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专利名称：一种机载激光雷达激光发射指向扰动的补偿装置及方法
技术领域：
本发明涉及一种可在线高精度补偿机载平台的滚动角扰动和俯仰角扰动对机载激光雷达激光发射指向不利影响的装置及方法。
背景技术：
ic LIDAR(Light Detection and Ranging) LADAR(Laser Detection and Ranging)，又称机载激光雷达，是机载平台上激光探测及测距系统的简称。机载激光雷达技术是一种新型和高效的地形测绘技术，可实时准确获取被测地面的DEM(Digital Elevation Model)和DSM(Digital Surface Model)等测绘产品，近二十年来，在地形测绘、 城市建模、灾害评估、虚拟现实、逆向工程、文物修复等诸多领域得到迅速发展和广泛应用。机载激光雷达系统主要集成了飞行载荷平台、GPS(Global Positioning System) 系统、INSanertial Navigation System)系统、激光扫描仪、计算机数据采集和处理系统等。其工作过程为飞机按照预先设计的飞行航线勻速直线飞行，激光扫描仪发射出高频激光脉冲对被测地形进行扫描，由GPS/INS组合测量装置采用卡尔曼滤波技术实时测量出飞行载荷平台的轨�：妥颂牵菁す饴龀宓姆尚惺奔淇杉扑愠黾す夥⑸涞愕降孛婕す饨诺阒涞木嗬耄庇杉す馍杈敌缁嵘系墓獾缰峤潜嗦肫骰竦酶鞲黾す饴龀宸⑸涫笨痰纳杞牵酆弦陨系牟饬渴荩山馑愠雒恳桓龅孛婕す饨诺愕目占湮恢�。大量的激光脚点形成所谓的激光点云。点云进一步通过粗差点剔除、冗余点清理、滤波等预处理，再经过曲面拟合，可重建被测地形的三维成像产品，即DSM或DEM等。机载平台姿态角扰动对点云的分布区域和点云密度的影响非常显著，不仅可造成点云分布区域明显变化，还造成点云密度的较大变化。激光点云分布区域的变化会造成目标扫描区域漏扫，导致形成的DSM或DEM与目标地形相比有缺失。点云密度的降低造成被测地面的采样分辨率降低，导致DSM或DEM的精度降低。姿态角扰动对DSM的影响机理为理想状态下，飞机按照设计航线勻速直线飞行， 此时机载平台的姿态角扰动为零。如果机载激光雷达系统中的各个参数(如扫描频率、激光脉冲重复频率、飞行高度、飞行速度等)设置合理，可保证形成的点云较规则分布，进而能够最优地重建真实地形，使重建的三维表面模型DSM失真最小。但由于机载平台受到各种内外界因素的干扰，如阵风、湍流、发动机振动以及控制系统的性能缺陷等，机载激光雷达的载荷平台无法保持理想的勻速直线运动状态，产生飞行轨迹扰动和姿态角扰动。其中飞行轨迹扰动对点云分布有一定影响，但对点云密度影响很小，可忽略不计。而由于飞行高度一般在500米以上，姿态角扰动对激光扫描点云的分布和密度影响较大，可造成大部分激光扫描区域的点云密度降低。重建的三维图像精度与激光点云的密度有密切关系，点云密度越高，DSM精度越高。因此，激光点云密度的减小会造成地形三维图像的退化。另外姿态角扰动导致激光点云扫描区域产生横向的偏移，容易造成目标测量地形的漏扫。因此，对平台姿态角扰动进行实时补偿很有现实意义，一方面，可补偿机载平台姿态角扰动造成的点云分布区域的变化，防止漏扫描，并可大大减小相邻扫描带的重叠率，提高扫描效率和设备寿命；另一方面，可消除姿态角扰动造成的点云密度的不均勻分布，有效提高三维重建图像的精度。机载激光雷达的载荷平台可大体分为两种形式，一种是飞机(主要是固定翼飞机和直升飞机)自身的固定安装平台作为激光雷达等载荷的安装平台，由于阵风、涡流等的影响，其姿态角扰动会较大，可达到士 10°以上；另一种是在飞机的固定安装平台上又安装了机载稳定平台，激光雷达和IMU(惯性测量单元)等载荷安装在该机载稳定平台上。