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随着经济发展中人类活动范围扩大,人类对地下空间的利用日益频繁,然而地下环境空间狭小、光线不足等问题,导致地下三维空间信息的数据获取方法的发展仍较为迟滞。移动LiDAR系统空间数据获取具有速度快、精度高的优点,但地下无GNSS信号的环境下,移动LiDAR系统无法长时间进行高精度点云数据获取。地下空间三维点云信息高精度获取的关键是约束无GNSS状态下组合导航误差的漂移。本文针对地下等GNSS缺失环境中长时间的高精度点云信息获取问题展开研究,对本文中所述方法进行综合验证和分析评价。具体研究工作如下:(1)移动LiDAR系统数据融合模型推理。在简要介绍了当前移动LiDAR系统的组成结构的基础上,对移动LiDAR系统三维点云数据获取过程中涉及的坐标系进行阐述,并进行了移动LiDAR系统多传感器融合解算过程中几何定位模型进行推导。(2)图形合作标靶精密中心定位。根据不同材质激光束回波强度不同特点,采用圆形的图形合作标靶为移动LiDAR系统提供时空参考基准,并提出采用丹麦法加权迭代的M估计方法进行标靶中心定位,与最小二乘法、RANSAC圆拟合法及重心法进行对比,结果表明,该方法具有定位精度高、速度快的特点,圆形合作标靶能够辅助移动LiDAR系统进行高精度时空基准。(3)误差来源分析与误差约束模型构建。分析了移动LiDAR系统误差来源,表明地下空间中移动LiDAR系统的误差主要来源为组合导航误差。介绍了当前组合导航中常用卡尔曼滤波方法,并以扩展卡尔曼滤波为基础,推导了图形标靶约束下的GNSS/INS/合作标靶组合的轨迹获取模型。(4)点云数据质量评价指标。在确定点云数据质量评价指标选择标准的基础上,根据空间数据评价特点,以点云粗差率、点云密度、回波强度信噪比作为点云数据质量评价指标,以高程中误差、平面中误差作为精度指标。(5)实验验证与结果分析。针对地下无GNSS信号特点,以室外道路为实验环境。在获取良好GNSS信号的数据基础上,删除中间时段GNSS观测数据的方式模拟地下空间GNSS状态进行数据解算。然后设置无约束、25m约束、50m约束、100m约束和200m约束五种状态进行对比验证,分析不同标靶间隔对组合导航精度的改善情况,对移动LiDAR系统获取的点云数据进行质量评定。结果表明设置50m间隔时在采集效率和精度方面更优。