[發明專利]基于視覺、衛星定位和GIS算法的精確姿態定位方法

有效

• 申請號: 202010385619.4
• 申請日: 2020-05-09
• 公開（公告）號: CN111426304B
• 公開（公告）日: 2022-02-22
• 發明（設計）人: 宋立波
• 申請（專利權）人: 宋立波
• 主分類號: G01C11/02
• 分類號: G01C11/02;G01C11/30;G01S19/14
• 代理公司: 北京凱特來知識產權代理有限公司 11260
• 代理人: 鄭立明;韓珂

本發明公開了一種基于視覺、衛星定位和GIS算法的精確姿態定位方法：監測設備與被監測物體形成整體通過一定時間間隔向數據云(也即后臺處理分析呈現軟件平臺)回傳圖像數據與位置數據；高精度地圖(數字地圖)可以提供相應的經緯度信息；在數據云中通過計算被監測物體與周邊建筑物或者地形地貌相對位置計算自身的三維姿態，并通過比較不同時刻計算出的三維姿態，可以實現三維姿態變化量的監測；本技術方案設計之初就考慮到編程的便利性，方便快速部署，大幅提高系統分析的精度和效率，尤其日常全面分析。

技術領域

本發明涉及物體姿態定位技術領域，尤其涉及一種基于視覺、衛星定位和GIS算法的精確姿態定位方法。

背景技術

長期以來物體的精確姿態測量和姿態變化監測都沒有高效和持久的方法，手動測量是目前最常用的方法。工具測量通常使用陀螺儀或差分GPS的方式，但是，陀螺儀存在累計誤差不適合長期監測，而差分GPS技術對設備體量提出要求(兩個GPS天線距離在2米以上可以保證精度)，且只能測量平面位移情況，不能完成三維姿態測量。需要姿態定位設備、儀器越來越多，如移動運營商的基站天線，高鐵和動車沿線的道軌，電力鐵塔等都需設備設施處于長期穩定姿態。移動運營商的基站天線姿態影響無線射頻信號的覆蓋能力；高鐵和動車沿線的道軌姿態涉及行車安全；電力鐵塔的姿態涉及生產生活供電保障。

目前處在物聯網初期階段，物聯網的基礎是對被觀測設施、設備或儀器的基礎參數的精確掌握。設施、設備或儀器姿態就是其眾多基礎參數中的一部分，這直接關系到眾多測量參量的參照系。國內外在設備設施姿態監控方面已經有一些技術嘗試，但存在以下4類問題：①精度不足或不穩定，如：目前大量使用的陀螺儀存在累計誤差，在沒有校準的情況下誤差隨時間變大；②檢測設備自身體積過大，如：差分GPS，達到高精度測量需大于兩米的長度；③被檢測物體姿態與環境相關性弱，目前的姿態檢測只檢測自身，不考慮被檢測物體與環境相對姿態關系；④沒有系統性構建，手段單一沒有系統性應征機制和手段，一旦出現設備或安裝問題，沒有自洽的途徑。鑒于以上原因目前沒有形成普遍或行業性的優勢產品，但對于高精度分析和協助現場分析和制定解決方案無法勝任，主要采用人工分析采集方式，但現場測量人員的能力和工作態度有不確定性，缺乏快速客觀量化的衡量手段，導致分析精度不足、甚至誤判。

鑒于此，有必要對此進行深入分析，以研究一種具有高精度、穩定和高效的方案。

發明內容

本發明的目的是提供一種基于視覺、衛星定位和GIS算法的精確姿態定位方法，是一種可以系統性的提高設備設施姿態測量精度、穩定和高效的方案。

本發明的目的是通過以下技術方案實現的：

一種基于視覺、衛星定位和GIS算法的精確姿態定位方法，包括：

將監測設備安裝在被監測物體上或將監測設備內置于被監測物體內；

利用監測設備按照設定的時間間隔采集被監測物體的位置以及有效拍攝范圍內的建筑物或者地形地貌，再傳輸至后臺處理分析呈現軟件平臺；

所述后臺處理分析呈現軟件平臺中設有數字地圖，通過數字地圖與采集的被監測物體的位置來確定攝像頭采集的有效拍攝范圍內的建筑物或者地形地貌的經緯度信息，并將通過鏡頭校正建筑物或者地形地貌的經緯度信息投影到X面和Y面，再通過下傾角度算法和方向角度算法來計算被監測物體的三維姿態，并監測被監測物體的三維姿態變化量。

本發明是針對特定設備設施的姿態測量和監測提出一種基于視覺、衛星定位和GIS算法的精確姿態定位方法：監測設備與被監測物體形成整體通過一定時間間隔向數據云(也即后臺處理分析呈現軟件平臺)回傳圖像數據與位置數據；高精度地圖(數字地圖)可以提供相應的經緯度信息；在數據云中通過計算被監測物體與周邊建筑物或者地形地貌相對位置計算自身的三維姿態，并通過比較不同時刻計算出的三維姿態，可以實現三維姿態變化量的監測；本技術方案設計之初就考慮到編程的便利性，方便快速部署，大幅提高系統分析的精度和效率，尤其日常全面分析。

附圖說明