机载稳定平台又可大体分为两类，即主动式稳定平台和被动式稳定平台。主动式稳定平台如电动稳定平台和力矩陀螺控制式稳定平台等；被动式稳定平台如重力稳定式、机械阻尼隔振式等。但不管是主动式还是被动式稳定平台，由于要安装激光雷达和IMU等设备，机载稳定平台的体积、质量和惯性较大，故目前机载稳定平台的姿态角扰动仅能控制在士5°以内。因此即使是经过机载稳定平台补偿后的残余姿态角扰动值，对机载激光扫描成像仍有很大的影响，仍需要进一步对残余的姿态角扰动值进行补偿。三个姿态角扰动的影响特点如下(a)滚动角扰动主要造成点云分布区域垂直于飞行方向的横向偏移，但基本不影响点云密度；(b)俯仰角扰动对点云密度影响很大，使一部分区域的扫描线间隔增大，造成该区域的点云密度降低，造成该区域的三维重建图像失真增大，而对点云分布区域的影响很小；(c)偏航角扰动使激光扫描线发生倾斜，造成局部激光脚点的分布发生变化，对点云密度有一定的影响，会造成部分区域点云密度的降低，但偏航角扰动对点云密度的影响远小于俯仰角扰动的影响，同时对点云分布区域的影响也很小。因此，滚动角扰动和俯仰角扰动对点云分布区域和密度的影响最大，应重点予以消除和补偿。目前已有较多关于机载稳定平台方面的专利，如CN2017M800U和CN101619971 等，其目的是消除机载平台姿态角扰动，使机载平台保持稳定。由前面已述，由于激光雷达和IMU均需安装在机载稳定平台上，机载稳定平台的体积质量和惯性较大，故残余姿态角扰动仍较大。由于机载稳定平台的残余姿态角扰动仍对机载激光雷达扫描成像有较大的影响，故本专利设计了一种激光指向扰动补偿装置，其安装在机载稳定平台上，主要补偿机载稳定平台的残余姿态角扰动。本专利通过测量实际机载稳定平台的残余滚动角和俯仰角扰动值，控制所设计的激光发射指向扰动补偿装置的χ轴框架和y轴框架分别反向旋转滚动角扰动值和俯仰角扰动值的一半，可保持机载激光雷达的激光发射指向始终保持理想的设计方向，有效消除机载稳定平台的残余滚动角扰动和俯仰角扰动对激光束发射指向的不利影响。当然，对于载荷平台不是机载稳定平台，而是飞机的固定安装平台，本专利的装置和方法同样也是适用的。

发明内容
针对现有机载激光雷达的机载平台姿态角扰动对机载激光雷达激光指向的不利影响，本专利设计了一种体积小、重量轻、惯量小、控制精度高的激光发射指向扰动补偿装置及方法，可实现机载激光雷达的激光发射指向不受机载平台滚动角扰动和俯仰角扰动的影响。本发明可同时实现机载平台滚动角扰动和俯仰角扰动的实时高精度补偿，有效改善激光扫描点云的分布区域和密度，大大提高机载激光扫描三维成像的重建精度。一种机载激光雷达激光发射指向扰动的补偿装置及方法，其装置包括激光发射指向扰动补偿机械装置( 和激光发射指向扰动补偿控制装置(3)。其特征在于所述激光发射指向扰动补偿机械装置O)，包括二维转动框架、扫描镜和扫描镜电机；所述二维转动框架的χ轴指向飞机飞行方向，y轴指向右机翼方向并垂直于χ轴；所述扫描镜的旋转轴与所述二维转动框架的χ轴重合，所述扫描镜的激光出射点在所述二维转动框架的转动中心处；所述激光发射指向扰动补偿控制装置(3)，包括激光发射指向扰动补偿控制器、滚动角扰动补偿驱动装置、俯仰角扰动补偿驱动装置；机载激光雷达系统中的激光测距系统(1)、 所述激光发射指向扰动补偿机械装置O)、所述激光发射指向扰动补偿控制装置C3)及机载激光雷达系统中的POS系统(4)均固装在机载平台( 上；通过所述POS系统(4)获得所述机载平台( 的实时姿态角扰动值，提供给所述激光发射指向扰动补偿控制装置(3)， 对所述激光发射指向扰动补偿机械装置( 进行随动控制，使所述二维转动框架的χ轴和y 轴框架分别反向旋转滚动角和俯仰角扰动幅值的一半，补偿机载平台滚动角和俯仰角扰动的不利影响，保持激光发射束的指向始终与理想设计方向相同。