[發明專利]一種探測準確的自然災害探測裝置

有效

• 申請號: 201711437051.0
• 申請日: 2017-12-26
• 公開（公告）號: CN108008468B
• 公開（公告）日: 2020-10-02
• 發明（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: 杭州聚邦知識產權代理有限公司 33269
• 代理人: 彭友誼

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、定位系統、探測系統和預警系統；所述任務系統用于確定探測區域和探測任務，并將探測任務發送給探測系統，所述定位系統用于獲取探測裝置的定位，并將定位發送給探測系統，所述探測系統根據探測任務，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，所述預警系統根據探測情況發出自然災害預警，所述定位系統包括第一定位單元、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據獲取單元、二次數據處理單元、三次特征提取單元和四次地圖匹配單元，所述一次數據獲取單元用于激光測距儀獲取周圍環境的激光掃描數據，所述二次數據處理單元用于剔除錯誤的激光掃描數據，所述三次特征提取單元用于根據處理后的激光掃描數據提取周圍環境的線段特征信息，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境模型，所述二次提取子單元用于根據環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境模型：將環境中的平面在地圖中用線段表示，地圖中線段P₁P₂對應環境中的一個平面，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，設某個激光掃描數據為(ρ_i，α_i)，ρ_i表示測量的距離，α_i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，則該掃描數據在探測裝置局部坐標系中的坐標(x_i，y_i)為：所述二次提取子單元用于根據環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境進行一次掃描，獲得n個離散的激光掃描數據，這些數據以極坐標形式表述，在探測裝置局部坐標系中以(x_L(i)，y_L(i))，1≤i≤n表示，在全局坐標系中對應的坐標為(x_G(i)，y_G(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據用極坐標表示為(ρ_i，α_i)，則全局坐標為(x_G(i)，y_G(i))；采用下式計算匹配因子：RU＝2+|x_G(i)cosβ+y_G(i)sinβ-ρ|²，若滿足RU≤MH，MH∈[150mm，250mm]，則點(x_G(i)，y_G(i))與線段P₁P₂匹配；從n個激光數據中找到與線段P₁P₂匹配的數據，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，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，FN_i表示第i次定位中探測裝置的真實位置，RX_i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，FN_j表示第j個探測裝置的真實位置，RX_j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。