CN207133425U - 一种激光雷达吊舱 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种激光雷达吊舱，包括：金属屏蔽仓、激光扫描仪、惯导模块、相机模块、减震装置以及固定装置；其中，该激光扫描仪、惯导模块、相机模块并排设置于该金属屏蔽仓中；该减震装置固设于该金属屏蔽仓的顶部，并与该固定装置连接；该激光雷达吊舱通过该固定装置固定至飞机的起落支架；金属屏蔽仓的仓体侧壁具有一开口，该激光扫描仪通过该开口发射以及接收激光信号。本实用新型实现了机体方向的有效电磁屏蔽，避免了飞机电台与激光雷达间可能的电磁干扰，提高了系统电磁兼容能力。使得扫描视场集中，精准覆盖作业区，使扫描数据的有效比率大，提高了数据处理效率。

Description

一种激光雷达吊舱

技术领域

本实用新型涉及三维激光扫描领域，特别是涉及一种激光雷达吊舱。

背景技术

在直升机航空遥感中，激光雷达作为高效、高精度的航测传感器逐渐得到广泛使用。对于高压输变电线路巡检，由于其三维测量精度高和测量点密度大，机载激光雷达能够快速高效地获取电力线路及沿路周边的高精度激光点云数据，可以定点、定量化评估电力线、塔架及周边建筑和植被的空间形态和三维关系。

目前的机载激光雷达存在的问题在于：

将激光扫描仪与惯导模块、相机模块直接固定架设于飞机的起落支架处，激光扫描仪与惯导模块、相机模块直接暴露在外，无壳体保护，扫描视场不集中，容易覆盖到非作业区域。扫描数据有效比率较小，数据噪声比较大，对于后续处理提出了更高的要求。另外，飞机电台与激光雷达间有较大概率发生电磁干扰，影响飞机安全同时影响激光雷达数据采集的效率和准确性。

发明内容

本实用新型解决的技术问题在于，使得扫描视场集中，避免覆盖非作业区域，提高扫描数据的有效比率，实现机体方向有效屏蔽，避免飞机电台与激光雷达间可能的电磁干扰。

本实用新型公开了一种激光雷达吊舱，包括：金属屏蔽仓、激光扫描仪、惯导模块、相机模块、减震装置以及固定装置；

其中，该激光扫描仪、惯导模块、相机模块并排设置于该金属屏蔽仓中；

该减震装置固设于该金属屏蔽仓的顶部，并与该固定装置连接；

该激光雷达吊舱通过该固定装置固定至飞机的起落支架；

金属屏蔽仓的仓体侧壁具有一开口，该激光扫描仪通过该开口发射以及接收激光信号。

该金属屏蔽仓的仓体侧壁还具有一开孔，该相机模块的镜头嵌设于该开孔中以进行拍摄，该开孔与该开口位于该金属屏蔽仓的同一侧。

该金属屏蔽仓包括弓形仓体、前仓壁、后仓壁以及顶面。

该开口从该弓形仓体的最低点向上延伸，暴露该激光扫描仪的全部视场。

该前仓壁和/或该后仓壁均采用中心向外凸出的弧形结构。

该激光雷达吊舱的顶部连接该减震装置。

该减震装置包括：

底板，固设于该金属屏蔽仓的顶部；

顶板；

钢丝绳减震器，连接与该底板与该顶板之间。

所述激光雷达吊舱进一步包括用于调整该开口实际敞开幅度的屏蔽门。

该屏蔽门为卷帘门，该卷帘门具有两个，分别安装在该开口的两端，两个该卷帘门能够沿该开口相向延伸。

该开口的边缘设置有两条导轨，该卷帘门的两端容置在该两条导轨中延伸滑动。

本实用新型实现的技术效果在于，由于吊舱的主要功能部件激光扫描仪、惯导模块、相机模块均位于金属屏蔽仓中，故而实现了机体方向的有效电磁屏蔽，避免了飞机电台与激光雷达间可能的电磁干扰，提高了系统电磁兼容能力。通过固定开口或者通过卷帘门调整开口的实际敞开幅度，以使得扫描视场集中，精准覆盖作业区，而避免非作业区域。使得到的扫描数据的有效比率大，避免用户不关注的无效数据参与后续数据处理和计算，提高了数据处理效率。