其中，所述激光测距系统⑴包括激光发射器(11)、光路光学器件(12)、回波接收探测装置(1 。其特征在于所述光路光学器件(1 包括分光片(121)和反射镜(122)； 所述回波接收探测装置(13)，包括主接收镜(131)、次接收镜(132)、回波雪崩二极管探测器(133)、距离计数器(134)。其中，所述激光发射指向扰动补偿机械装置( 包括扫描镜电机(21)、扫描镜 (22)、χ轴光电轴角编码器03)、χ轴旋转电机04)、y轴光电轴角编码器05)、y轴旋转电机06)、x轴框架07)、y轴框架(观)、固定安装框架09)。其特征在于所述扫描镜电机和所述扫描镜0 安装在所述χ轴框架(XT)里；由所述χ轴旋转电机04)和所述χ轴光电轴角编码器03)实现所述χ轴框架(XT)的驱动和实际转角测量，实现滚动角扰动补偿；所述χ轴旋转电机(M)、所述χ轴光电轴角编码器及所述χ轴框架(XT)均安装在所述y轴框架08)上；由所述y轴旋转电机06)和所述y轴光电轴角编码器05) 实现所述y轴框架08)的驱动和实际转角测量，实现俯仰角扰动的补偿；所述y轴旋转电机(26)、所述y轴光电轴角编码器0 及所述y轴框架08)均安装在所述固定安装框架 (29)上；所述固定安装框架09)固装在所述机载平台(5)上；所述扫描镜02)的激光反射点位于二维转动框架的转动中心处。其中，所述激光发射指向扰动补偿控制装置C3)包括激光发射指向扰动补偿控制器(31)、滚动角扰动补偿驱动装置(32)、俯仰角扰动补偿驱动装置(3 。其特征在于由所述POS系统(4)测得所述机载平台( 的滚动角和俯仰角扰动，提供给所述激光发射指向扰动补偿控制装置(3)，控制所述激光发射指向扰动补偿机械装置的所述χ轴框架 (27)和所述y轴框架08)的转角，进行随动闭环控制。其中，所述激光发射指向扰动补偿控制器(31)与所述滚动角扰动补偿驱动装置 (32)、所述χ轴旋转电机(M)、所述χ轴光电轴角编码器形成闭环控制回路，实现机载平台滚动角扰动的实时补偿。其特征在于所述激光发射指向扰动补偿控制器(31)接收所述POS系统(4)提供的滚动角扰动值，取滚动角扰动值的一半并取反做为滚动角扰动补偿值，与所述χ轴光电轴角编码器反馈的实际转角进行比较，获得滚动角补偿误差，在所述激光发射指向扰动补偿控制器(31)中通过控制算法，向所述滚动角扰动补偿驱动装置 (32)输出控制指令，所述滚动角扰动补偿驱动装置(3 产生驱动电压信号，驱动所述χ轴旋转电机04)带动所述χ轴框架07)反向转动滚动角扰动幅值的一半，使激光发射指向在滚动方向上不受机载平台滚动角扰动的影响。其中，所述激光发射指向扰动补偿控制器(31)与所述俯仰角扰动补偿驱动装置 (33)、所述y轴旋转电机( )、所述y轴光电轴角编码器0 形成闭环控制回路，实现机载平台俯仰角扰动的实时补偿。其特征在于所述激光发射指向扰动补偿控制器(31)接收所述POS系统(4)提供的俯仰角扰动值，取俯仰角扰动值的一半并取反做为俯仰角扰动补偿值，与所述y轴光电轴角编码器0 反馈的实际转角比较，获得俯仰角补偿误差，在所述激光发射指向扰动补偿控制器(31)中通过控制算法，向所述俯仰角扰动补偿驱动装置(33) 输出控制指令，所述俯仰角扰动补偿驱动装置(3 进而产生驱动电压信号，驱动所述y轴旋转电机06)带动所述y轴框架08)反向转动俯仰角扰动幅值的一半，使激光发射指向在俯仰方向上不受机载平台俯仰角扰动的影响。其中，本专利提出的方法和装置可同时实现所述机载平台( 的滚动角和俯仰角扰动对机载激光雷达激光发射指向影响的实时高精度补偿。其特征在于所述扫描镜电机 (21)和所述扫描镜0 组合体的质量、体积和惯性均较�。士墒顾黾す夥⑸渲赶蛉哦钩セ底爸肙)的整体质量、体积和惯性较�。凰靓种峁獾缰峤潜嗦肫骱退鰕 轴光电轴角编码器0 具有较高的测量精度；所述χ轴旋转电机04)和所述y轴旋转电机06)采用高精度力矩伺服电机；所述激光发射指向扰动补偿机械装置( 的二维转角控制精度和补偿实时性可达到较高的水平，可实现对机载激光雷达滚动角和俯仰角扰动的实时高精度补偿，使激光发射指向保持设计的理想状态，不受机载平台滚动角和俯仰角扰动的不利影响。


