【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于生态环境研究，具体涉及一种利用无人机激光雷达数据的芦苇湿地三维制图的方法。
技术介绍
1、在芦苇湿地生态研究过程中，三维地图可以提供芦苇湿地的详细地形、植被分布、水文状况等信息，有助于更精确地评估湿地的生态价值和保护需求，芦苇湿地作为一个生态系统，其边界、植被覆盖、水文条件等可能会随着时间的推移而发生变化，这些变化可能由自然因素(如气候变化、水文循环变化)或人为因素(如湿地开发、土地利用变化)引起，如果芦苇湿地的变化较为频繁或显著，为了保持三维地图的实时性，需要经常进行更新。
2、在三维地图的绘制过程中，常见的方式是采用激光雷达扫描芦苇湿地，并获取点云数据集，进行特征提取分类后融合成三维地图，采用激光雷达绘制三维地图时，一般采用无人机搭载激光雷达进行扫描，为了使三维地图更加精确，需要绘制芦苇湿地在各时节的分布情况以及水文信息，就需要无人机低空飞行，以获得更为精确数据，对于芦苇湿地来说，其面积达到数十公顷至数万公顷不等，低空飞行的无人机由于扫描范围小，对于100公顷的芦苇湿地需要十几小时才能完成精确扫描，需要不断的折返，并且为了频繁更新三维地图，需要无人机在各时节反复飞行，占用人力物力。
技术实现思路
1、本专利技术的目的就在于为了解决上述问题而提供一种利用无人机激光雷达数据的芦苇湿地三维制图的方法。
2、本专利技术通过以下技术方案来实现上述目的：
3、一种利用无人机激光雷达数据的芦苇湿地三维制图的方法，包括如下步骤：
4
5、s2：对采集到点云数据集进行预处理，预处理包括滤波、去噪；
6、s3：对预处理后的点云数据集进行特征提取和分类，识别水域、陆地、芦苇分布范围，以形成特征模块；
7、s4：将不同时间、不同地点采集获取的特征模块进行配准和融合，生成三维场景，并进行优化后形成三维地图；
8、其中，所述无人机设有拆卸式的电池组，在无人机飞行路线上设置一个或多个换电平台对电池组进行自动更换。
9、作为本专利技术的进一步优化方案，所述无人机的底部设置有吊舱组件，吊舱组件包括两端开口的吊舱壳体，所述电池组滑动进出吊舱壳体，所述换电平台包括供无人机定位降落的对接平台以及设置在对接平台上的两个换电舱，对接平台上具有对应两个换电舱的蓄能组件，所述无人机降落在对接平台后，吊舱壳体对接在两个换电舱之间，通过蓄能组件将换电舱内的电池组件推入吊舱壳体，并将吊舱壳体内的电池组推入另一个空置换电舱。
10、作为本专利技术的进一步优化方案，所述激光雷达设置在吊舱壳体下方，吊舱壳体下方还设置有用于给蓄能组件蓄能的施压部，通过设置自动换电平台，可以在无人机飞行作业过程中对备用电池组进行充电，当无人机续航不足时返回，并通过无人机降落的过程中重力势能转换给蓄能组件，以便于无人机完全降落后电池组可以自动更换。
11、作为本专利技术的进一步优化方案，所述蓄能组件包括设置在换电舱端部的蓄能腔、设置在蓄能腔内的活塞、与活塞连接并延伸至换电舱内的第二弹簧，对接平台底部设置有两个蓄能部，蓄能部被施压部压缩后通过液压连通至蓄能腔并推动活塞滑动给第二弹簧蓄能，通过设置蓄能部被施压部挤压，在无人机降落时将蓄能部内的液体压入蓄能腔中，活塞压缩第二弹簧，为推动电池组进行蓄能。
12、作为本专利技术的进一步优化方案，所述吊舱壳体呈倒置的梯形，对接平台呈正置的梯形，所述吊舱壳体的两侧还设置有支架，所述支架呈倒u型与对接平台定位对接，通过设置该形状使得无人机在降落时对精确度要求较低，支架与对接平台两侧形成导轨，以方便无人机降低，并且吊舱壳体设置为梯形也用于方便对接。
13、作为本专利技术的进一步优化方案，所述电池组件包括电池本体、设置在电池本体下表面的导轮，其中，所述吊舱壳体下表面设置有通槽，所述通槽与导轮对应，在无人机起飞后导轮掉入通槽中，对接平台的表面设置有凸台，用于在无人机降落时向上填平通槽以托起电池本体，通过设置导轮方便电池本体移动，但是导轮本身又会造成电池本体晃动，因此在无人机起飞后，导轮掉入通槽中处于悬空状态，电池本体落在吊舱壳体内，增加摩擦力，设置凸台则是用于在无人机降落时从下方填平通槽，托起导轮，以方便电池本体移动。
