[發(fā)明專利]一種地形測量方法及系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201911318671.1
• 申請日: 2019-12-19
• 公開（公告）號: CN111076709A
• 公開（公告）日: 2020-04-28
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉剛;景云鵬;金志坤
• 申請（專利權(quán)）人: 中國農(nóng)業(yè)大學(xué)
• 主分類號: G01C15/00
• 分類號: G01C15/00
• 代理公司: 北京路浩知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11002
• 代理人: 鄭朝然

1.一種地形測量方法，其特征在于，包括：

根據(jù)全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)采集的定位天線的空間位置信息和姿態(tài)航向參考系統(tǒng)采集的姿態(tài)信息，獲取所述全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)中定向天線的空間位置信息，所述定位天線和所述定向天線分別位于平地鏟的兩端；

根據(jù)所述姿態(tài)航向參考系統(tǒng)采集的加速度信息，獲取所述平地鏟的振動位移；

根據(jù)所述定位天線的空間位置信息、所述定向天線的空間位置信息和所述平地鏟的振動位移，獲取待測農(nóng)田的測量高程值；

根據(jù)平滑處理后的測量高程值和反距離加權(quán)法，獲取所述待測農(nóng)田的三維地形圖。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的地形測量方法，其特征在于，所述根據(jù)全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)采集的定位天線的空間位置信息和姿態(tài)航向參考系統(tǒng)采集的姿態(tài)信息，獲取所述全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)中定向天線的空間位置信息，具體包括：

獲取所述全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)采集到的所述定位天線的位置信息矩陣；

根據(jù)所述姿態(tài)航向參考系統(tǒng)采集的翻滾角、俯仰角、航向角信息，獲取總旋轉(zhuǎn)矩陣，所述總旋轉(zhuǎn)矩陣根據(jù)所述定位天線和所述姿態(tài)航向參考系統(tǒng)繞X軸、Y軸、Z軸的旋轉(zhuǎn)角度獲得；

根據(jù)所述總旋轉(zhuǎn)矩陣和所述定位天線的位置信息矩陣，獲取所述定位天線的位置坐標(biāo)矩陣；

根據(jù)所述定位天線的位置坐標(biāo)矩陣和所述全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)采集的航向角，獲取所述定向天線的空間位置信息。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的地形測量方法，其特征在于，所述根據(jù)所述姿態(tài)航向參考系統(tǒng)采集的加速度信息，獲取所述平地鏟的振動位移，具體包括：

根據(jù)所述姿態(tài)航向參考系統(tǒng)采集的所述平地鏟的三軸振動加速度，獲取所述定位天線的振動加速度和所述定向天線的振動加速度；

基于最小二乘法，對所述定位天線的振動加速度和所述定向天線的振動加速度分別進(jìn)行趨勢項預(yù)處理，得到處理后的振動加速度；

基于快速傅里葉變化的頻域積分方法，將處理后的振動加速度進(jìn)行二次積分變換，獲取所述平地鏟的振動位移信號。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的地形測量方法，其特征在于，所述基于快速傅里葉變化的頻域積分方法，將預(yù)處理后的振動加速度進(jìn)行二次積分變換，獲取所述平地鏟的振動位移信號，具體包括：

將預(yù)處理后的振動加速度在頻域中進(jìn)行積分變換，獲取離散的振動信號在頻域中的角頻率；

對離散的振動加速度進(jìn)行濾波處理，獲取最終的振動加速度；

將最終的振動加速度通過傅里葉變換到時域，獲取所述平地鏟的振動位移信號。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的地形測量方法，其特征在于，所述將預(yù)處理后的振動加速度在頻域中進(jìn)行積分變換，獲取離散的振動信號在頻域中的角頻率，具體計算公式如下：

其中，ω_k為第k個點所對應(yīng)在頻域中的角頻率，N為離散的振動信號的采集總數(shù)，f為采集頻率，q為積分次數(shù)，df為頻域中的頻率間隔，dω為角頻率的間隔。

6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的地形測量方法，其特征在于，所述對離散的振動加速度進(jìn)行濾波處理，獲取最終的振動加速度，具體包括：

把第m個點的振動加速度至第N個點的振動加速度置0，把第1個點的振動加速度至第S個點的振動加速度置0。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的地形測量方法，其特征在于，所述把第m個點的振動加速度至第N個點的振動加速度置0，把第1個點的振動加速度至第S個點的振動加速度置0，具體計算公式如下：

其中，Φ_max表示振動加速度在頻域中高頻點的頻率，計算得到取值為第m(m＝2,3,…N)個點，Φ_min表示振動加速度在頻域中低頻點的頻率，計算得到取值為第S(S＝2,3,…N)個點。