图1是可补偿激光发射指向扰动的机载激光雷达系统结构框图。图2是可补偿激光发射指向扰动的机载激光雷达系统结构与现有的机载激光雷达系统结构的对比示意图。图3是激光发射指向扰动补偿机械装置(2)的结构图。图4是基于所述激光发射指向扰动补偿机械装置O)的激光测距光路示意图。图5是可补偿平台姿态角扰动造成的机载激光雷达激光发射指向扰动的控制系统框图。
具体实施例方式以下结合附图对本发明专利实施例作进一步详细描述。图1是可补偿激光发射指向扰动的机载激光雷达系统结构框图。在机载激光雷达的实际工作过程中，由于受到各种内外界因素的干扰，所述机载平台(5)会产生姿态角扰动(包括滚动角、俯仰角和偏航角扰动)。在所述POS系统(4)中，由所述GPS/INS组合测量系统Gl)测量并通过所述卡尔曼滤波器0 处理，获得所述机载平台(5)的高精度姿态角扰动值，将其中的滚动角扰动和俯仰角扰动提供给所述激光发射指向扰动补偿控制装置(3)。在所述激光发射指向扰动补偿控制装置(3)中，实现双变量(即滚动角扰动和俯仰角扰动)的随动闭环控制过程首先由所述激光发射指向扰动补偿控制器(31)根据所述POS系统(4)提供的滚动角扰动和俯仰角扰动，计算相应的滚动角和俯仰角扰动补偿值， 分别提供给所述滚动角扰动补偿驱动装置(3 和俯仰角扰动补偿驱动装置(33)，驱动所述激光发射指向扰动补偿机械装置O)中的所述χ轴旋转电机04)和所述y轴旋转电机 06)。实际的所述激光发射指向扰动补偿机械装置O)中的χ轴和y轴框架的实际转角通过所述χ轴光电轴角编码器和所述y轴光电轴角编码器0 测得，返回所述激光发射指向扰动补偿控制器(31)形成完整的闭环控制过程。所述扫描镜电机和所述扫描镜0 安装在所述激光发射指向扰动补偿机械装置( 里。所述激光发射指向扰动补偿机械装置( 补偿了滚动角扰动和俯仰角扰动，使所述机载平台( 的滚动角扰动和俯仰角扰动对所述扫描镜电机和所述扫描镜(2 的激光扫描过程造成的不利影响大大减小乃至消除。图2是可补偿激光发射指向扰动的机载激光雷达系统结构与现有的机载激光雷达系统结构的对比示意图。总体上，本专利提出的一种机载激光雷达激光发射指向扰动的补偿装置及方法，可实现机载激光雷达系统中的滚动角扰动和俯仰角扰动的实时高精度补偿，是在现有的机载激光雷达系统的基础上增加了一个所述激光发射指向扰动补偿机械装置(2)和所述激光发射指向扰动补偿控制装置C3)及其相应的控制算法。其中图2(a)是目前常用的机载激光雷达系统结构示意图，包括所述扫描镜(22)、所述激光测距系统(11)、 安装在飞机底部的所述机载平台( 和所述扫描镜电机。图2(b)是本专利提出的可补偿激光发射指向扰动的机载激光雷达系统结构示意图，同样有图2(a)的结构，但增加了一个所述激光发射指向扰动补偿机械装置( 和所述激光发射指向扰动补偿控制装置(3)， 通过接收由所述POS系统(4)获得的滚动角扰动值和俯仰角扰动值，可实现所述机载平台 (5)的滚动角扰动和俯仰角扰动对激光指向不利影响的实时补偿。图3是激光发射指向扰动补偿机械装置(2)的结构图。所述扫描镜电机和所述扫描镜0 安装在所述激光发射指向扰动补偿机械装置( 里。所述扫描镜电机和所述扫描镜0 安装在所述激光发射指向扰动补偿机械装置的所述χ轴框架(XT) 上。由所述χ轴旋转电机04)和所述χ轴光电轴角编码器实现所述χ轴框架(XT)的驱动和实际转角测量，实现滚动角扰动的补偿。所述χ轴旋转电机(M)、所述χ轴光电轴角编码器及所述χ轴框架(XT)均安装在所述y轴框架08)上。