14、作为本专利技术的进一步优化方案，所述电池本体的充放电接口位于底部，换电舱底壁设有对接部，其通过导轮掉入通槽的下降过程进行对接，并通过电池本体被凸台托起的过程而脱离，换电舱内设置有自动伸缩的充电组件，由于电池本体不仅需要更换，在其离开/进入吊舱壳体时，需要电力接通，因此在电池本体与导轮受托起而升降的过程中，完成电池本体的电力连接/断开，由于电池本体刚进入吊舱壳体内时未接通，需要无人机起飞才能完成电力接通，因此可以对无人机内部设置额外小型的备用电源，在换电时电池本体中段过程中进行备用，电池本体电力接通后对该小型备用电源充电即可。
15、作为本专利技术的进一步优化方案，所述吊舱壳体顶部设置有斜角卡块，以控制电池本体只能单向滑动，其中，斜角卡块通过第一弹簧向下伸出进入吊舱壳体内；
16、所述吊舱壳体还设置有压接部，用于在导轮掉入通槽后压在电池本体的顶部，其中，压接部铰接在吊舱壳体顶端，其同轴连接有齿轮延伸至吊舱壳体外部，吊舱壳体外侧滑动设置有滑杆，所述滑杆底部被对接平台支撑后带动齿轮旋转以收起压接部，本方案中，为了起到对电池本体的固定作用，通过设置斜角卡块使电池本体只能单向进入吊舱壳体，为了防止电池本体被蓄能组件推动后再次回弹，换电舱内的满电电池组被推后，将吊舱壳体内的电池组推入对面空置的换电舱，而满电电池组则留在吊舱壳体内被斜角卡块卡住不再回弹，在电池本体下降后(导轮落入通槽)，压接部由水平旋转至竖直压住电池本体，起到固定的作用。
17、作为本专利技术的进一步优化方案，所述换电舱吊舱壳体底部之间的间隙设置有卡接组件，其包括设置在对接平台上的滑槽，滑槽内滑动设置有卡接部，所述卡接部由第三弹簧向上推起，卡接部向上延伸有两个头部，其中一个头部用于与吊舱壳体底部接触，另一个头部用于在无人机起飞后卡住换电舱内的电池组，该卡接组件用于在无人机离开后卡住换电舱内的电池组。
18、本专利技术的有益效果在于：
19、本专利技术通过设置自动换电平台，无须人工值守，当无人机降落到对接平台时即可自动完成换电，无人机降落时，通过重力势能转化为换电池进行蓄能，完全降落后即通过蓄能组件带动电池组进行更换，更换后即可立即起飞，提高了效率，使激光雷达的扫描时间更加集中，有利于特征模块的配准融合，该无人机充电换电过程中不需要人工在现场频繁操作，有利于对芦苇湿地三维地图的频繁更新。
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1.一种利用无人机激光雷达数据的芦苇湿地三维制图的方法，其特征在于：包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种利用无人机激光雷达数据的芦苇湿地三维制图的方法，其特征在于：所述无人机(1)的底部设置有吊舱组件(2)，吊舱组件(2)包括两端开口的吊舱壳体(21)，所述电池组(3)滑动进出吊舱壳体(21)，所述换电平台(4)包括供无人机(1)定位降落的对接平台(41)以及设置在对接平台(41)上的两个换电舱(42)，对接平台上(41)具有对应两个换电舱(42)的蓄能组件(5)，所述无人机(1)降落在对接平台(41)后，吊舱壳体(21)对接在两个换电舱(42)之间，通过蓄能组件(5)将换电舱(42)内的电池组件(3)推入吊舱壳体(21)，并将吊舱壳体(21)内的电池组(3)推入另一个空置换电舱(42)。
3.根据权利要求1所述的一种利用无人机激光雷达数据的芦苇湿地三维制图的方法，其特征在于：所述激光雷达(23)设置在吊舱壳体(21)下方，吊舱壳体(21)下方还设置有用于给蓄能组件(5)蓄能的施压部(24)。
4.根据权利要求3所述的一种利用无人机激光
5.根据权利要求2所述的一种利用无人机激光雷达数据的芦苇湿地三维制图的方法，其特征在于：所述吊舱壳体(21)呈倒置的梯形，对接平台(41)呈正置的梯形，所述吊舱壳体(21)的两侧还设置有支架(25)，所述支架(25)呈倒U型与对接平台(41)定位对接。
