本实用新型属于遥感测绘领域，具体涉及一种机载微型激光雷达三维测绘装置。
背景技术：
激光雷达(LiDAR)系统是一种融激光测距技术、全球卫星定位技术、惯性导航技术、高分辨率数码影像技术及计算机技术于一体的快速获取地形地物三维信息的主动式测量系统。在近二十年内，机载LiDAR技术作为一种精确、快速获取地表三维信息的方式在世界范围内已经被普遍接受，在地形测量、环境监测、应急测绘、公路/铁路/电力/水利勘测设计、智慧城市建设等诸多领域有广泛的应用需求和广阔的发展前景。
机载激光雷达系统一般由激光扫描仪、航测相机、定位定姿系统及核心存储模块组成，通过将其搭载在飞机上在三维地形测绘区域上空飞行获取数据，在一定程度上提高了地形测绘的效率。一般机载激光雷达系统重则100kg以上，轻则30kg以上，在应用过程必须搭载大型的有人机作为飞行载体，往往出现如下难题：
(1)机载激光雷达和其搭载的飞行平台成本较高，因此购置成本及使用成本相对很高。
(2)测区往往距离机场比较远，而激光雷达的搭载平台有人机必须在机场起飞和降落，由此造成大量的无效飞行；如果机场和测区天气状况不同，又会造成较长的天气等待时间。
(3)机载激光类型系统重量大，不方便运输。
(4)对于小区域的三维地形测绘，无法应用这种机载激光雷达进行测量。
因此目前的主流机载激光雷达在进行小面积测绘时存在经济性较差、作业不灵活和时效性较差等不足，特别是地形起伏剧烈的局部区域需要进行快速高精度测绘时还不能较好完成作业。
技术实现要素：
本实用新型提供一种机载微型激光雷达三维测绘装置，总重量控制在6.5kg以下，最轻可以达到3kg，旨在解决现有的机载测绘装置体积较大、挂接不方便、无法快速响应测绘任务的问题。
本实用新型是这样实现的：
本实用新型实施例提供一种机载微型激光雷达三维测绘装置，包括激光扫描仪、高分辨率数码相机、激光扫描仪和外壳，所述激光扫描仪部分安装固定于所述外壳的其中一外表面上，所述高分辨率数码相机安设于所述外壳的另一外表面上，且所述激光扫描仪与所述高分辨率数码相机对向设置，所述外壳内安设有激光扫描仪局部结构、嵌入式计算机以及惯性测量仪，所述激光扫描仪、所述惯性测量仪以及所述高分辨率数码相机均与所述嵌入式计算机电连接，所述嵌入式计算机内设置有全球卫星定位系统及存储模块。
进一步地，还包括电源模块，所述电源模块安设于所述外壳内，且所述激光扫描仪、高分辨率数码相机、嵌入式计算机以及惯性测量仪均电连接所述电源模块。
进一步地，所述外壳包括第一安装板以及第二安装板，所述第一安装板与所述第二安装板对向设置，且所述激光扫描仪部分位于所述第一安装板背离所述第二安装板的一侧，所述高分辨率数码相机安设于所述第二安装板背离所述第一安装板的一侧。
进一步地，所述外壳还包括一块盖板，各所述盖板均连接所述第一安装板与所述第二安装板，所述嵌入式计算机、惯性测量仪与激光扫描仪部分结构均位于各所述盖板围合的腔室内。
进一步地，所述第一安装板上开设有安装孔，所述激光扫描仪通过所述安装孔部分安装到所述外壳内。
进一步地，所述外壳呈方形且为铝合金材质，刚性连接激光雷达，且在激光雷达工作的同时为嵌入式计算机散热。
进一步地，所述嵌入式计算机上焊接有调试接口以及天线端口，且所述调试接口与所述天线端口均位于所述外壳上。
进一步地，所述高分辨率数码相机由U型安装架固定，所述U型安装架包括固定于所述外壳外表面上的固定板、固定高分辨率数码相机另一端的限位板以及连接所述限位板与所述固定板的连接板，所述高分辨率数码相机安设于连接板上。
进一步地，所述高分辨率数码相机的镜头由连接在所述固定板上的两个半圆形支架固定，所述两个半圆形支架在限位板下方通过螺栓固定。
进一步地，所述激光扫描仪在机载航飞时通过主动发射激光并接受反射回光的方式获取地形地物的三维坐标信息。
进一步地，所述高分辨率数码相机为民用数码相机，在机载航飞时通过定时/定距曝光的方式获取地形地物的真彩色影像，所述高分辨率数码相机采用定焦方式。
