【技術實現(xiàn)步驟摘要】
本申請涉及掃描成像，特別涉及一種機載高光譜激光雷達掃描系統(tǒng)、方法、上位機及存儲介質。
技術介紹
1、高光譜激光雷達是一種新型激光雷達技術，其在傳統(tǒng)單波長激光雷達的硬件基礎上，通過超連續(xù)譜激光作為光源用以大幅拓展發(fā)射端的光譜寬度，并針對性的增加系統(tǒng)探測端的接收波長數(shù)量，通過從各個通道獲取的不同波長的反射脈沖回波波形信號中解譯出距離和反射率屬性，從而實現(xiàn)了基于單個激光腳點測量，腳點處空間三維信息與多譜段反射光譜信息的同步一體化獲取。相比地基高光譜激光雷達，機載高光譜激光雷達在飛行中通過掃描裝置周期性不斷改變激光的入射姿態(tài)，從而實現(xiàn)對地面目標的覆蓋式測量成像，從而實現(xiàn)更高作業(yè)效率、更廣范圍以及更高時效的測繪任務。
2、然而，高光譜激光雷達對接收的信號光進行了獨立通道分光探測，各光譜探測通道同時對激光發(fā)射脈沖和目標后向散射回波進行探測采集。這導致回波信息和角度編碼信息在時序上并非完全同步，因此對同一目標點的探測回波和掃描單元的角度編碼信息之間時間存在時序上的偏移，進而影響后續(xù)掃描成像的質量。這種偏移表現(xiàn)為兩種形式：回波波形與角度編碼在時序上存在，單次激光觸發(fā)周期的絕對時序偏移，和多次激光觸發(fā)條件下的累積偏移。
3、機載高光譜激光雷達相比傳統(tǒng)大的地基高光譜激光雷達，探測距離從小于100m提升到了大于500m，使得地面遠距離下的波形信號和機上的掃描角度編碼信息由于信號傳遞光程的增加而發(fā)生顯著的增加，進而放大了二者間的時序偏差。另外在機載探測的遠距離應用場景下，儀器內部多個光譜通道固定長度光路的傳播時間差異、多通道光電
技術實現(xiàn)思路
1、本申請?zhí)峁┮环N機載高光譜激光雷達掃描系統(tǒng)、方法、上位機及存儲介質，以解決相關技術中機載高光譜激光雷達掃描系統(tǒng)的角度編碼信息與地面回波信號測量上存在時序偏差，進而影響后續(xù)掃描成像等問題。
2、本申請第一方面實施例提供一種機載高光譜激光雷達掃描系統(tǒng)，包括：機載高光譜激光雷達設備，其中，設備包括設備本體、設置于設備本體上的掃描鏡單元、光電探測單元和角度編碼單元，掃描鏡單元向目標反射掃描激光，光電探測單元用于探測目標反射的地面回波信號，角度編碼單元獲取掃描鏡單元掃描過程的角度編碼信號；上位機，其中，上位機包括時間同步器和控制器，時間同步器用于將地面回波信號和角度編碼信號處理成角度與波形的時間同步幀數(shù)據(jù)，控制器根據(jù)目標掃描參數(shù)控制掃描鏡單元執(zhí)行掃描動作。
3、可選地，時間同步器還用于：在探測到地面回波信號后，發(fā)送第一時間指令至波形采集卡，其中，波形采集卡基于第一時間指令對地面回波信號進行信號閾值判斷，若地面回波信號超過信號閾值，返回第一指令；基于第一指令發(fā)送第二時間指令至波形采集卡，并基于第二時間指令處理角度編碼信號得到角度編碼信息，其中，波形采集卡用于存儲地面回波信號的數(shù)據(jù)；基于第二時間指令的時序信息和角度編碼信息生成角度與波形的時間同步幀數(shù)據(jù)。
4、可選地，掃描鏡單元包括：掃描鏡、掃描鏡轉軸和電機，其中，掃描鏡，用于反射掃描激光至目標，并將目標反射的地面回波信號反射至光電探測單元；掃描鏡轉軸，用于連接掃描鏡和電機，并通過旋轉改變掃描鏡上法向量的空間姿態(tài)，以改變掃描激光的發(fā)射方向；電機，用于驅動掃描鏡轉軸和掃描鏡實現(xiàn)旋轉掃描。
5、可選地，角度編碼單元包括：光柵尺和光柵編碼讀數(shù)頭，其中，光柵尺，用于對掃描激光掃描目標的角度進行刻線和區(qū)分；光柵編碼讀數(shù)頭，用于讀取掃描過程中產生的角度刻線，并輸出每一次角度刻線時的計數(shù)信號。
6、可選地，控制器還用于存儲時間同步幀數(shù)據(jù)。
7、可選地，上位機還包括：波形采集卡，用于采集地面回波信號，并對地面回波信號進行信號閾值判斷。
8、本申請第二方面實施例提供一種機載高光譜激光雷達掃描系統(tǒng)的控制方法，包括：獲取掃描激光的目標掃描參數(shù)；基于目標掃描參數(shù)控制掃描鏡單元執(zhí)行掃描動作，并獲取光電探測單元探測的地面回波信號和角度編碼單元的角度編碼信號；利用時間同步器將地面回波信號和角度編碼信號處理成角度與波形的時間同步幀數(shù)據(jù)。
