本发明专利技术公开了一种车载移动测图装置，包括：运载平台系统、驱动系统、惯性导航系统、三维数据采集系统、通信系统以及上位机，利用三维数据采集系统获取场景表面的极半径信息，运用运载平台系统搭载整个装置；通过驱动系统控制装置在场景中运动；用惯性导航系统获取装置空间六自由度的位姿参数；运用通信系统将惯性导航系统获取的装置位姿参数及三维数据采集系统采集的场景极半径信息实时的传送到上位机；上位机软件通过处理场景的极半径与装置的空间六自由度位姿参数信息重建出场景的三维点云图像。本发明专利技术克服了传统测量方法表现出的数据生产周期长、数据生产成本高及人员不能到达的地方很难获得有效数据等缺点，实现了室内室外的快速准确测图，在城市规划、事故现场重构、考古等领域具有广阔的应用前景。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及非接触测量技术，具体地涉及一种车载移动测图装置，在城市规划、事故现场重构、考古等领域具有广阔的应用前景。
技术介绍
目前已有的车载移动测图系统，都是利用GPS、CCD、INS、激光或航位推算系统等先进的传感器搭建，通过运载体的高速行进，快速采集地物的空间数据和属性数据。由于系统采用了 GPS定位技术，因此系统只能适合空旷环境的测图，不适于室内、隧道、城市等环境的测图。因此，迫切需要一种车载移动测图装置，满足无法接受GPS信号场景的测图工作。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题解决了其它测绘系统因隧道、桥梁、城市峡谷、树木遮挡等导致GNSS失锁的问题，提出了利用倾角传感器和编码器作为惯性测量单元获取位姿参数，解决了利用多传感器采集信息时出现的各传感器数据在时间和空间的不同步问题， 以及应用激光传感器采集空间距离数据构建车载移动测图系统的新方法，为实现无GPS/ IMU和先验地图辅助的6D同步定位与地图创建提供良好的技术支撑。本专利技术的技术方案为一种车载移动测图装置，该装置包括运载平台系统、驱动系统、惯性导航系统、三维数据采集系统、通信系统和上位机；其中运载平台系统运载整个装置在场景空间中运动；运载平台系统包括运载平台、左前轮、右前轮、左后轮和右后轮；运载平台系统通过驱动系统中的左前轮驱动电机驱动左前轮，驱动系统中的右前轮驱动电机驱动右前轮以实现平台运动；惯性导航系统中的左编码器与左前轮连接，记录左前轮转过的角度，惯性导航系统中的右编码器与右前轮连接，记录右前轮转过的角度；驱动系统控制运载平台系统的运动速度及运动方向；驱动系统包括左电机驱动器、右电机驱动器、左前轮驱动电机和右前轮驱动电机；惯性导航系统，可实时获取装置的空间六自由度位姿参数；惯性导航系统包括左编码器、右编码器、左编码器计数器、右编码器计数器、倾角仪和A/D采集卡；倾角仪获取运载平台的俯仰角与横滚角，通过A/D采集卡将运载平台的俯仰角与横滚角的模拟信号转换成数字信号传到通信系统中的串口服务器；左编码器以及右编码器将采集到的驱动轮转动角度信息通过左编码器计数器以及右编码器计数器传给串口服务器；最终串口服务器将俯仰角与横滚角以及驱动轮转动角度信息的数据，即位姿数据，传给上位机，上位机的上位机软件通过解算所述的位姿数据得到运载平台相对运载平台初始位置的位姿信息；三维数据采集系统，包括激光测距仪和舵机；舵机在通信系统中的单片机的控制下，带动激光测距仪做俯仰运动，实现场景的三维数据采集，将采集到的场景极半径信息通过通信系统中的串口服务器回传给上位机；通信系统，包括串口服务器和单片机；上位机通过串口服务器将控制命令传给单机通过左电机驱动器驱动左前轮驱动电机控制左前轮运动，通过右电机驱动器驱动右前轮驱动电机控制右前轮运动；通过舵机控制二维激光测距仪做俯仰运动以实现三维数据采集；上位机的上位机软件通过向单片机发送命令控制运载平台及舵机的运动；上位机软件通过开辟多线程方式实现平台位姿参数信息与激光三维数据信息的时间融合；串口服务器将三维数据采集系统的采集的极半径信息，倾角仪和左右两个编码器的平台位姿信息传送到上位机，上位机软件对获取数据进行系统校正，将各坐标系的数据运用坐标归一法转换到统一的世界坐标系下，并将结果以点云的形式显示。所述的激光测距仪为二维激光传感器。