车载激光测量系统的工作原理

数据采集车在行驶过程中，配备的计算机可以同时将传感器获取的数据进行存储，定姿、定位系统可以利用GPS 动态插值得到以测定传感器系统中心点为测量原点的大地坐标，IMU 提供精确测量的传感器系统的实时姿态，三维激光扫描仪可以对道路路面以及道路两边的建筑物、树木、路灯等地物进行逐点扫描，同时全景相机采集道路两边的全景影像，以上所有的传感器都是通过时间同步控制器触发脉冲实现数据的同步采集，车载上方的平台将所有传感器固定在一起，这样就保证了传感器与平台之间的姿态是同步的，各传感器之间的坐标关系就可以确定。系统中主要设备的工作原理如下:

(1)DGPS

测量车在行进过程中，差分GPS 系统按照一定的采样频率接收信号，实时获取测量车移动瞬间的GPS 天线中心的大地坐标，以为LS 和CCD 提供定位和定向数据。主要是提供载体的高精度位置和速度，但是在高楼林立的城市环境中，GPS 信号容易受建筑物、树木的遮挡，影响测量精度，需要辅之以导航系统，常用的是惯性导航系统。INS 不需要任何外来信息，也不向外辐射任何信息，可在任何介质、任何环境下实现，系统频带宽，可跟踪任何机动运动，能输出位置、速度、方位和姿态等多种导航参数，输出数据平稳，短期稳定性好，但导航精度随时间发散，即长期稳定性差。而GPS 导航精度高不随时间发散，即长期稳定性好，但频带窄，高机动运动时，接收机码环和载波环极易失锁而丢失信号，完全丧失导航能力，且受制他人，易受人为干扰和电子欺骗。惯性导航和GPS 在性能上正好互补组合使用可取补短，充分发挥其各自的长处。

(2)IMU

IMU 惯性测量单元会记录测量车移动瞬间的姿态角，包括测量车的航向角、翻滚角及俯仰角。

(3)激光扫描仪(www.xing528.com)

由于大部分的3 维激光扫描仪都是固定式的定点扫描，无法装载到该平台上在动态的过程中进行地物3 维数据采集，所以该系统应用的一般是2 维扫描仪，LS 在垂直于行驶方向作2 维扫描，以汽车行驶方向作为运动维，与汽车行驶方向构成3 维扫描系统，实时动态地采集3 维信息。2 维激光扫描仪是车载激光3 维数据采集系统中的核心模块，系统能实现的测量距离和测量的相对精度主要取决于它。

激光扫描仪在移动瞬间通过线扫描的方式发射并接收返回的激光束，且记录扫描点距离扫描仪中心的扫描角度及距离值。根据激光扫描仪的扫描频率和扫描仪的视场角等信息，结合测量车在行进过程中获取的扫描点、扫描角度及与扫描仪中心的距离值，即可得出扫描点在扫描仪中心坐标下的坐标，然后根据GPS、IMU、激光扫描仪之间安装的位置关系信息，通过坐标转换就可以得到扫描点在WGS-84 坐标系下的三维坐标，实现道路及两侧建筑物的三维信息的实时获取。

(4)CCD 相机

CCD 相机或全景相机则以一定的频率直接获取测量车在行进过程中的地物景观纹理信息。目前常见的车载3 维数据采集系统中，都是使用面阵相机进行纹理信息采集。