进一步地，所述惯性测量仪在航飞时测量微型激光雷达三维测绘装置各个时刻的姿态角。
进一步地，所述嵌入式计算机中的全球卫星定位系统用于在机载航飞时测量微型激光雷达三维测绘装置在各个时刻的空间坐标，所述全球卫星定位系统测量数据与所述惯性测量仪测量数据相互融合，修正各自在长时间运行后的累积误差。
进一步地，所述嵌入式计算机中的全球卫星定位系统至少接收一种卫星导航定位信号，所述卫星导航定位信号为GPS信号或者北斗信号。
进一步地，总重量在3kg～6.5kg之间。
本实用新型具有以下有益效果：
本实用新型的测绘装置，搭载在飞行器上，激光扫描仪以及高分辨率数码相机均安设于外壳的外侧，在外壳内设置有惯性测量仪以及嵌入式计算机，通过高分辨率数码相机可以记录地面与物体的实时影像，且储存在嵌入式计算机中，通过激光扫描仪记录被扫描物体垂直方向空间坐标信息并存储到嵌入式计算机中，而该惯性测量仪则记录该测绘装置在搭载飞行平台上的飞行状态并存储到嵌入式计算机中，在嵌入式计算机中设置有全球卫星定位系统，通过全球卫星定位系统记录测绘装置的实时位置，而且将嵌入式计算机、激光扫描仪以及惯性测量仪均设置于壳体内，壳体外侧只有高分辨率数码相机，保证测绘装置整体结构美观，且方便将其搭载于飞行器上，具有应用灵活、三维测量精度高、获取植被以下地形、自主导航、变高飞行等优势，可用于丘陵、山区的高精度三维地形测绘。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为本实用新型实施例提供的机载机载微型激光雷达三维测绘装置的第一视角的结构示意图；
图2为图1的机载机载微型激光雷达三维测绘装置的第二视角的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。
参见图1以及图2，本实用新型实施例提供一种机载微型激光雷达三维测绘装置，其主要搭载飞行器，包括外壳1、激光扫描仪2以及高分辨率数码相机3，其中激光扫描仪2部分安装固定于外壳1的其中一外表面上，高分辨率数码相机3安设于外壳1的另一外表面上，而在外壳1内则设置有嵌入式计算机4以及惯性测量仪5，且高分辨率数码相机3与激光扫描仪2相对设置，高清的高分辨率数码相机3，可以记录地面与物体的实时影像，可以为民用数码相机，在机载航飞时通过定时/定距曝光的方式获取地形地物的真彩色影像，所述高分辨率数码相机3采用定焦方式，通过激光扫描仪2在机载航飞时通过主动发射激光并接受反射回光的方式获取地形地物的三维坐标信息，激光扫描仪2与嵌入式计算机4电连接，激光扫描仪2记录的信息数据传输至嵌入式计算机4内，而嵌入式计算机4则为控制以及信息存储中心，高分辨率数码相机3与激光扫描仪2测量的数据均储存于嵌入式计算机4内，同时能够控制激光扫描仪2以及高分辨率数码相机3工作，在嵌入式计算机4内还设置有全球卫星定位系统，通过全球卫星定位系统记录测绘装置的实时位置，从而在机载航飞时测量测绘装置在各个时刻的空间坐标，而全球卫星定位系统可以接收至少一种卫星导航定位信号，而卫星导航定位信号为GPS信号或者北斗信号，而对于惯性测量仪5则是用于记录该测绘装置在搭载飞行平台上的飞行状态，具体地，惯性测量仪5在航飞时测量测绘装置各个时刻的姿态角，全球卫星定位系统测量数据与惯性测量仪5测量数据相互融合，修正各自在长时间运行后的累积误差，惯性测量仪5也与嵌入式计算机4电连接，惯性测量仪5记录的飞行数据也储存至嵌入式计算机4内。本实用新型中，通过高清高分辨率数码相机3、激光扫描仪2以及惯性测量仪5，可以实时检测地面物体以及实时位置，同时检测当前的飞行状态，比如飞行高度，飞行角度以及飞行速度等，从而使得测绘装置具有测量范围大、测量距离大、测量精度高、航线控制准确等优点，而另外一方面将嵌入式计算机4、激光扫描仪2以及惯性测量仪5均设置于壳体内，不但可以保证测绘装置的外观要求，集成度比较高，保证测绘装置整体结构美观，而且方便将其搭载于飞行器上，具有应用灵活、三维测量精度高、获取植被以下地形、自主导航、变高飞行等优势，可用于丘陵、山区的高精度三维地形测绘。另外，外壳1整体采用方形结构，采用铝合金材质，各部件与外壳1之间均为刚性连接，能够在测绘装置工作时为嵌入式计算机4等散热，且能够控制测绘装置的总重量在3kg～6.5kg之间，整体质量较小，另外外壳1各表面均为平面结构，不但方便对激光扫描仪2以及高分辨率数码相机3的安装，而且方便将测绘装置安设于需要搭载的飞行器上。
