[发明专利]车载激光雷达隧道检测系统、基于隧道检测系统的自主定位方法及隧道灾害检测方法

权利要求书

1.一种车载激光雷达隧道检测系统，其特征在于，包括：

车辆平台，用于为检测系统的运行提供必要的车辆运行环境和能源供给；

定位模块，包括自主定位模块和卫星定位模块；所述卫星定位模块用于在能够接收到卫星定位信号时对车辆平台进行定位，所述自主定位模块则用于车辆在隧道内无法进行卫星定位的位置进行定位；

激光雷达检测模块，利用激光对隧道表面进行检测，记录激光束反射的光点相对位置和强度信息；

信息融合与检测模块，用于对自主定位模块/卫星定位模块的位置信息以及激光雷达检测模块的测量信息进行分析、处理与融合。

2.根据权利要求1所述的车载激光雷达隧道检测系统，其特征在于，所述车辆平台上安装有车辆传感器模块和车载计算处理与数据存储平台，所述车辆传感器模块作为车辆自身的传感器；所述车载计算处理与数据存储平台，用于为检测过程的数据采集存储、数据分析与信息融合计算、检测分析与评估过程提供计算和存储资源。

3.根据权利要求1所述的车载激光雷达隧道检测系统，其特征在于，所述自主定位模块包括激光雷达模块和定位信息处理模块；所述激光雷达模块包括惯性测量装置和三维磁阻式电子罗盘；所述惯性测量装置为捷联式惯导，具有一个加速度传感器和一个角速度传感器，加速度计用来测量车辆顶端相对地垂线的三个方向加速度分量信息，角速度传感器用来测量车辆的三个角速度信息；所述定位信息处理模块用于对惯性测量装置、三维磁阻式电子罗盘以及里程计信息进行非线性融合估计，根据车辆运动的三自由度的姿态角度、加速度、速度与角速度信息，融合估计车辆在三个方向上的位置状态信息，以确定当前车辆在相对坐标系中的具体位置信息。

4.根据权利要求3所述的车载激光雷达隧道检测系统，其特征在于，所述三个方向加速度分量信息分别为水平两个方向与竖直方向，所述三个角速度信息分别为车辆上下起伏俯仰角、倾斜角度与侧滑角度。

5.根据权利要求1～4中任意一项所述的车载激光雷达隧道检测系统，其特征在于，所述信息融合与检测模块依据两类信息中的时间关系，将同一时刻信息进行组合，获取某一时刻测量得到的车辆位置以及激光雷达测量的光点位置和反射强度，生成点云信息；之后，通过时间轴的推移，还原隧道表面激光雷达测量点的位置和反射强度实现所检测隧道内部场景重构，根据点云密度检测表面裂缝及形变灾害，并依据点云反射强度信息检测表面渗水和水渍情况。