為了解決多線激光雷達在三維空間重構任務中數(shù)據吞吐量過大導致運算負擔過重以及掃描俯仰范圍有限的問題,本文提出了一種利用單線激光雷達與慣性測量單元GNSS/INS相互結合的多站點掃描空間重構方案及相應解算方法。首先使用單線激光雷達掃描待測空間獲取三維尺度信息,然后將點云數(shù)據與對應的任意方向的航向角相結合,再利用四元數(shù)姿態(tài)解算獲取各站點掃描的點云圖像。為提高計算效率,使用迭代最近點算法實現(xiàn)站點間點云配準時,對待匹配點云數(shù)據篩選并更新。實驗結果表明:在保留點云數(shù)字特征前提下,單線激光雷達與GNSS/INS系統(tǒng)能夠提高76%的運算速率。本文提出的硬件方案和解算方法不但能夠實現(xiàn)較高的配準精度,與多線激光雷達方案相比工程成本也得到顯著下降。

【文章頁數(shù)】：8 頁

【部分圖文】：

圖1UTM-30LX雷達的工作掃描區(qū)域

單線激光雷達利用飛行時間法（TimeofFlight,TOF)[9]實現(xiàn)距離的測量，并且結合測角技術直接獲取目標點的角度信息。實驗中選用的激光雷達傳感器是由日本HOKUYO公司生產的UTM-30LX單線激光雷達。該款激光雷達擁有30m的有效測量距離、270°水平測量角度以及2....

圖2空間三維重構流程

在實驗中將單線激光雷達和GNSS/INS慣性測量單元固定在一起，由于實驗測試的空間場景相對于兩個傳感器的體積較大，在實驗過程中可近似將它視作一個在空間內重心重合的質點，那么GNSS/INS反饋的位置姿態(tài)信息亦可視為激光雷達的姿態(tài)信息。但是二者之間會始終存在一個由初始狀態(tài)決定的角度....

圖3載體姿態(tài)解算流程

傳感器的姿態(tài)解算是實現(xiàn)三維重構的核心技術之一。實驗中，三維重構研究系統(tǒng)的姿態(tài)和航向角能夠有效地反映各個時刻下其所在空間的位置，從而繪制在空間某一位置的三維掃描圖像。運用四元數(shù)進行姿態(tài)解算，能夠減小因航向角分析順序不同而導致的誤差，并解決在某一個航向角的旋轉值為90°時會出現(xiàn)萬向節(jié)....

圖4采集數(shù)據場景

為了驗證本文提出的空間三維重構方法的可行性，實驗選擇200mm×200mm×300mm的立方體作為實驗數(shù)據采集對象；實驗數(shù)據處理平臺為i5-4200Mcpu,8GB內存，win7操作系統(tǒng)。如圖4所示，利用GNSS/INS收集的多維歐拉角信息和單線激光雷達數(shù)據，可以得到兩組未配準的....

本文編號：3948860