[發(fā)明專利]基于AR和BIM的地下電纜三維數(shù)字可視化定位方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810728181.8
• 申請日: 2018-07-05
• 公開（公告）號: CN109031464A
• 公開（公告）日: 2018-12-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張成煒;彭傳相;林瑞宗;王亮
• 申請（專利權(quán)）人: 國網(wǎng)福建省電力有限公司;國網(wǎng)福建省電力有限公司經(jīng)濟技術(shù)研究院
• 主分類號: G01V15/00
• 分類號: G01V15/00;G08C17/02
• 代理公司: 福州元創(chuàng)專利商標(biāo)代理有限公司 35100
• 代理人: 蔡學(xué)俊

1.一種基于AR和BIM的地下電纜三維數(shù)字可視化定位方法，其特征在于，首先，建立地下電纜三維數(shù)字化BIM模型：基于GIS地理信息系統(tǒng)和輸變電工程電纜數(shù)據(jù)信息，構(gòu)建地下電纜三維數(shù)字化BIM模型，形成地下電纜三維數(shù)字化BIM模型；其次，前端、后端實時數(shù)據(jù)信息交互與處理：將地下電纜三維數(shù)字化BIM模型存儲于后端服務(wù)器；前端AR智能硬件在現(xiàn)場與后端服務(wù)器進行信息交互；前端AR智能硬件向后端服務(wù)器傳輸包括地下電纜的地理位置、參數(shù)設(shè)置、數(shù)據(jù)交互需求在內(nèi)的各類信息，后端服務(wù)器綜合考慮前端AR智能硬件的地理位置信息、參數(shù)設(shè)置信息和數(shù)據(jù)交互需求向前端AR智能硬件實時傳輸所需數(shù)據(jù)；最后，地下電纜三維數(shù)字化實時動態(tài)AR顯示：前端AR智能硬件根據(jù)后端服務(wù)器傳輸數(shù)據(jù)進行前端AR智能硬件的空間位置匹配，而后前端AR智能硬件根據(jù)讀取到的固定于電纜溝蓋板下部的RFID電子標(biāo)簽所包含該電纜溝蓋板下方區(qū)域內(nèi)地下電纜的相關(guān)屬性數(shù)據(jù)及其相對于電纜溝蓋板的坐標(biāo)信息，利用幾何算法，渲染顯示出地下電纜的三維數(shù)字化模型，顯示在AR智能硬件顯示屏上，形成準(zhǔn)確的AR顯示效果。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于AR和BIM的地下電纜三維數(shù)字可視化定位方法，其特征在于，所述前端AR智能硬件根據(jù)后端服務(wù)器傳輸數(shù)據(jù)進行前端AR智能硬件的空間位置匹配的實現(xiàn)方式為：采用基于RSSI三維空間四點定位算法，對AR智能硬件所處的水平位置進行定位，而后通過AR智能硬件內(nèi)置的傳感器的測量結(jié)果，計算得到AR智能硬件的高度和視覺方向信息，從而實現(xiàn)前端AR智能硬件的空間位置匹配。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于AR和BIM的地下電纜三維數(shù)字可視化定位方法，其特征在于，該方法具體實現(xiàn)如下：

步驟S1、建立地下電纜三維數(shù)字化BIM模型

基于GIS地理信息系統(tǒng)和輸變電工程電纜數(shù)據(jù)信息，構(gòu)建地下電纜三維數(shù)字化BIM模型，形成地下電纜三維數(shù)字化BIM模型；

步驟S2、RFID電子標(biāo)簽信息寫入

將地下電纜相關(guān)屬性數(shù)據(jù)信息和地下電纜相對于電纜溝蓋板的坐標(biāo)位置信息寫入RFID電子標(biāo)簽上，并將其貼于對應(yīng)的電纜溝蓋板下方；

步驟S3、AR智能硬件空間定位

在變電站工程范圍內(nèi)根據(jù)精度需要配置預(yù)定數(shù)量的WIFI信號發(fā)射器，此處設(shè)WIFI信號發(fā)射器數(shù)量為4，基于RSSI三維空間四點定位算法原理，對AR智能硬件所處的水平位置進行定位，定位方法如下：

設(shè)D_i＝(x_i,y_i,z_i)為WIFI信號發(fā)射器的坐標(biāo)，則需定位的點與各WIFI信號發(fā)射器的距離d_i

式中：RSSI為需定位的點，即AR智能硬件的WIFI信號接收模塊接收到的信號強度；p₀為參考點的信號強度；n為衰減指數(shù)；

而后，根據(jù)三角關(guān)系得到需定位的點的高度：

應(yīng)用三角質(zhì)心法求解下述方程即可得到需要定位的點在平面上的坐標(biāo)

若三角質(zhì)心法求解過程中由于誤差得到三圓無法兩兩相交的情況，則忽略虛數(shù)解，僅以實數(shù)解作為定位結(jié)果；

根據(jù)精度需要，對于不同數(shù)量的WIFI信號發(fā)射器，可采用相類似的方式來實現(xiàn)需要定位的點在平面上的坐標(biāo)的計算；

步驟S4、AR智能硬件姿態(tài)確定

利用AR智能硬件內(nèi)置的傳感器的測量結(jié)果，計算得到AR智能硬件的高度和視覺方向信息；

步驟S5、地下電纜三維數(shù)字化實時動態(tài)AR顯示

AR智能硬件根據(jù)讀取到的固定于電纜溝蓋板下部的RFID電子標(biāo)簽所包含的信息，確定其視覺方向內(nèi)的電纜溝蓋板信息，再通過RFID電子標(biāo)簽內(nèi)所建立存儲的該電纜溝蓋板下方區(qū)域內(nèi)地下電纜相關(guān)屬性數(shù)據(jù)信息和地下電纜相對于電纜溝蓋板的坐標(biāo)位置信息等數(shù)據(jù)，利用幾何算法，渲染顯示出地下電纜的三維數(shù)字化模型，顯示在AR智能硬件顯示屏上，形成準(zhǔn)確的AR顯示效果。