级学科名称所属二级学科名称项目负责人项目成员测绘科学与技术摄影测量与遥感吕俊涛陈高文申报日期2013年3月二O—三年三月1、绪i仑11.1研究背景11.2国内外研宂现状11.3、项目研宄的目的和意义22、课题研究的方法23、实验方案及实现过程33.1实验方案33.2实验实现过程34、实验结果及分析45、总结5献5LiDAR系统参数误差对定位精度影响的仿真研宄1、绪论1.1研宄背景机载激光

2、雷达(LightDetectionAndRanging,LiDAR)集成了全球定位系统(GlobalPositioningSystem,GPS)、惯性导航系统(InertialNavigationSystem,INS)、激光测距系统(LaserScanningRanging),能够快速获取地表物体三维坐标信息。近年来，随着相关技术的进步以及社会需求的不断增加，激光扫描技术的发展更是日新月异。它在快速三维信息获取、森林精准计测、应急快速响应、城市三维建模等方面具有巨大的优势。毋庸置疑，机载LiDAR系统的出现推动了测绘及相关领域的进一步发展，当然，作为一

3、种新的工作模式，如何充分、有效的利用其优势是一项重耍的研究工作。1.2国内外研宄现状测量技术是一门新兴技术，在地球科学和星星科学领域有着广泛的应用。国外应用激光雷达测量技术已有很长一段吋间。美国NASA早在二十世纪一七八十年代就应用激光雷达测高技术进行了火星和月球观测;德国和荷兰从八十年代末开始研究用激光雷达测量系统提取地形信息。之后随着GPS和TNS技术的发展成熟,机载激光雷达测量技术得到蓬勃发展，并且其应用范围不断扩大。例如FaveyE(2001)利用机载激光雷达测量系统监测冰川表面高度变化，在航高500m情况下高程精度达到0.3m[l]oS前国内

4、许多家研究单位和公司，例如武汉大学、中国测绘科学研究院等单位，己经引进了国外高性能的机载激光雷达测量系统。但这种引进模式存在明显的弊端:国外限制对中国关键技术的出口，例如高精度惯导技术，并k国外商用系统价格昂贵,动辄几百万甚至千万人民币。通过多年的引进消化吸收，国内激光雷达技术己有初步发展，并且硬件生厂技术也日益完善，因此国产激光雷达系统呼之欲出。中国科学院光电研究院已成功研制出了具奋自主知识产权的高精度轻小型LTDAR系统，适应轻小型飞行平台，在快速获取三维信息、防灾减灾、应急响应等方面具有更大的优势。不论国际还是国内在激光雷达测量技术上都迫切需要解

5、决两个问题:消除系统误差的影响、激光扫描测高数据的滤波和分类。其中系统误差的存在直接影响着激光脚点坐标的精度，从而导致山激光脚点重建的地表物体发生变形。在我国机载光电侦察和测量的技术以及在光电设备制造方面的技术和工艺起步都较晚，激光技术、红外技术以及电视技术都比较落后，B前，机载光电设备发展水平同国外的相比，有很大的差距。九十年代初期，我国对机载光电测量设备进行研究且研制成功机载陀螺稳定系统，该系统稳定精度可达小于1毫弧度。同吋，我国的技术人员在红外稳定系统方面的研究，也得一定的成果，做出我国自己的红外稳定系统，该系统的精度可达到毫弧度级，同一时期在光

6、电稳定系统方面，我国也重大进展，所研制的设备亦达到毫弧度级精度。我国针对航空侦察所研制的飞机吊舱，性能方而算比较优异，其激光照射距离超过10公里，并且最长照射距离已达20公里。该吊舱稳定/跟踪系统可达到0.05毫弧度的瞄准线稳定精度，0.4毫弧度的瞄准线跟踪精度［2］。由于我国激光技术、红外技术和电视技术等的相对落后，导致整个机载光电设备研制水平落后于国外发达国家，大力发展机载光电测量系统对我国而言具有十分重要的意义事情［3］。1.3、项目研究的目的和意义机载激光雷达（LiDAR）是集全球定位系统（GPS）、惯性导航系统（IMU）和激光扫描三种技术于一

7、体的空间测量系统。它能直接、快速的获取研宄对象表面大量高精度的三维坐标点，在地形测绘、环境监测、城市建模、森林生物量统计、快速应急响应等方面有着巨大的优势。无论哪种地形数据获取技术，精度问题始终是各方关注的焦点。机载LiDAR在对地定位的过程中主要受到定位、定向、测距等系统误差的影响，造成定位结果不同程度歪曲，使得获取的点云数据与实际位置存在差异。尤其在大面积、多航带任务时，相邻航带重叠区域的空间位移严重影响了航带拼接以及后续的数据处理。因此，如何消除或减弱系统误差的影响，提高LiDAR的定位精度是目前机载LiDAR领域面临的一个重要问题。由于LiDA

8、R是多传感器集成的系统，为了获取高精度的点云数据就必须研宄各类系统参数误差及其对定位精度影响规