[发明专利]激光测距仪偏转角测量与校正系统及方法

权利要求书

1.一种激光测距仪偏转角测量与校正系统，其特征在于，包括载体装置、数据处理单元、控制单元、激光测距单元、标定板和位置固定标件；

所述载体装置作为安装激光测距单元、控制单元、数据处理单元的载体；

所述数据处理单元用于处理并计算激光测距单元传回的激光扫描点数据以获得激光测距单元相对于载体装置的偏转角；

所述控制单元用于控制激光测距单元的激光的发射与接收，并将激光测距单元传出的数据传递给数据处理单元进行数据的计算；

所述激光测距单元用于发射并接收反射的激光，产生各激光扫描点的数据；

所述标定板用于反射激光，使激光束在标定板形成反射；

所述位置固定标件用于固定载体装置，使载体装置上安装的激光测距单元正对标定板。

2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述标定板高度可调，用于适应激光测距单元的高度。

3.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述位置固定标件为一平行标定板设置的卡槽，载体装置安装在卡槽上。

4.一种激光测距仪偏转角测量与校正方法，其特征在于，该方法基于权利要求1所述的测量系统，根据同一竖直平面内激光扫描点在载体装置坐标系下坐标的几何关系，获取偏转角。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述竖直平面为标定板所在平面，所述几何关系为标定板上的各激光扫描点在载体装置坐标系下坐标到载体装置中心所在平面的距离相同。

6.如权利要求4或5所述的方法，其特征在于，所述激光扫描点在载体装置坐标系下坐标通过将激光测距单元坐标系下激光扫描点的坐标转换为载体装置坐标系下坐标获得，激光测距单元坐标系下的坐标为P^L＝(x^L，y^L，z^L)^T，载体装置坐标系下的坐标为P^V＝(x^V，y^V，z^V)^T，激光测距单元坐标系下的坐标和载体装置坐标系下的坐标之间的转换关系为P^V＝R_L-＞VP^L+T_L-＞V，其中，T_L-＞V为激光测距单元相对载体装置坐标原点的偏移，R_L-＞V为旋转矩阵。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，确定俯仰角为0后，所述通过求解最优化函数获得偏转角，其中ψ为激光测距单元绕激光测距单元坐标系下z轴旋转的偏转角，参数d_y为激光测距单元相对载体装置坐标原点y轴上的偏移，V_y为载体装置坐标系下竖直平面到载体装置坐标系原点的距离，x_i、y_i为激光测距单元坐标系下激光扫描点的坐标。

8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述俯仰角的测量与校正方法包括如下步骤：

步骤S1，安装俯仰角测量与校正系统，在权利要求1所述的标定板前d₀位置平行设置俯仰角标定板，标定板与俯仰角标定板距离工作平面的高度不同；

步骤S2，获取至少一次激光测距单元与标定板、俯仰角标定板的距离；

步骤S3，对比标准距离，判断俯仰角偏差是否符合标准；

步骤S4，调整激光测距单元校正俯仰角。

9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述步骤S2中，所述距离通过拟合激光测距单元与标定板、俯仰角标定板之间激光扫描点形成的直线获取，所述拟合采用标准最小二乘算法。

10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，通过残差与阈值比较，判断所述直线是否存在，所述残差大小为E_th为设定阈值，参数x_i、y_i为激光测距单元坐标系下激光扫描点的坐标，m为激光扫描点个数。