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低成本无人机激光扫描系统——麒麟云

2018-10-10 浏览

珞珈麒麟云系统是小组自主研发的低成本移动测量系统,打破了当前移动测量系统成本高,体积大,操作复杂的约束。


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硬件组成

无人机激光扫描系统受制于激光扫描仪、惯性测量单元(IMU)等传感器的重量、成本以及无人机平台有效载荷、续航能力等因素的制约,不得不在保证数据质量的前提下在上述制约因素间取得平衡,尤其是高精度IMU的昂贵价格极大地限制了无人机激光扫描系统的易用性,轻小型低成本无人机激光扫描系统成为学术界和工业界共同关注的热点。为满足低成本,高精度测量的需求,珞珈麒麟云系统主要集成了以下传感器:IMU,高速相机,扫描仪,详细配置如下表。

 

  为了将不同传感器准确统一时间基准,采用脉冲同步方式,将IMU,相机,激光进行时间同步。最终达到1毫秒时间同步精度。

 

 

系统软件

    麒麟云系统配套软件采用一体化处理流程,从原始数据文件到最终点云成果,简易操作,全自动化处理。


 

高精度成果

         麒麟云系统所采集的点云精度高,在城市中测量精度可达分米级。如下图,采用RTK地面控制点对成果数据进行检查,检查点水平精度为10cm,z方向精度为15cm。

应用

1.    电力巡检系统-LiPOW

      针对电力行业应用,麒麟云系统配备了完整的数据处理工作流,包括:电塔定、点云分类、线路拟合、绝缘子差值、DSM建立、绝缘子移动、距离测量、杆塔倾斜、保护角检测、线路诊断、塔诊断。

1)杆塔定位

基于激光点云的输电线路杆塔自动定位是电网无人机、直升机智能巡检技术应用的基础,但目前从激光点云中定位杆塔主要依赖于人工处理,工作效率低。因此,从输电线路无人机激光点云中自动、准确及快速定位输电杆塔位置,具有重要意义。

2)电力线环境点云分类

准确、快速地从海量三维点云数据中区分出电力线点云和其他地物点云,如地面点云、上空点云、塔点云、档点云,是利用点云数据进行电力巡检的重要基础。

4)线路拟合

      对杆塔间有一定曲率的悬垂输电线导线拟合逼近,进行线路拟合。

5)安全距离诊断

量测林木植被、建筑物、交叉跨越等各种位于线路走廊内的地物到电力线的距离,输电线路下方量测一定范围为安全距离,保证各种地物间的距离符合安全距离规程要求。

 

2.    林业

森林资源是我们森林资源是地球上最重要的资源之一,是生物多样化的基础,它不仅能够为生产和生活提供多种宝贵的木材和原材料,能够为人类经济生活提供多种物品,更重要的是森林能够调节气候、保持水土、防止、减轻旱涝、风沙、冰雹等自然灾害;还有净化空气、消除噪音等功能;同时森林还是天然的动植物园,哺育着各种飞禽走兽和生长着多种珍贵林木和药材。森林可以更新,属于再生的自然资源,也是一种无形的环境资源和潜在的绿色能源。反映森林资源数量的主要指标是森林面积和森林蓄积量。

 

下图所示实验区域位于湖北省武汉市马鞍山森林公园内部一处样地,无人机原始点云数据如下图(a)所示,经过全自动化处理,最终数据处理结果如图(c)所示,满足林业人员需求。

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