成果名称：国产轻小型机载LiDAR系统集成关键技术及应用

鉴定号：豫科鉴委字（2015）第2133号

完成单位：河南省科学院地理研究所、中国测绘科学研究院、河南城建学院

项目组成员：刘先林、李军杰、王超、左建章、冯德显、卫柳艳、杜军、潘传姣、郝利民、朱宝训

成果简介

       本项目研究了机载LiDAR的原理，对国产激光雷达、国产单镜头数字航测相机、国产双拼数字航测相机、国产定位定姿系统、数据存储系统、集成控制系统进行了研究。提出了单机检校的方法；进行了系统集成，提出了单镜头数字航测相机+LiDAR、双拼数字航测相机+LiDAR的两种集成模式；提出了集成系统的检校方法；研究了坐标转换理论，提出了国产机载LiDAR坐标转换方法，使这一系统的坐标转换功能不仅适于WGS－84坐标系统，还可以在中国采用的各种坐标系统之间转换；编制了航线规划、数据处理软件；进行了应用示范，形成了国产机载LiDAR电力巡线生产工艺和国产机载LiDAR三维城市建模工艺。本项目主要点如下：

1、机载LiDAR系统的检校

       本项目实现了对机载LiDAR系统的全套检校方法的探索实现。包括AirLiDAR-1000机载激光扫描测量仪单机检校，SWDC单镜头数字航测相机的单机检校，SWDC双拼相机航测相机的单机检校，POS与数字航测相机（单镜头、双拼）集成系统检校，POS与激光扫描测量仪集成系统检校等。

2、通过对复杂系统物理过程的数学解析提高系统检校精度

       通过建立布设大量高精度控制点的地面试验场，巧妙设计方案，对复杂系统的物理过程进行数学解析与建模，迭代求解，实现各子系统间的高精度时间同步和高精度空间同步。以数学间接方法替代传统的物理直接标定方法，提高速度的同时降低成本并提高精度。

3、国产轻小型LiDAR多模式集成技术

       本项目优化设计了单镜头相机与激光扫描仪的集成，并设计了双拼相机与激光扫描仪的集成系统。开创性地研究单相机、又拼相机、窄像对、宽像对自由组合多模式集成技术，使系统具有多任务适应性，从而降低设备成本和作业成本，提高生产效率。

4、实现轻小型LiDAR系统自主作业

       本项目通过研究基于约束网的系统规划和联合控制技术，提出航线规划、监控与扫描自主控制实时紧密结合的技术方案，即在飞行作业中根据航线规划、飞行位置、姿态和采样数据实时调整系统控制参数，实现轻小型LiDAR有人/无人两种生产作业模式。