附图说明

图1、2、3所示为本实用新型的激光雷达吊舱的外部结构示意图。

图4所示为本实用新型的激光雷达吊舱的内部结构示意图。

图5、6、7所示为本实用新型的激光雷达吊舱的开口位置的剖面示意图。

具体实施方式

以下结合具体实施例描述本实用新型的技术方案的实现过程，不作为对本实用新型的限制。

为了解决本实用新型实现机体方向有效屏蔽，避免飞机电台与激光雷达间可能的电磁干扰的技术问题，更进一步的，为了解决使扫描视场更加集中，避免覆盖非作业区域，提高扫描数据的有效比率的技术问题，本实用新型公开了一种激光雷达吊舱。

如图1、2、3所示为本实用新型的激光雷达吊舱的外部结构示意图。图4所示为本实用新型的激光雷达吊舱的内部结构示意图。

激光雷达吊舱100固定在飞机的起落支架上，随着飞机升空飞行，进行激光扫描，获得扫描数据，其可用于电力线巡检、农林普查、地形测绘、工程勘测等领域。

该激光雷达吊舱100包括：金属屏蔽仓10、激光扫描仪11、惯导模块12、相机模块13、减震装置14以及固定装置15。该减震装置14固设于该金属屏蔽仓10的顶面，并与该固定装置15连接。该激光雷达吊舱100通过该固定装置15固定至飞机的起落支架。

该金属屏蔽仓10包括弓形仓体103、前仓壁104、后仓壁105以及顶面106。顶面106为矩形平面，设置在该弓形仓体103的两侧壁的顶部，顶面106与该减震装置14连接，同时，顶面106沿起落支架延伸方向延伸，弓形仓体103内的存储空间亦随之沿起落支架延伸方向延伸，保证位于存储空间内的各个部件均沿起落支架延伸方向排布，以避免各个部件在与该延伸方向相垂直的方向上的重叠，从而降低厚度，便于安装该激光雷达吊舱100于该起落架的两条支架之间。前仓壁104、后仓壁105分别呈弓形，设置在该弓形仓体103的两端。

弓形仓体103的仓体侧壁具有开口101以及开孔102，该开孔102与该开口101位于该金属屏蔽仓10的同一侧。

其中，该激光扫描仪11、惯导模块12、相机模块13并排设置于该金属屏蔽仓10中。该激光扫描仪11的激光头111用于激光发射以及接收，该激光头111对应该开口101，以通过该开口101发射以及接收激光信号。

而该相机模块13的镜头对应嵌设于该开孔102中，以实现对外界进行拍摄。

该前仓壁104和/或该后仓壁105采用仓壁中心向远离弓形仓体103的方向凸出的弧形结构，配合弓形仓体103的流线型设计，使得激光雷达吊舱100在飞行中进一步降低空气阻力，提高作业效率。

由于吊舱的主要功能部件激光扫描仪11、惯导模块12、相机模块13均位于金属屏蔽仓中，故而实现了机体方向的有效电磁屏蔽，避免了飞机电台与激光雷达间可能的电磁干扰，提高了系统电磁兼容能力。

另外，如图中可见，该激光雷达吊舱100位于飞机的右舷，且将开口101以及开孔102朝向飞机右舷方向，特别是右舷靠下的方向，从而在飞行过程中扫描飞机右下方的目标物，例如电力线，而不会造成任何视线的遮挡。

如图4中所示，该金属屏蔽仓10内部包括用于固定该激光扫描仪11、惯导模块12、相机模块13的多个隔板。第一隔板110平行于前仓壁104，固定连接于该顶面106以及弓形仓体103。同时，第一隔板110为中空，以使得激光扫描仪11的激光头111可恰穿设于该第一隔板110的中空孔中，起到支撑和固定该激光扫描仪11的作用。激光头111发射以及接收到激光信号基本平行于该第一隔板110。第二隔板120、第三隔板130均平行于第一隔板110，亦均固定连接于该顶面106以及弓形仓体103。该激光扫描仪11固定连接于该第二隔板120，该惯导模块12分别固定连接于该第二隔板120、第三隔板130，该相机模块13分别固定连接于该第三隔板130、后仓壁105。