9、可選地，利用時間同步器將地面回波信號和角度編碼信號處理成角度與波形的時間同步幀數(shù)據(jù)，包括：在探測到地面回波信號后，發(fā)送第一時間指令至波形采集卡，其中，波形采集卡基于第一時間指令對地面回波信號進行信號閾值判斷，若地面回波信號超過信號閾值，返回第一指令；基于第一指令發(fā)送第二時間指令至波形采集卡，并基于第二時間指令處理角度編碼信號得到角度編碼信息，其中，波形采集卡用于存儲地面回波信號的數(shù)據(jù)；基于第二時間指令的時序信息和角度編碼信息生成角度與波形的時間同步幀數(shù)據(jù)。
10、本申請第三方面實施例提供一種上位機，包括：存儲器、處理器及存儲在存儲器上并可在處理器上運行的計算機程序，處理器執(zhí)行程序，以執(zhí)行如上述實施例的機載高光譜激光雷達掃描方法。
11、本申請第四方面實施例提供一種計算機可讀存儲介質，其上存儲有計算機程序或指令，計算機程序或指令被處理器執(zhí)行，以執(zhí)行如的機載高光譜激光雷達掃描方法。
12、由此，本申請至少具有如下有益效果：
13、本申請實施例可以基于時間同步器將地面回波信號和角度編碼信號處理成角度與波形的時間同步幀數(shù)據(jù)，即實現(xiàn)回波信號和角度編碼信號的精確時間同步，解決了機載高光譜激光雷達遠距離探測條件下掃描系統(tǒng)與地面回波信號測量上的時序偏差問題，從而提高后續(xù)的掃描成像的質量。由此，解決了相關技術中機載高光譜激光雷達掃描系統(tǒng)的角度編碼信息與地面回波信號測量上存在時序偏差，進而影響后續(xù)掃描成像等技術問題。
14、本申請附加的方面和優(yōu)點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本申請的實踐了解到。
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1.一種機載高光譜激光雷達掃描系統(tǒng)，其特征在于，包括：
2.根據(jù)權利要求1所述的機載高光譜激光雷達掃描系統(tǒng)，其特征在于，所述時間同步器還用于：
3.根據(jù)權利要求1所述的機載高光譜激光雷達掃描系統(tǒng)，其特征在于，所述掃描鏡單元包括：掃描鏡、掃描鏡轉軸和電機，其中，
4.根據(jù)權利要求1所述的機載高光譜激光雷達掃描系統(tǒng)，其特征在于，所述角度編碼單元包括：光柵尺和光柵編碼讀數(shù)頭，其中，
5.根據(jù)權利要求1所述的機載高光譜激光雷達掃描系統(tǒng)，其特征在于，所述控制器還用于存儲所述時間同步幀數(shù)據(jù)。
6.根據(jù)權利要求1所述的機載高光譜激光雷達掃描系統(tǒng)，其特征在于，所述上位機還包括：波形采集卡，用于采集所述地面回波信號，并對所述地面回波信號進行信號閾值判斷。
7.一種機載高光譜激光雷達掃描方法，其特征在于，包括以下步驟：
8.根據(jù)權利要求7所述的機載高光譜激光雷達掃描方法，其特征在于，所述利用所述時間同步器將所述地面回波信號和所述角度編碼信息處理成角度與波形的時間同步幀數(shù)據(jù)，包括：
9.一種上位機，其特征在
10.一種計算機可讀存儲介質，其上存儲有計算機程序或指令，其特征在于，所述計算機程序或指令被處理器執(zhí)行，以用于實現(xiàn)如權利要求7或8所述的機載高光譜激光雷達掃描方法。
...【技術特征摘要】
1.一種機載高光譜激光雷達掃描系統(tǒng)，其特征在于，包括：
2.根據(jù)權利要求1所述的機載高光譜激光雷達掃描系統(tǒng)，其特征在于，所述時間同步器還用于：
3.根據(jù)權利要求1所述的機載高光譜激光雷達掃描系統(tǒng)，其特征在于，所述掃描鏡單元包括：掃描鏡、掃描鏡轉軸和電機，其中，
4.根據(jù)權利要求1所述的機載高光譜激光雷達掃描系統(tǒng)，其特征在于，所述角度編碼單元包括：光柵尺和光柵編碼讀數(shù)頭，其中，
5.根據(jù)權利要求1所述的機載高光譜激光雷達掃描系統(tǒng)，其特征在于，所述控制器還用于存儲所述時間同步幀數(shù)據(jù)。
6.根據(jù)權利要求1所述的機載高光譜激光雷達掃描系統(tǒng)，其特征在于，所述上位機還包括：波形采集卡，用于采集所述地面回波信號，...
【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：史碩，徐騫，龔威，劉斌，朱忠敏，劉帆，朱振武，曹忺，潘成，
申請(專利權)人：武漢大學，
類型：發(fā)明
國別省市：
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