优化上述实施例，测绘装置还包括电源模块6，将电源模块6安设于外壳1内，可以对电源模块6起到保护作用，且激光扫描仪2、高分辨率数码相机3、嵌入式计算机4以及惯性测量仪5均连接至电源模块6。本实用新型中，测绘装置可以单独工作，电源模块6作为测绘装置的能源可以为激光扫描仪2、高分辨率数码相机3、嵌入式计算机4以及惯性测量仪5提供电能，对于电源模块6可以直接采用电源线充电，也可以将电源模块6由外壳1内拆除后单独充电。
再次参见图1以及图2，细化外壳1的结构，其包括第一安装板11以及第二安装板12，第一安装板11与第二安装板12相对设置，激光扫描仪2至少部分位于第一安装板11背离第二安装板12的一侧表面上，高分辨率数码相机3安设于第二安装板12背离第一安装板11的一侧表面上，而惯性测量仪5、嵌入式计算机4以及电源模块6安设于第一安装板11与第二安装板12之间，三者可以安设于第一安装板11或者第二安装板12的内侧表面上。而实际上，可以通过三块盖板13将嵌入式计算机4与惯性测量仪5围合于其中一个空间内，通过电源壳14将电源模块6围合于另一空间内，且各盖板13以及电源壳14均连接第一安装板11以及第二安装板12。且外壳1还包括一散热板15，嵌入式计算机4正对散热板15，通过第一安装板11、第二安装板12、三块盖板13以及一块散热板15围合形成方形空间，嵌入式计算机4与惯性测量仪5均位于该方形空间内，而通过散热板15可以起到良好的散热作用，其上有若干散热孔，嵌入式计算机4与惯性测量仪5工作时产生的热量可由各散热孔快速散发。
参见图2，进一步地，在第一安装板11上设置有安装孔，激光扫描仪2通过该安装孔至少部分伸入外壳1内。本实施例中，安装孔的形状尺寸与激光扫描仪2的外表面匹配，且由于激光扫描仪2的外表面为圆柱面，则安装孔为圆形。在嵌入式计算机4上焊接有调试接口41以及天线端口42，且调试接口41与天线端口42均位于外壳1上。调试接口41与天线端口42均为两个，两者均与嵌入式计算机4电连接，其中调试接口41可以与数据线连接，可以实现与外接设备的数据传输，而天线端口42则是用于安设天线，用于机载微型激光雷达系统工作接收卫星信号，比如嵌入式计算机4内置的全球卫星定位系统需要依据天线信号配合工作。
再次参见图2，进一步地，测绘装置还包括有U型安装架7，U型安装架7包括固定于外壳1外表面上的固定板71、与连接板73相对设置的限位板72以及连接限位板72与固定板71的连接板73，高分辨率数码相机3安设于连接板73上。本实施例中，固定板71、连接板73以及限位板72围合形成U型结构，高分辨率数码相机3的主体位于U型结构内且固定于连接板73上，而高分辨率数码相机3的镜头则位于连接板73下方，可以在连接板73上设置有开口，镜头穿过该开口伸至连接板73下方，或者镜头错开连接板73。另外，高分辨率数码相机3的镜头由两个半圆形支架74固定，两者位于限位板72的下方，两个半圆形支架74围合近似为圆形，高分辨率数码相机3的镜头穿过该圆形，且两者一端均通过螺栓固定在固定板71上，而两者的另一端则通过螺栓锁紧固定，进而使得两个半圆形支架74紧箍高分辨率数码相机3的镜头的作用，保证高分辨率数码相机3镜头的稳定性。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。