[发明专利]一种用于机载激光雷达俯仰角偏差实时补偿的方法与装置

权利要求书

1.一种用于机载激光雷达俯仰角偏差实时补偿的方法与装置，包括可实现俯仰角偏差补偿的激光扫描仪装置、俯仰角补偿控制装置和驱动装置、机载平台姿态角测量装置、机载平台。所述可实现俯仰角偏差补偿的激光扫描仪装置，其特征在于包括激光扫描发射与接收系统、扫描棱镜、补偿镜、光电轴角编码器、补偿镜电机；所述激光扫描发射与接收系统，其特征在于包括激光发射器、光路光学器件、回波接收探测与接收装置；所述俯仰角补偿控制装置和驱动装置，其特征在于包括俯仰角补偿控制器、补偿镜控制驱动装置；所述机载平台姿态角测量装置，其特征在于包括GPS/INS组合测量系统、卡尔曼滤波器；所述机载平台用于安装各种测量载荷，其特征在于包括各种形式的载荷平台，如重力稳定式载荷平台、机械阻尼式载荷平台、陀螺力矩控制式载荷平台等，所述可实现俯仰角偏差补偿的激光扫描仪装置、俯仰角补偿控制装置和驱动装置、机载平台姿态角测量装置均固定在机载平台上。本发明可实现载荷平台俯仰角偏差的实时高精度补偿，消除载荷平台俯仰角偏差对机载激光雷达成像的不利影响，有效改善激光扫描点云的分布和密度，进而提高机载激光雷达三维成像的分辨率和精度。

2.按照权利要求1所述的一种用于机载激光雷达俯仰角偏差实时补偿的方法与装置，其特征在于所述可实现俯仰角偏差补偿的激光扫描仪装置(1)包括激光发射器(11)、光路光学器件(12)、旋转棱镜(13)、补偿镜(14)、回波接收探测与接收装置(15)、旋转棱镜电机(16)、旋转棱镜光电角编码器(17)、补偿镜电机(18)、补偿镜光电角编码器(19)。

3.按照权利要求1或权利要求2所述的一种用于机载激光雷达俯仰角偏差实时补偿的方法与装置，其特征在于所述旋转棱镜(13)存在多个反射面，其电机旋转轴线垂直于所述机载平台(4)平面。

4.按照权利要求1或权利要求2所述的一种用于机载激光雷达俯仰角偏差实时补偿的方法与装置，其特征在于所述补偿镜(14)采用长方形摆镜结构，其电机旋转轴线平行于所述机载平台(4)平面，且与所述旋转棱镜(13)的旋转轴线在空间位置上相垂直，经所述旋转棱镜(13)反射后的激光束扫描面与所述补偿镜(14)的旋转轴线共面，以保证激光束均通过所述补偿镜(14)的轴线位置处反射出去。

5.按照权利要求1所述的一种用于机载激光雷达俯仰角偏差实时补偿的方法与装置，其特征在于所述俯仰角补偿控制装置和驱动装置(2)包括俯仰角补偿控制器(21)、补偿镜控制驱动装置(22)。所述俯仰角补偿控制器(21)用于实现对所述补偿镜(14)的闭环控制。

6.按照权利要求1或权利要求5所述的一种用于机载激光雷达俯仰角偏差实时补偿的方法与装置，其特征在于所述俯仰角补偿控制器(21)对所述补偿镜(14)的闭环控制可实现俯仰角偏差的实时补偿，所述俯仰角补偿控制器(21)接收由所述机载平台姿态角测量装置(3)提供的俯仰角偏差值，与所述补偿镜光电角编码器(19)反馈的实际转动角度进行比较获得俯仰角差值，向所述补偿镜控制驱动装置(22)输出控制指令，由所述补偿镜控制驱动装置(22)向所述补偿镜电机(18)输出驱动电压，所述补偿镜电机带动所述补偿镜(14)转动所述获得的俯仰角差值，其方向与平台姿态角偏差相反，实现俯仰角偏差的补偿。