[發(fā)明專(zhuān)利]一種滾石軌跡實(shí)時(shí)修正計(jì)算方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010894265.6
• 申請(qǐng)日: 2020-08-31
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112069672A
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-12-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孟凡奇;張永偉;于德杰;劉永莉;張麗霞;楊冬銘;李晨旭;高帥
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 山東省地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測(cè)總站（山東省地質(zhì)災(zāi)害防治技術(shù)指導(dǎo)中心）
• 主分類(lèi)號(hào): G06F30/20
• 分類(lèi)號(hào): G06F30/20;G01C21/20;G06F111/10
• 代理公司: 武漢科皓知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 楊宏偉

本發(fā)明公開(kāi)了一種滾石軌跡實(shí)時(shí)修正計(jì)算方法，該方法采用的設(shè)備包括九軸傳感器、無(wú)線通信模塊和計(jì)算機(jī)，所述九軸傳感器安裝于邊坡危巖內(nèi)，并通過(guò)無(wú)線通信模塊與計(jì)算機(jī)通信，所述計(jì)算機(jī)內(nèi)預(yù)存儲(chǔ)目標(biāo)邊坡的數(shù)字模型和若干滾石飛落模型，當(dāng)危巖松動(dòng)變成滾石時(shí)，九軸傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的滾石位置和速度信號(hào)，計(jì)算機(jī)將接收到滾石位置和速度信號(hào)按照一定頻率與若干滾石飛落模型進(jìn)行比對(duì)，根據(jù)比對(duì)結(jié)果篩選出最接近的滾石飛落模型，然后利用該滾石飛落模型對(duì)后續(xù)軌跡進(jìn)行計(jì)算和預(yù)測(cè)。本發(fā)明可以通過(guò)九軸傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)滾石位置，并反饋給計(jì)算機(jī)進(jìn)行模擬計(jì)算，根據(jù)當(dāng)前位置和之前的軌跡判斷下一階段采用哪種模型進(jìn)行軌跡預(yù)測(cè)，以減輕受災(zāi)情況的效果。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于邊坡防治領(lǐng)域，具體涉及到一種滾石軌跡實(shí)時(shí)修正計(jì)算方法，用于預(yù)測(cè)邊坡滾石落點(diǎn)位置，提前發(fā)出警告，降低危害。主要可用于易于滑坡，有危巖存在的邊坡。尤其針對(duì)于有大型危巖存在的山體，山坡。

背景技術(shù)

目前存在的預(yù)警系統(tǒng)大都只采用監(jiān)控模式，通過(guò)使用監(jiān)控或照相機(jī)僅對(duì)危巖，滾石采用實(shí)時(shí)監(jiān)控，并未對(duì)其滾落時(shí)的落點(diǎn)進(jìn)行預(yù)測(cè)，往往在滾石造成損害后，才知道其發(fā)生位置。

此方法具有以下問(wèn)題

(1)現(xiàn)使用的預(yù)警系統(tǒng)，不能及時(shí)有效的警告即將受災(zāi)的區(qū)域，疏散災(zāi)民。

(2)現(xiàn)使用的預(yù)警系統(tǒng)，不能和數(shù)據(jù)模型理論聯(lián)系起來(lái)，精確程度較低。

(3)邊界參數(shù)不確定性，導(dǎo)致預(yù)測(cè)精度存在很大的不確定性。在理論研究和工程實(shí)踐中沒(méi)有一個(gè)很好的平衡。

另外現(xiàn)有技術(shù)中也有一些預(yù)測(cè)滾石的模型，但是由于現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境多變性，每種模型都有其自身的局限性，無(wú)法準(zhǔn)確模擬所有情況，實(shí)際上現(xiàn)有技術(shù)模型的準(zhǔn)確率一般都比較低，對(duì)于滾石來(lái)說(shuō)，一般分為初始滑動(dòng)階段、飛落階段、碰撞彈跳階段和滾動(dòng)階段，其中飛落階段危險(xiǎn)最大，因?yàn)椋w落過(guò)后著地能量最大，而且不可見(jiàn)，飛落的距離和位置也不可控，因此，如何選擇飛落過(guò)程的預(yù)測(cè)軌跡尤為重要，彈跳階段雖然危害也大，但是由于滾石已經(jīng)著地過(guò)，所以彈跳范圍也有限，可以大致判斷彈跳落點(diǎn)。因此，對(duì)飛落階段的軌跡判斷可以以最小成本達(dá)到危險(xiǎn)預(yù)警效果最大化。

九軸傳感器在慣性導(dǎo)航和VR領(lǐng)域有充分應(yīng)用，其可以監(jiān)測(cè)對(duì)象多種移動(dòng)方式，九軸傳感器實(shí)際由三種傳感器的組合，分別為3軸加速傳感器、3軸陀螺儀和3軸電子羅盤(pán)(地磁傳感器)。三個(gè)部分作用不同，相互配合，能夠測(cè)量多種參數(shù)，比如姿態(tài)、矢量速度和位置等，加以利用在滾石上可以起到意想不到的效果。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的就是為了針對(duì)上述問(wèn)題而提出的一種滾石軌跡實(shí)時(shí)修正計(jì)算方法。本發(fā)明一種滾石軌跡實(shí)時(shí)修正計(jì)算方法，主要由九軸傳感器，供能電池，計(jì)算機(jī)組成。

為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

一種滾石軌跡實(shí)時(shí)修正計(jì)算方法，其特征在于：該方法采用的設(shè)備包括九軸傳感器、無(wú)線通信模塊和計(jì)算機(jī)，所述九軸傳感器安裝于邊坡危巖內(nèi)，并通過(guò)無(wú)線通信模塊與計(jì)算機(jī)通信，所述計(jì)算機(jī)內(nèi)預(yù)存儲(chǔ)目標(biāo)邊坡的數(shù)字模型和若干滾石飛落模型，當(dāng)危巖松動(dòng)變成滾石時(shí)，九軸傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的滾石位置和速度信號(hào)，計(jì)算機(jī)將接收到滾石位置和速度信號(hào)按照一定頻率與若干滾石飛落模型進(jìn)行比對(duì)，根據(jù)比對(duì)結(jié)果篩選出最接近的滾石飛落模型，然后利用該滾石飛落模型對(duì)后續(xù)軌跡進(jìn)行計(jì)算和預(yù)測(cè)。

進(jìn)一步地，篩選出最接近的滾石飛落模型的方法如下：

步驟1、建立滾石初始飛落方向所在豎直平面的二維坐標(biāo)系xoy，通過(guò)目標(biāo)邊坡的數(shù)字模型得到坡面方程f(x，y)，將滾石飛落實(shí)際在二維坐標(biāo)系xoy內(nèi)曲線分別記為β，將若干滾石飛落模型在二維坐標(biāo)系xoy內(nèi)曲線分別記為α₁,α₂…α_n，n為滾石飛落模型總數(shù)；