[發明專利]一種定位系統及其工作方法

在審

• 申請號: 202010056928.7
• 申請日: 2017-12-26
• 公開（公告）號: CN111175846A
• 公開（公告）日: 2020-05-19
• 發明（設計）人: 不公告發明人
• 申請（專利權）人: 張玲花
• 主分類號: G01V11/00
• 分類號: G01V11/00;G01S19/45;G08B21/10
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種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。

2.一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、權利要求1所述的定位系統、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；

所述的工作方法，包括：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(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，則該掃描數據在探測裝置局部坐標系中的坐標(xi,yi)為：

3.根據權利要求2所述的工作方法，其特征在于，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(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)。

4.根據權利要求2所述的工作方法，其特征在于，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(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。

5.根據權利要求1所述的工作方法，其特征在于，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。