6.根据权利要求2所述的一种利用无人机激光雷达数据的芦苇湿地三维制图的方法，其特征在于：所述电池组件(3)包括电池本体(31)、设置在电池本体(31)下表面的导轮(32)，其中，所述吊舱壳体(21)下表面设置有通槽(22)，所述通槽(22)与导轮(32)对应，在无人机(1)起飞后导轮(32)掉入通槽(22)中，对接平台(41)的表面设置有凸台(43)，用于在无人机(1)降落时向上填平通槽(22)以托起电池本体(31)。
7.根据权利要求6所述的一种利用无人机激光雷达数据的芦苇湿地三维制图的方法，其特征在于：所述电池本体(31)的充放电接口(33)位于底部，换电舱(42)底壁设有对接部，其通过导轮(32)掉入通槽(22)的下降过程进行对接，并通过电池本体(31)被凸台(43)托起的过程而脱离，换电舱(42)内设置有自动伸缩的充电组件(44)。
8.根据权利要求6所述的一种利用无人机激光雷达数据的芦苇湿地三维制图的方法，其特征在于：所述吊舱壳体(21)顶部设置有斜角卡块(26)，以控制电池本体(31)只能单向滑动，其中，斜角卡块(26)通过第一弹簧(27)向下伸出进入吊舱壳体(21)内；
9.根据权利要求6所述的一种利用无人机激光雷达数据的芦苇湿地三维制图的方法，其特征在于：所述换电舱(42)吊舱壳体(21)底部之间的间隙设置有卡接组件(6)，其包括设置在对接平台(41)上的滑槽(61)，滑槽(61)内滑动设置有卡接部(63)，所述卡接部(63)由第三弹簧(62)向上推起，卡接部(63)向上延伸有两个头部，其中一个头部用于与吊舱壳体(21)底部接触，另一个头部用于在无人机(1)起飞后卡住换电舱(42)内的电池组(3)。
...【技术特征摘要】
1.一种利用无人机激光雷达数据的芦苇湿地三维制图的方法，其特征在于：包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种利用无人机激光雷达数据的芦苇湿地三维制图的方法，其特征在于：所述无人机(1)的底部设置有吊舱组件(2)，吊舱组件(2)包括两端开口的吊舱壳体(21)，所述电池组(3)滑动进出吊舱壳体(21)，所述换电平台(4)包括供无人机(1)定位降落的对接平台(41)以及设置在对接平台(41)上的两个换电舱(42)，对接平台上(41)具有对应两个换电舱(42)的蓄能组件(5)，所述无人机(1)降落在对接平台(41)后，吊舱壳体(21)对接在两个换电舱(42)之间，通过蓄能组件(5)将换电舱(42)内的电池组件(3)推入吊舱壳体(21)，并将吊舱壳体(21)内的电池组(3)推入另一个空置换电舱(42)。
3.根据权利要求1所述的一种利用无人机激光雷达数据的芦苇湿地三维制图的方法，其特征在于：所述激光雷达(23)设置在吊舱壳体(21)下方，吊舱壳体(21)下方还设置有用于给蓄能组件(5)蓄能的施压部(24)。
4.根据权利要求3所述的一种利用无人机激光雷达数据的芦苇湿地三维制图的方法，其特征在于：所述蓄能组件(5)包括设置在换电舱(42)端部的蓄能腔(51)、设置在蓄能腔(51)内的活塞(52)、与活塞(52)连接并延伸至换电舱(42)内的第二弹簧(53)，对接平台(41)底部设置有两个蓄能部(54)，蓄能部(54)被施压部(24)压缩后通过液压连通至蓄能腔(51)并推动活塞(52)滑动给第二弹簧(53)蓄能。
5.根据权利要求2所述的一种利用无人机激光雷达数据的芦苇湿地三维制图的方法，其特征在于：所述吊舱壳体(21)呈倒置的梯形，对接平台(41)呈正置的梯形，所述吊舱壳体(21)的两侧还设置...
【专利技术属性】
技术研发人员：单楠，曹秉帅，童仪，薛孟勇，陈程，吴达周，王文林，
申请(专利权)人：生态环境部南京环境科学研究所，
类型：发明
国别省市：
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