车载移动测量系统的构成

8.1.1　车载移动测量系统的构成

车载移动测量系统主要由运载车辆、定位及定姿传感器、测量型传感器、机械支承结构、电源、集成控制电路、计算机及相应软件构成。

根据车载移动测量系统的应用要求不同，可以有不同的设计及采用不同功能的传感器。车载移动平台集成不同类型和功能的多种传感器以适应不同测绘及信息采集目标的需要。

系统硬件主要包括定位及定姿传感器DGPS/INS、立体图像测量传感器、激光扫描雷达、彩色摄影相机、测量设备安装架、GPS同步控制单元、电源和温控单元及计算机，等等。主要设备及其功能描述如下。

1.定位及定姿传感器DGPS/INS

定位及定姿子系统由双频GPS天线、双频GPS接收机、惯性测量单元(IMU)及里程编码器(odometer)构成。定位及定姿子系统采集到基站双频GPS数据、流动站双频GPS数据、高频率的惯性测量单元数据及里程编码器数据经差分处理、惯性数据集成处理后，得到车辆高动态的位置和姿态数据。

作为车载移动平台中的一类的传感器——GPS/INS辅以Odometer，一方面实时提供并记录车辆的运行轨迹和姿态，利用这些信息可以建立道路网的基础数据，如道路线、道路坡度、转弯半径等;另一方面，GPS和INS的集成后数据，为安装于车辆上的其他各测量型传感器的位置和姿态信息。

2.立体图像测量传感器

立体摄影测量子系统包括4个百万像素以上的工业彩色数字CCD相机和1台3CCD彩色景观相机。4个工业彩色数字CCD相机分别组成两组立体摄影测量单元，对道路及道路两旁地物进行拍照。作为车载移动平台中的一类的传感器——工业彩色数字CCD相机是进行地面移动平台的近景摄影测量的重要传感器，摄影测量的基础理论和方法都在近景摄影测量中得到深入的应用。在车辆运行的过程中，它以影像的方式连续收集道路及道路两旁的信息，每一组像片可以用摄影测量的方法作地物几何特性的相对测量;使用GPS/ INS提供的位置和姿态信息，达到摄影测量中绝对测量坐标点及相关几何信息的目的。

3.激光扫描雷达

激光扫描雷达测量子系统由3台高速激光扫描仪构成。作为车载移动平台中的一类的传感器——激光雷扫描仪正快速成为一种三维空间信息的实时获取手段。激光扫描系统能够快速获取精确的高分辨率目标的三维空间点云数据，有效地拓宽数据来源。激光扫描传感器提供以车辆移动中心为原点的相对测量点云数据，这个测量是自动化的;使用GPS/ INS提供的位置和姿态信息后，这些点云数据就可以根据标定的参数，转换成具有全球描述能力的绝对坐标。

4.车顶设备设备安装架

车顶设备设备安装架是指安装各测量硬件设备的机械平台。在车顶平台及支架上安装了GPS天线、4台彩色工业CCD相机、1台3CCD彩色景观相机及3台高速激光扫描仪。安装这些设备要求牢固、可靠，适应车辆运行于不同路况，同时不能影响安行车。

5.GPS同步控制单元

同步控制单元是车载移动测量系统中非常重要的硬件设备。车载移动测量系统包含有多种类型数据源，这些数据来自不同类型的传感器件和子系统。在测量车辆运行过程中，数据采集的同步控制非常重要，否则不同的数据将失去相互联系的桥梁，不能进行有效的操作和管理。同步控制单元用于从GPS中获取时间基准，从而控制立体测量图像采集、激光测量系统数据采集等，使采集到的数据具有统一的时间基准，从而能够使激光扫描雷达测量子系统和立体摄影测量子系统相对测量结果转换到绝对测量结果中。

系统软件主要包括系统控制软件、GPS/INS数据采集软件、立体图像采集软件、激光扫描数据采集软件、彩色3CCD数字摄影相机采集软件、GPS/INS数据集成处理软件、数据整理转换软件、车载集成数据处理软件，等等。

GPS/INS数据采集软件、立体图像采集软件、激光扫描数据采集软件、彩色3CCD数字摄影相机采集软件等软件运行于车辆内的计算机上，分别对应采集各硬件设备数据。系统控制软件用于管理各硬件，控制软件及硬件协调工作。

随着社会需求的不断增加、需求层次的不断提高以及相关技术的进步，出现了更多新型的、高性能的传感器，这就为车载多传感器集成系统提供了基本的技术保障，也使得车载多传感器集成系统向进一步集成化、高性能以及智能化方向发展。多传感器的系统集成对系统研究、设计及实现而言，显得特别具有技术上和理论上的挑战性。