该开口101以及该开孔102的设置位置可配合所需扫描的目标物相对飞机的位置而进行选择。

以扫描电力线为例，飞机可以飞行在电力线的左上方，则该开口101可根据需要暴露设置开口101的敞开幅度，保证激光扫描仪11能够获取足以覆盖到该电力线的扫描视场角度。

例如：激光头111的设置位置对应弓形前仓壁104的圆心位置，该开口101可从该弓形仓体103的弧线最低点沿侧壁向上延伸，直至临近顶面106。在一较佳实施例中，该激光扫描仪11具有360度视场，放置在该弓形仓体103中，可根据该开口的敞开幅度而获取所需角度的有效扫描视场，图4中所示可获取120度的有效扫描视场。特别是，使得该有效扫描视场处于飞机右下方，以完整覆盖该电力线的走向。另外，该开口的位置以及敞开角度可以根据目标物的实际需求任意设置。

另外，该开口101处还可设置一遮蔽门，在执行飞行作业时，除去该遮蔽门，呈现如图2所示的工作状态，当飞行作业结束后，可利用该遮蔽门遮蔽该开口101，并利用紧固件固定在弓形仓体103上，以保护金属屏蔽仓10内部部件。同理，该开孔102处也可设置一镜头盖，在执行飞行作业时，除去该镜头盖，呈现如图2所示的工作状态，当飞行作业结束后，可利用该镜头盖遮蔽该开孔102，并利用紧固件固定在弓形仓体103上，以保护金属屏蔽仓10内部部件。

在另一实施例中，该开口101并非为由弓形仓体103的弧线最低点沿侧壁向上延伸，而是直接由临近顶面106一侧(左侧)处沿弓形仓体103的侧壁延伸到临近顶面106的另一侧(右侧)的位置，此时，激光头111所获取的数据中，除扫描到顶面106的数据为无效外，其余均为有效数据。图5所示为本实用新型的激光雷达吊舱的开口位置的剖面示意图。该金属屏蔽仓10对应该开口101的临近顶面106一侧处设置有卷帘门1061。在对应该开口101的临近顶面106另一侧处也设置有卷帘门1062，即，两个卷帘门分别安装在该开口的两端。两个该卷帘门能够沿该开口相向延伸，且延伸角度始终与弓形仓体103保持吻合，保持弓形仓体103流线型的外形。在第一隔板110边缘处以及前仓壁104的边缘处还可分别设置导轨，以分别容置卷帘门的两端在该两条导轨中延伸滑动。卷帘门可采用现有技术中的结构，用户可根据扫描目标的实际需求，设定两个卷帘门的延伸长度，进而获取需要的有效扫描视场。图5所示中，以卷帘门1061、1062的当前停留位置，可实现吊舱正下方有效视场角B的扫描作业范围，B的大小可根据需要而调整。如图6所示的实施例，可实现吊舱右侧有效视场角B的扫描作业范围。如图7所示的实施例，近似对应图4所述实施例，图4中该开口101为大小固定，图7中通过卷帘门1062延伸至金属屏蔽仓10的最低点，而卷帘门1061则完全不伸出，获得有效视场角B为120度的扫描作业范围。通过卷帘门的设置，可任意调节有效扫描视场的位置以及大小，使得扫描视场集中，精准覆盖作业区，而避免非作业区域。进而使得扫描数据有效比率大，避免用户不关注的无效数据参与后续数据处理和计算，提高了数据处理效率。同时，该开孔也可于不同角度设置多个，当卷帘门对开口的实际敞开幅度进行调整后，可选用与当前实际敞开幅度对应的开孔，设置该镜头，调整该相机模块在该激光雷达吊舱10中的设置角度。另外，该卷帘门可替换为现有技术中的其他可伸缩的屏蔽门结构，或者，该卷帘门可替换为多块尺寸固定的子屏蔽门，多块子屏蔽门可共同覆盖住该开口，通过调整设置在该开口中的子屏蔽门的数量，控制该开口的实际敞开幅度。该激光雷达吊舱10的顶部连接该减震装置14。该减震装置14包括：底板141、顶板142、钢丝绳减震器143。底板141固设于该金属屏蔽仓10的顶部，顶板142固设于该顶面106，该钢丝绳减震器143连接与该底板141与该顶板142之间，为该激光雷达吊舱10在飞行过程中的震动提供缓冲，降低震动对激光雷达吊舱10内部部件的作用力，避免激光雷达吊舱10内部部件发生损坏或偏离标定位置。