由所述y轴旋转电机和所述y轴光电轴角编码器05)实现所述y轴框架08)的驱动和实际转角测量，实现俯仰角扰动的补偿。所述y轴旋转电机(26)、所述y轴光电轴角编码器0 及所述y轴框架08)均安装在所述固定安装框架09)上。所述固定安装框架09)固定安装在所述机载平台( 上。本设计的优点是所述激光发射指向扰动补偿机械装置的体积小、重量轻、惯性�。蚨黾す夥⑸渲赶蛉哦钩セ底爸芒频亩阅芎�、控制精度高、 补偿效果好。所述扫描镜0 的激光反射点位于二维转动框架的转动中心处。所述激光发射指向扰动补偿机械装置的控制系统方面参数如下姿态角补偿范围可大于+10° 以上，动态补偿精度高于0. Γ以上；所述激光发射指向扰动补偿机械装置的χ轴和y 轴两个框架轴角的输出反馈信号精度高于0.005°以上。 图4是基于所述激光发射指向扰动补偿机械装置( 的激光测距光路示意图。所述激光器(11)发出激光脉冲(实线)，经所述分光片(121)分为大小两束，大束射向所述反射镜(122)，小束发往所述距离计数器(134)，记录下发射激光脉冲的出射时刻。大束激光由所述反射镜(12 到达所述扫描镜(22)，经反射后到达地面，在地面上投射出激光脚点。 由地面激光脚点的回波反射光(虚线所示)通过所述扫描镜02)的光路反射，到达所述主接收镜(131)和所述次接收镜(132)，进行光束聚焦，由所述雪崩二极管探测器(13 获得回波激光，产生电脉冲信号，送入所述距离计数器(134)，记录下回波激光时刻。在所述距离计数器(134)中，根据激光脉冲的出射时刻和回波时刻，计算出激光脉冲的飞行时间，从而可获得激光脉冲测距值。上述整个系统均固装在所述机载平台( 上，所述机载平台(5) 的姿态角扰动由所述GPS/INS组合装置系统测量获得，送入所述激光发射指向扰动补偿控制装置(3)。所述激光发射指向扰动补偿控制装置C3)产生滚动角和俯仰角扰动补偿信号，分别驱动所述χ轴旋转电机04)和所述y轴旋转电机( )，实现滚动角和俯仰角扰动的补偿。所述扫描镜0 和所述扫描镜电机安装在所述激光发射指向扰动补偿机械装置(2)里，组成完整的一套硬件系统。所述扫描镜02)摆动扫描，实现激光脉冲的二维扫描功能。由于所述激光发射指向扰动补偿机械装置( 体积小、重量轻、惯性小、控制精度高，可实时高精度补偿所述机载平台( 的滚动角和俯仰角扰动，从而使激光的发射指向保持设计的理想指向状态，免受滚动角和俯仰角扰动的不利影响。图5是可补偿平台姿态角扰动造成的机载激光雷达激光发射指向扰动的控制系统框图。控制系统的过程如下由所述POS系统(4)中的所述GPS/INS集成测量系统和所述卡尔曼滤波器0 获得所述机载平台(5)的实际姿态角扰动值。只考虑滚动角和俯仰角扰动的补偿，两个姿态角扰动值的一半并取反被送入所述激光发射指向扰动补偿控制装置(3)，做为姿态角扰动补偿值。继而通过解耦计算，分别实现滚动角扰动补偿值和俯仰角扰动补偿值两个通道的闭环控制，实现激光发射的指向不受所述机载平台(5)的滚动角和俯仰角扰动的影响。以上对本发明及其实施方式的描述，并不局限于此，附图中所示仅是本发明的实施方式之一。在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造地设计出与该技术方案类似的结构或实施例，均属本发明保护范围。
权利要求
