机载激光雷达系统定位精度分析-论文.pdf

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1、第37卷第7期测绘与空间地理信息2014年7月GEOMATICS＆SPATIALINFORMA1YONTECHNOt．()GY机载激光雷达系统定位精度分析徐巍，陈帅(1．荆门市规划勘测设计研究院，湖北荆门448000；2．株洲市规划设计院，湖南株洲412000)摘要：从机载激光雷达系统误差的产生机制出发，分别对姿态角误差、DGPS误差、瞬时扫描角误差、激光测距误差对激光脚点定位精度的影响进行定量的分析，从理论上分析了机载激光雷达系统的定位精度。本文的结果对实际应用具有重要的参考价值。关键词：机载激光雷达；误差分析；定位精度中图分类号：P

2、228文献标识码：B文章编号：1672—5867(2014)07—0137—04PositioningAccuracyAnalysisofAirborneLaserRadarSystemXUWei，CHENShuai(1．PlanningandSurveyDesignInstituteofJingmenCity，Jingmen448000，China；2．ZhuzhouCityPlanningandDesignInstitute，Zhuzhou412000，China)Abstract：Thisarticleisbasedor】them

3、echanismoftheairbornelaserradarsystemerror，andanalyzeserorsinstantaneouslywhicharemainlymadeupoftheattitudeerror，theGPSpositionerror，thelaserdistancemeasurementeror，andthelaserscanangleeror．Thepaperanalyzesthesystempositioningaccuracyofairbornelaserradarandtheresuhindica

4、tesagoodreferencetopracticalapplica—tion．Keywords：airbornelaserradar；eroranalysis：positioningaccuracy误差会给激光脚点的坐标带来系统性偏差，因此，研究系0引言统误差的特性和产生机制，为设计系统检校方法以及消机载激光雷达系统是以飞机作为观测平台，以激光除这些系统误差提供理论依据，具有重要的意义。机载测距仪作为传感器的一种激光扫描和测距技术，它集成激光雷达系统误差源主要分为以下几种：GPS定位误差、了多个子系统，其定位精度会受到姿态测量误差、

5、测距误激光扫描测距误差、扫描角误差、姿态角误差、系统集成差、DGPS定位误差等多种误差的影响⋯。机载激光雷达误差等。系统虽然出现的时间不长，但其强大的数据获取能力吸1．1DGPS定位误差引了用户强烈的兴趣，一些学从不同的应用侧面对系在激光雷达测量系统中，影响差分GPS定位精度的统误差进行了分析和讨论。有的只考虑了姿态角误误差源主要包括：卫星轨道误差、接收机钟钟差、相位中差，有的只考虑了激光扫捕测距仪误差-7)，有的只心不稳定、整周模糊度、基站间距等。考虑了INS与GPS的集成误差，有的介绍了数据处理1．2测距误差流程过程中的误差。显然，

6、对于整个系统来说这些分析并不全面，会引起较大的定位误差且这种误差在模激光测距仪是机载激光雷达系统最重要的设备之一拟实验中反映不出来，给实际应用带来许多不方便。本，激光测距仪发射并接收激光脉冲，得到往返的时间文根据系统定位的基本原理，通过不同飞行航高、扫描差，从而计算得到激光发射点到目标地物的距离。激光角、激光测距误差等因素对机载激光雷达系统误差进行测距误差主要有3类：测距仪器误差、大气折射误差、同反定量分析。射面有关的误差。1．3姿态测量误差1机载激光雷达系统误差源机载激光雷达系统的平面精度要比高程精度低，主机载激光雷达系统会受到多种误

7、差源的影响，系统要是由于姿态测量精度的制约。姿态误差主要包括设备收稿日期：2013—08—19作者简介：徐巍(1987一)，男，湖北荆门人，助理lT程师，硕士，2013年毕业于中南地质大学大地测量学与测量工程专业，主要从事城市基础测绘和竣T测量]二作。l38测绘与空间地理信息2014．年安置误差、陀螺仪漂移、各轴间不相互垂直、加速度计误角精度影响最大，此时光线与主光轴的夹角为51．88。。差、水准面误差等。1．4扫描角误差扫描角误差是在实际应用中由于扫描电机的非匀速转动或者扫描转镜震动，而引起的微小的扫描角误差。一般扫描测距的视场角范围

8、不是太大，约为30。～60。，一般情况下要求保证扫描电机匀速转动，但是在设计时并不能完全保证匀速旋转，所以存在着扫描角误差。图2侧滚角对定位精度影响示意图(面向飞行)2机载激光雷达系统误差对定位精度的Fig