二维激光传感器主要完成面扫描测量。该激光传感器自然表面下的采样量程不小于80m。测量精度不大于10cm，面扫描时的角分辨率不大于1°，具有RS232/422/485接口的基于脉冲反射时差法的激光传感器。较高的采样频率可减少单次激光扫描时间，激光传感器的测量精度越高，车载移动测图系统装置的扫描精度就越高，更加接近场景的真三维图像，且控制接口简单。所述的左前轮驱动电机为步距角不大于1.2°，静态相电流不小于6A，重量不大于Ig，配置减速器后保持转矩不小于35N. m的三相步进电机，步进电机具有瞬间启动和急速停止的优越特性；改变脉冲的顺序可以方便的改变转动的方向。所述的右前轮驱动电机为步距角不大于1.2°，静态相电流不小于6A，重量不大于Ig，配置减速器后保持转矩不小于35N. m的三相步进电机，步进电机具有瞬间启动和急速停止的优越特性；改变脉冲的顺序可以方便的改变转动的方向。所述的左前轮电机驱动器为额定电压70V以内，最大输出驱动电流为6V/相，具有脉冲信号输入、方向信号输入和脱机信号输入三种端口的直流电机驱动器。可对输入信号光电隔离，可适应共阳、共阴、单/双脉冲多种模式，具有脱机保持功能，以及节能的自动半电流锁定功能。所述的右前轮电机驱动器为额定电压70V以内，最大输出驱动电流为6V/相，具有脉冲信号输入、方向信号输入和脱机信号输入三种端口的直流电机驱动器。可对输入信号光电隔离，可适应共阳、共阴、单/双脉冲多种模式，具有脱机保持功能，以及节能的自动半电流锁定功能。所述的舵机为最大扭矩2. 4N. m占空比0. 9ms 2. Ims,脉冲频率50Hz 300Hz 的数字舵机，脉冲频率达300Hz的舵机使得马达在同一时间收到更多的激励信号，并转动的更快；高频率的脉冲也使数字舵机的无反应区变小，反应更快，加速和减速反应更迅速柔和。所述的左编码器为响应频率0 100Hz，输出波形为方波，分辨率刻线不小于500 的增量式光栅编码器，编码器输出的信号是方波脉冲，有A、B两相，可实现运载平台的前进和后退记录。当A相的信号脉冲超前B相90°时，表示运载平台前进，脉冲计数增加；当B 相的信号脉冲超前A相90°时，表示运载平台后退，脉冲计数减小。所述的右编码器为响应频率0 100Hz，输出波形为方波，分辨率刻线不小于500 的增量式光栅编码器，编码器输出的信号是方波脉冲，有A、B两相，可实现运载平台的前进和后退记录。当A相的信号脉冲超前B相90°时，表示运载平台前进，脉冲计数增加；当B 相的信号脉冲超前A相90°时，表示运载平台后退，脉冲计数减小。所述的左编码器计数器为记录编码器所产生的脉冲个数，波特率1200 19200bps,具有RS232/422/485接口的脉冲计数器。所述的右编码器计数器为记录编码器所产生的脉冲个数，波特率1200 19200bps,具有RS232/422/485接口的脉冲计数器。所述的倾角仪为双轴之间完全独立和隔离，测量范围不小于士30°，士 15V直流供电，输出的直流电压不小于士5V，输出数据频率不小于40Hz，精度不小于2rad/S，零点漂移不大于0. 02V的双轴倾角传感器。所述的A/D采集卡为分辨率不小于12位，将倾角仪采集的角度模拟信号转换成上位机可处理的二进制信号，通信接口为RS232/422/485的模数转换器。所述的串口服务器为供电电压12 48V，输出为RJ45型网卡接口、支持10兆和 100兆自适应的网络连接速度，具有至少八个RS-232/422/485接口的数据传输装置。所述的上位机为至少具有网口，系统内存大于2GB，显卡内存大于256M，支持 Windows XP操作系统的工控机。所述通信及上位机单元中的控制软件实现过程如下1)三维数据采集系统与通信系统初始化系统上电后，舵机复位到系统所设置的基准位置，串口服务器自启动并与上位机连接成功。2)惯性本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：胡少兴，朱林林，张爱武，陈春鹏，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：
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