一种无人机高密度激光雷达点云平面高程精度检测装置的制作方法

本技术涉及无人机精度校准装置，尤其涉及一种无人机高密度激光雷达点云平面高程精度检测装置。

背景技术：

1、无人机航测技术特别是无人机激光雷达技术发展迅速，是对传统航空摄影测量手段的有力补充，具有机动灵活、高效快速、精细准确、作业成本低、适用范围广、生产周期短受天气及空域条件影响小等特点，在中小区域和飞行困难地区高精度数据快速获取方面具有明显优势。无人机激光雷达在国土测绘、选线设计、环境监测、应急救灾等方面应用越来越广泛。激光雷达的最大优势在于可以有效地穿透植被，直达地面，获取地面点坐标，并且精度可靠。但是现在常规生产项目激光雷达点云的数据精度主要依赖于集成在无人机上的轻小型pos系统的精度，这种处理方式可以满足1:2000甚至更小比例尺精度的成果要求，但是对于1:500及更大比例尺地形图测量、纵(横)断面、铁路既有线测绘等高精度应用中，则需要对原始激光点云进行平面高程精度检测及纠正，数据精度才能满足规范需要。

2、激光雷达系统是一种集激光、全球导航卫星系统(gnss)和惯性导航系统(ins)三种技术于一体的系统，可以获得高精度地形数据。激光雷达系统包括一个激光器和一个接收系统，工作原理是通过激光器产生并发射一束光脉冲，打在物体上并反射回来，最终被接收器所接收。接收器准确测量光脉冲从发射到被反射回收的传播时间，结合从gnss里得到激光器的位置和从ins里得到的激光发射方向，从而可以计算出每个光斑的三维坐标。因此，激光雷达获取的原始点云数据的精度主要取决于激光本身的测距精度、gnss和ins的测量精度，以及三者之间的时间同步精度等因素，由于这些因素的影响，原始激光点云会存在一定的系统误差和偶然误差。因此，如何对测量数据进行校正，保证测量数据的准确度，成为急需解决的问题。

3、中国专利cn214585967u公开了一种无人机高密度激光雷达点云平面高程精度检测装置，通过三脚架支撑水平托盘，托盘上设置连接柱连接球体，利用球体球心的真实三维坐标和测量得出的水平托板的真实高程，对有无人机激光点云测得的拟合球体的球心坐标和落在水平托板上激光点的平均高程，进行误差计算、误差改正，从而提升激光点云的绝对精度，装置为了保证精度需要借助水平仪器通过改变三脚架的脚架来进行水平托盘找平，且装置每次使用需要进行重新找平，装置找平后需要对三脚架进行固定，固定时很容易改变脚架位置，使测量结果存在误差，根据误差数据进行校正，校正结果不准确。

技术实现思路

1、本实用新型意在提供一种无人机高密度激光雷达点云平面高程精度检测装置，以解决现有的需要借助其他仪器进行找平、每次使用需要人为重新校正和三脚架固定不稳定的问题。

2、为达到上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种无人机高密度激光雷达点云平面高程精度检测装置，包括检测机构、水平机构和支撑机构，所述水平机构包括支撑板，所述支撑板设置所述支撑机构上，所述支撑板内设置有球体结构的连接座，所述连接座顶端设置有连接杆，所述连接杆自由端固定连接有检测机构，所述连接座的底端通过拉线连接有重锤。

3、优选地，所述检测机构包括水平托盘，所述水平托盘上端中央设置有连接柱，所述连接柱的顶端设置有信号球。

4、优选地，所述信号球的投影面积小于所述水平托盘面积。

5、优选地，所述支撑机构包括三个支撑柱，三个所述支撑柱均匀分布在支撑板下端，三个所述支撑柱转动连接有脚架，所述脚架上滑动连接有连接块，所述连接块铰接有伸缩杆，所述连接块与所述伸缩杆连接处设置有卡扣，所述伸缩杆自由端固定连接在支撑圆环上。

