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[發(fā)明專利]一種探測準確的自然災害探測裝置有效

專利信息
申請?zhí)枺?/td> 201711437051.0 申請日: 2017-12-26
公開(公告)號: CN108008468B 公開(公告)日: 2020-10-02
發(fā)明(設計)人: 馬董偉;蘇瀚;宋炎;方榮耀;孫秀容;程丹秋 申請(專利權)人: 上海申豐地質(zhì)新技術應用研究所有限公司;南京寧興安全技術研究院有限公司
主分類號: G01V11/00 分類號: G01V11/00;G01S19/45;G08B21/10
代理公司: 杭州聚邦知識產(chǎn)權代理有限公司 33269 代理人: 彭友誼
地址: 200001 上海*** 國省代碼: 上海;31
權利要求書: 查看更多 說明書: 查看更多
摘要:
搜索關鍵詞: 一種 探測 準確 自然災害 裝置
【權利要求書】:

1.一種探測準確的自然災害探測裝置,其特征在于,包括任務系統(tǒng)、定位系統(tǒng)、探測系統(tǒng)和預警系統(tǒng);所述任務系統(tǒng)用于確定探測區(qū)域和探測任務,并將探測任務發(fā)送給探測系統(tǒng),所述定位系統(tǒng)用于獲取探測裝置的定位,并將定位發(fā)送給探測系統(tǒng),所述探測系統(tǒng)根據(jù)探測任務,利用探測器對探測裝置位置處的自然災害進行探測,所述探測器包括振動探測器、傾斜探測器和氣象探測器,所述預警系統(tǒng)根據(jù)探測情況發(fā)出自然災害預警,所述定位系統(tǒng)包括第一定位單元、第二定位單元、綜合定位單元和評價單元,所述第一定位單元基于全球定位系統(tǒng)獲取探測裝置的第一位置,所述第二定位單元基于激光測距儀獲取探測裝置的第二位置,所述綜合定位單元用于根據(jù)第一位置和第二位置確定探測裝置的定位,所述評價單元用于對定位精度進行評價;所述第二定位單元包括一次數(shù)據(jù)獲取單元、二次數(shù)據(jù)處理單元、三次特征提取單元和四次地圖匹配單元,所述一次數(shù)據(jù)獲取單元用于激光測距儀獲取周圍環(huán)境的激光掃描數(shù)據(jù),所述二次數(shù)據(jù)處理單元用于剔除錯誤的激光掃描數(shù)據(jù),所述三次特征提取單元用于根據(jù)處理后的激光掃描數(shù)據(jù)提取周圍環(huán)境的線段特征信息,所述四次地圖匹配單元用于將線段特征信息和地圖進行匹配,獲取探測裝置第二位置信息,所述三次特征提取單元包括一次建模子單元和二次提取子單元,所述一次建模子單元用于建立環(huán)境模型,所述二次提取子單元用于根據(jù)環(huán)境模型提取線段特征信息;

所述一次建模子單元用于建立環(huán)境模型:將環(huán)境中的平面在地圖中用線段表示,地圖中線段P1P2對應環(huán)境中的一個平面,從坐標原點O向P1P2作垂線,交于點P,假定A(x,y)為線段P1P2上的一點,則線段P1P2在全局坐標系中表示為:xcosβ+ysinβ-ρ=0,在式子里,β表示OP和全局坐標系X軸正方向的夾角,ρ表示向量在單位向量的投影;探測裝置的局部坐標系和激光測距儀的局部坐標系重合,設某個激光掃描數(shù)據(jù)為(ρi,αi),ρi表示測量的距離,αi表示激光束相對于探測裝置局部坐標系x軸正方向的角度,則該掃描數(shù)據(jù)在探測裝置局部坐標系中的坐標(xi,yi)為:所述二次提取子單元用于根據(jù)環(huán)境模型提取線段特征信息:將探測裝置在k時刻的位置用向量X(k)=[x(k),y(k),θ(k)]T表示,激光測距儀在該時刻對探測裝置周圍環(huán)境進行一次掃描,獲得n個離散的激光掃描數(shù)據(jù),這些數(shù)據(jù)以極坐標形式表述,在探測裝置局部坐標系中以(xL(i),yL(i)),1≤i≤n表示,在全局坐標系中對應的坐標為(xG(i),yG(i)),1≤i≤n,所述四次地圖匹配單元用于將線段特征信息和地圖進行匹配:對于環(huán)境中的某個平面在地圖中對應的線段P1P2,如果激光束打在該平面上并且返回數(shù)據(jù)用極坐標表示為(ρi,αi),則全局坐標為(xG(i),yG(i));采用下式計算匹配因子:RU=2+|xG(i)cosβ+yG(i)sinβ-ρ|2,若滿足RU≤MH,MH∈[150mm,250mm],則點(xG(i),yG(i))與線段P1P2匹配;從n個激光數(shù)據(jù)中找到與線段P1P2匹配的數(shù)據(jù),完成線段特征信息和地圖匹配;所述綜合定位單元用于根據(jù)第一位置和第二位置確定探測裝置的定位:RX=q1RX1+q2RX2,在式子里,RX表示探測裝置的定位,RX1表示探測裝置的第一位置,RX2表示探測裝置的第二位置,q1、q2表示權重系數(shù),q1+q2=1;

所述評價單元包括第一精度評價子單元、第二精度評價子單元和綜合精度評價子單元,所述第一精度評價子單元用于獲取探測裝置定位精度的第一評價值,所述第二精度評價子單元用于獲取探測裝置定位精度的第二評價值,所述綜合精度評價子單元根據(jù)第一評價值和第二評價值對定位精度進行評價;所述第一精度評價子單元用于獲取探測裝置定位精度的第一評價值,采用下式進行:在式子里,DT1表示第一評價值,n表示探測裝置定位次數(shù),F(xiàn)Ni表示第i次定位中探測裝置的真實位置,RXi表示第i次定位中探測裝置的定位;

所述第二精度評價子單元用于獲取探測裝置定位精度的第二評價值,采用下式進行:在式子里,DT2表示第二評價值,m表示探測裝置的個數(shù),F(xiàn)Nj表示第j個探測裝置的真實位置,RXj表示第j個探測裝置的定位;

所述綜合精度評價子單元根據(jù)第一評價值和第二評價值對定位精度進行評價:計算定位精度的綜合評價值:在式子里,DT表示綜合評價值;綜合評價值越小,表示定位精度越高。

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