1.一种机载激光雷达激光发射指向扰动的补偿装置及方法，所述一种机载激光雷达激光发射指向扰动的补偿装置包括激光发射指向扰动补偿机械装置( 和激光发射指向扰动补偿控制装置(3)；所述激光发射指向扰动补偿机械装置O)，其特征在于包括二维转动框架、扫描镜和扫描镜电机；所述二维转动框架的χ轴指向飞机飞行方向，y轴指向右机翼方向并垂直于χ轴；所述扫描镜的激光反射点在所述二维转动框架的转动中心处；所述激光发射指向扰动补偿控制装置(3)，其特征在于包括激光发射指向扰动补偿控制器、滚动角扰动补偿驱动装置、俯仰角扰动补偿驱动装置；机载激光雷达系统中的激光测距系统(1)、 所述激光发射指向扰动补偿机械装置O)、所述激光发射指向扰动补偿控制装置(3)、POS 系统(4)均固装在机载平台( 上；所述一种机载激光雷达激光发射指向扰动的补偿方法， 其特征在于通过所述POS系统(4)获得所述机载平台( 的实时姿态角扰动值，提供给所述激光发射指向扰动补偿控制装置(3)，对所述激光发射指向扰动补偿机械装置( 进行随动控制，使所述二维转动框架的χ轴和y轴框架分别反向旋转滚动角和俯仰角扰动幅值的一半，补偿机载平台滚动角和俯仰角扰动的不利影响，保持激光发射束的指向始终与理想设计方向相同。
2.按照权利要求1所述的一种机载激光雷达激光发射指向扰动的补偿装置及方法，其特征在于所述激光发射指向扰动补偿机械装置( 包括扫描镜电机、扫描镜0 ^轴光电轴角编码器03)、x轴旋转电机04)、y轴光电轴角编码器05)、y轴旋转电机Q6)、x 轴框架07)、y轴框架(观)、固定安装框架09)；所述扫描镜电机和所述扫描镜02) 安装在所述χ轴框架(XT)里；由所述χ轴旋转电机04)和所述χ轴光电轴角编码器03) 实现所述χ轴框架(XT)的驱动和实际转角测量，实现滚动角扰动补偿；所述χ轴旋转电机 (M)、所述χ轴光电轴角编码器及所述χ轴框架(XT)均安装在所述y轴框架08)上； 由所述y轴旋转电机06)和所述y轴光电轴角编码器0 实现所述y轴框架08)的驱动和实际转角测量，实现俯仰角扰动的补偿；所述y轴旋转电机(26)、所述y轴光电轴角编码器0 及所述y轴框架08)均安装在所述固定安装框架09)上；所述固定安装框架 (29)固装在所述机载平台(5)上；所述扫描镜02)的激光反射点位于二维转动框架的转动中心处。
3.按照权利要求1所述的一种机载激光雷达激光发射指向扰动的补偿装置及方法， 其特征在于所述激光发射指向扰动补偿控制装置C3)包括激光发射指向扰动补偿控制器 (31)、滚动角扰动补偿驱动装置(32)、俯仰角扰动补偿驱动装置(33)。
4.按照权利要求1所述的一种机载激光雷达激光发射指向扰动的补偿装置及方法，其补偿方法的特征在于由所述POS系统(4)测得所述机载平台(5)的滚动角和俯仰角扰动， 提供给所述激光发射指向扰动补偿控制装置(3)，控制所述激光发射指向扰动补偿机械装置的所述χ轴框架07)和所述y轴框架08)的转角，进行随动闭环控制，使所述χ轴框架(XT)和所述y轴框架08)分别反向旋转滚动角扰动和俯仰角扰动幅值的一半，使扫描镜反射的激光束指向不受机载平台滚动角扰动和俯仰角扰动的不利影响。
5.按照权利要求1、2、3所述的一种机载激光雷达激光发射指向扰动的补偿装置及方法，其特征在于本专利提出的装置和方法可同时实现所述机载平台(5)的滚动角扰动和俯仰角扰动对机载激光指向不利影响的实时高精度补偿。
全文摘要
一种机载激光雷达激光发射指向扰动的补偿装置及方法，其装置包括激光发射指向扰动补偿机械装置和激光发射指向扰动补偿控制装置。激光发射指向扰动补偿机械装置安装在机载平台上，由反射激光束的扫描镜安装在一个二维转动框架上组成。二维转动框架的x轴指向飞机飞行方向，y轴指向右机翼方向并垂直于x轴。扫描镜的激光反射点在二维转动框架的转动中心处。其补偿方法为由POS系统测得机载平台滚动角和俯仰角扰动，提供给激光发射指向扰动补偿控制装置，对二维转动框架的x轴和y轴框架转角进行闭环控制，使x轴和y轴框架分别反向旋转滚动角和俯仰角扰动幅值的一半，补偿机载平台滚动角和俯仰角扰动造成的激光发射指向偏差。
文档编号G01S17/89GK102426355SQ20111027174
公开日2012年4月25日 申请日期2011年9月14日 优先权日2011年9月14日
发明者张超曾, 徐立军, 李小路, 王建军 申请人:北京航空航天大学