6、优选地，所述重锤穿过所述支撑圆环。

7、优选地，所述脚架底端铰接有支撑脚，所述支撑脚底部为防滑脚垫。

8、本技术方案的原理及有益效果：

9、(1)装置通过设置脚架、支撑圆环和伸缩杆组合的支撑机构，因为脚架、支撑圆环形状固定，伸缩杆可以伸缩同时可以通过卡扣固定，只要将固定伸缩杆长度的卡扣锁死，装置位置很难改变，装置支撑得更牢固；

10、(2)装置通过信号球球心的真实三维坐标和测量得出的水平托板的真实高程，对有无人机激光点云测得的拟合球体的球心坐标和落在水平托板上激光点的平均高程，进行误差计算，采用相应的平差算法对测区内所有的激光雷达点云进行误差改正，从而提升激光点云的绝对精度，装置本身的精度受水平托盘是否水平、连接柱是否竖直影响，装置设置水平装置，水平通过装置内部球体结构的支撑座，支撑座的顶端和底端分别连接检测机构和重锤，装置的重锤在重力的作用下能够使检测机构内的连接柱保持竖直，因为检测机构内部的刚性关系，水平托盘也保持水平；

11、(3)支撑装置只用来进行固定装置不需要进行高度和水平的控制，装置对地形的适应性也会提高。

技术特征：

1.一种无人机高密度激光雷达点云平面高程精度检测装置，包括检测机构、水平机构和支撑机构，其特征在于：所述水平机构包括支撑板(6)，所述支撑板(6)设置所述支撑机构上，所述支撑板(6)内设置有球体结构的连接座(5)，所述连接座(5)顶端设置有连接杆(4)，所述连接杆(4)自由端固定连接有检测机构，所述连接座(5)的底端通过拉线(7)连接有重锤(8)。

2.根据权利要求1所述的一种无人机高密度激光雷达点云平面高程精度检测装置，其特征在于：所述检测机构包括水平托盘(3)，所述水平托盘(3)上端中央设置有连接柱(2)，所述连接柱(2)的顶端设置有信号球(1)。

3.根据权利要求2所述的一种无人机高密度激光雷达点云平面高程精度检测装置，其特征在于：所述信号球(1)的投影面积小于所述水平托盘(3)面积。

4.根据权利要求1所述的一种无人机高密度激光雷达点云平面高程精度检测装置，其特征在于：所述支撑机构包括三个支撑柱(14)，三个所述支撑柱(14)均匀分布在支撑板(6)下端，三个所述支撑柱(14)转动连接有脚架(9)，所述脚架(9)上滑动连接有连接块(10)，所述连接块(10)铰接有伸缩杆(12)，所述连接块(10)与所述伸缩杆(12)连接处设置有卡扣，所述伸缩杆(12)自由端固定连接在支撑圆环(11)上。

5.根据权利要求4所述的一种无人机高密度激光雷达点云平面高程精度检测装置，其特征在于：所述重锤(8)穿过所述支撑圆环(11)。

6.根据权利要求4所述的一种无人机高密度激光雷达点云平面高程精度检测装置，其特征在于：所述脚架(9)底端铰接有支撑脚(13)，所述支撑脚(13)底部为防滑脚垫。

技术总结
本技术公开了一种无人机高密度激光雷达点云平面高程精度检测装置，包括检测机构、水平机构和支撑机构，水平机构包括支撑板，支撑板设置支撑机构上，支撑板内设置有球体结构的连接座，连接座顶端设置有连接杆，连接杆自由端固定连接有检测机构，连接座的底端通过拉线连接有重锤。以解决现有的需要借助其他仪器进行找平、每次使用需要人为重新校正和三脚架固定不稳定的问题。

技术研发人员：帅滔,廖永福,游晋卿,彭卫平,黄逸宇,雷远
受保护的技术使用者：中国电建集团江西省电力设计院有限公司
技术研发日：20230615
技术公布日：2024/2/1