固定装置15可采用一个或多个凹槽结构，以包覆起落支架，特别是包覆起落支架的顶面以及两个侧面，并通过紧固件固定至该顶板142。其他形式的固定装置也在本实用新型的公开范围内。

综上所述，本实用新型的激光雷达吊舱实现的技术效果在于：

1.由于吊舱的主要功能部件激光扫描仪、惯导模块、相机模块均位于金属屏蔽仓中，故而实现了机体方向的有效电磁屏蔽，避免了飞机电台与激光雷达间可能的电磁干扰，提高了系统电磁兼容能力。

2.通过固定开口或者通过卷帘门调整开口的实际敞开幅度，以使得扫描视场集中，精准覆盖作业区，而避免非作业区。

3.使得到的扫描数据的有效比率大，避免用户不关注的无效数据参与后续数据处理和计算，提高了数据处理效率。

上述实施例仅为实现本实用新型的示例性描述，而不用以限制本实用新型的保护范围，保护范围请参阅后附带权利要求书中记载为准。

Claims (10)

1.一种激光雷达吊舱，其特征在于，包括：金属屏蔽仓、激光扫描仪、惯导模块、相机模块、减震装置以及固定装置；

其中，该激光扫描仪、惯导模块、相机模块并排设置于该金属屏蔽仓中；

该减震装置固设于该金属屏蔽仓的顶部，并与该固定装置连接；

该激光雷达吊舱通过该固定装置固定至飞机的起落支架；

金属屏蔽仓的仓体侧壁具有一开口，该激光扫描仪通过该开口发射以及接收激光信号。

2.如权利要求1所述的激光雷达吊舱，其特征在于，该金属屏蔽仓的仓体侧壁还具有一开孔，该相机模块的镜头嵌设于该开孔中以进行拍摄，该开孔与该开口位于该金属屏蔽仓的同一侧。

3.如权利要求1所述的激光雷达吊舱，其特征在于，该金属屏蔽仓包括弓形仓体、前仓壁、后仓壁以及顶面。

4.如权利要求3所述的激光雷达吊舱，其特征在于，该开口从该弓形仓体的最低点向上延伸，暴露该激光扫描仪的全部视场。

5.如权利要求3所述的激光雷达吊舱，其特征在于，该前仓壁和/或该后仓壁均采用中心向外凸出的弧形结构。

6.如权利要求1所述的激光雷达吊舱，其特征在于，该激光雷达吊舱的顶部连接该减震装置。

7.如权利要求1或6所述的激光雷达吊舱，其特征在于，该减震装置包括：

底板，固设于该金属屏蔽仓的顶部；

顶板；

钢丝绳减震器，连接与该底板与该顶板之间。

8.如权利要求1所述的激光雷达吊舱，其特征在于，进一步包括用于调整该开口实际敞开幅度的屏蔽门。

9.如权利要求8所述的激光雷达吊舱，其特征在于，该屏蔽门为卷帘门，该卷帘门具有两个，分别安装在该开口的两端，两个该卷帘门能够沿该开口相向延伸。

10.如权利要求9所述的激光雷达吊舱，其特征在于，该开口的边缘设置有两条导轨，该卷帘门的两端容置在该两条导轨中延伸滑动。