申请/专利权人：中交第二公路勘察设计研究院有限公司

申请日：2021-08-10

公开（公告）日：2024-04-02

公开（公告）号：CN113567966B

主分类号：G01S7/497

分类号：G01S7/497;G01S17/88;G06F30/20

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.02#授权;2021.11.16#实质审查的生效;2021.10.29#公开

摘要：本发明公开了基于蒙特卡洛仿真的机载车载激光点云精度预估方法，包括原始激光点云生成，进行POS航迹线解算；蒙特卡洛仿真激光点云生成；基于时间戳的激光点云快速关联；机载车载激光点云精度预估分析，基于对齐后的原始激光点云和n组姿态角蒙特卡洛仿真激光点云进行统计分析，在此基础上顾及天线相位中心位置的中误差，实现对激光点云坐标的空间分布特征和规律的分析及整体精度的预测与评估。本发明适用于任何激光扫描设备获取的点云、适用于任何地形、无需建立误差传播方程及条件假定，能为机载激光扫描工程项目中的点云精度预估、设备选型提供有效依据，有利于保证工程数据质量，具有显著的社会及经济效益。

主权项：1.基于蒙特卡洛仿真的机载车载激光点云精度预估方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、生成原始激光点云；步骤2、生成蒙特卡洛仿真激光点云；步骤3、删除原始激光点云和蒙特卡洛仿真激光点云中的多回波激光点，并进行原始激光点云和蒙特卡洛仿真激光点云对齐；步骤4、计算每个激光点其对应的平面中误差高程中误差三维位置中误差δk、以及激光点三维坐标的总体精度并进一步计算姿态角误差对激光点云影响的整体平面中误差δ平面、高程中误差δ高程、三维位置中误差δ总指标，所述的步骤1包括以下步骤：步骤1.1、从机载激光雷达设备中导出流动站数据、激光测距原始数据，将地面GNSS基准站数据转换为Rinex标准格式；步骤1.2、对机载GNSS观测数据联合地面GNSS基准站数据进行精密差分解算，再将精密差分解算得到的各时刻机载GNSS天线的中心位置坐标联合惯性传感器记录的飞行姿态数据进行联合解算，得到POS航迹线；步骤1.3、联合激光测距原始数据、POS航迹线进行激光点云解算，获得原始激光点云，所述的原始激光点云的每个激光点在WGS-84坐标系中的三维空间坐标通过下式计算： 其中，pk为第k个激光发射点到激光脚点间的距离向量，0，0,pkT为第k个激光脚点在瞬时激光束坐标系中的坐标，为第k个激光脚点从瞬时激光束坐标系到激光扫描参考坐标系的转换矩阵，为第k个激光脚点的安置误差旋转矩阵，为激光发射参考中心与惯性平台参考中心的偏移量，为天线相位中心与惯性平台参考中心的偏移量，为第k个激光脚点的姿态角旋转矩阵，为第k个激光脚点从当地水平参考坐标系到当地垂直参考坐标系的旋转矩阵，为第k个激光脚点从当地垂直参考坐标系到WGS84坐标系的旋转矩阵，为第k个激光脚点在获取瞬间GNSS测定的天线相位中心在WGS-84坐标系中的坐标，为第k个激光脚点在WGS-84坐标系中的坐标，k∈[1,l]，l为激光点个数，其中， 式中： ck3＝cosPkcosRk其中，Rk，Pk，Hk分别为第k个激光脚点在获取瞬间对应的激光扫描设备的侧滚角、俯仰角、航偏角，所述的步骤2包括以下步骤：步骤2.1、姿态角随机误差蒙特卡洛仿真：设激光扫描系统中侧滚角、俯仰角、航偏角的标称中误差分别为δR、δP、δH，蒙特卡洛仿真组数为n，计算每组蒙特卡洛仿真的姿态角随机误差，每组蒙特卡洛仿真的姿态角随机误差包括侧滚角随机误差俯仰角随机误差以及航偏角随机误差 其中，randn为Matlab软件中的标准高斯随机误差生成函数，p2为POS航迹线中的记录总数，j代表蒙特卡洛仿真组编号；步骤2.2、将步骤2.1中生成的侧滚角随机误差俯仰角随机误差以及航偏角随机误差逐一加到原始激光点云POS航迹线中姿态角的侧滚角R、俯仰角P、以及航偏角H，则每组蒙特卡洛仿真的POS航迹线如下所示： 其中，Rj、Pj、Hj分别表示第j组蒙特卡洛仿真的POS航迹线中对应的侧滚角、俯仰角和航偏角，分别代表步骤2.1计算获得的侧滚角随机误差、俯仰角随机误差、以及航偏角随机误差，R、P、H分别为原始激光点云POS航迹线对应的侧滚角、俯仰角和航偏角，j代表蒙特卡洛仿真组编号；步骤2.3、利用n组蒙特卡洛仿真的POS航迹线联合激光测距原始数据进行激光点云解算，从而可以得到n组蒙特卡洛仿真的激光点云。

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