[發明專利]一種雷達監測數據與三維點云融合的計算方法

有效

• 申請號: 202110361596.8
• 申請日: 2021-04-02
• 公開（公告）號: CN113051304B
• 公開（公告）日: 2022-06-24
• 發明（設計）人: 謝翔;杜年春;湛偉;沈向前;黃毅;傅泓鑫
• 申請（專利權）人: 中國有色金屬長沙勘察設計研究院有限公司
• 主分類號: G06F16/2457
• 分類號: G06F16/2457;G06F16/22
• 代理公司: 長沙七源專利代理事務所(普通合伙) 43214
• 代理人: 周曉艷;張勇

1.一種雷達監測數據與三維點云融合的計算方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟A：計算每個點云在UTM坐標系中的坐標和在UTM坐標系中的雷達成像平面上的投影極坐標；

步驟B：結合雷達掃描范圍對點云數據進行多重篩選，將篩選后的點云數據在UTM坐標系中的坐標(X_d,Y_d,H_d)和投影極坐標(r_d,θ_d)寫入數據庫表Table1中，并建立索引；篩選過程包括將每個點云和雷達轉軸中心連線相對于水平面的俯仰角與雷達天線的照射范圍進行比對，保留俯仰角處于雷達天線的照射范圍內的點云；

步驟C：將雷達監測數據寫入數據庫表Table2中，并建立索引；將數據庫表Table2中的雷達監測數據分割為若干個雷達監測數據子集合，每個雷達監測數據子集合中包含連續p列雷達監測數據；

所述步驟C中，雷達監測數據包括M行N列的數據，雷達監測數據的極坐標集合R＝{(r_ij,θ_ij)|1≤i≤M,1≤j≤N)，將該極坐標集合寫入數據庫表Table2中，并對(i,j)建立索引；

步驟D：將數據庫表Table1中的點云的投影極坐標與數據庫表Table2中雷達監測數據子集合的極坐標進行比較篩選，保留坐標差值小于設定的閾值的數據，將保留的數據寫入數據庫表Table3中；

所述步驟D包括：

步驟D1：第j列雷達監測數據在UTM坐標系中投影得到的方位角θ′_ij＝θ_ij+θ₀，其中θ₀為雷達擺臂在UTM坐標系中的方位角；則雷達監測數據子集合中，第j列至第j+p列雷達監測數據方位角的最小值θ_min＝θ′_ij，最大值θ_max＝θ′_i(j+p)；檢索數據庫表Table1中滿足表達式4)的點云，并將該點云在UTM坐標系中的坐標和投影極坐標信息寫入集合M中：

θ_min-Δθ≤θ_d≤θ_max+Δθ 4)；

其中，Δθ為設定的方位角閾值；

步驟D2：再結合數據庫表Table2檢索集合M，將集合M中滿足表達式5)的點云對應的坐標信息及對應的雷達監測單元格信息(i,j,X_d,Y_d,H_d)寫入數據庫表Table3中：

其中，Δr為設定的距離閾值；

步驟E：重復步驟D，直至將數據庫表Table2中的若干個雷達監測數據子集合都完成比較篩選；

步驟F：在數據庫表Table3中得到雷達監測數據對應的點云。

2.根據權利要求1所述的一種雷達監測數據與三維點云融合的計算方法，其特征在于，所述步驟A中，所有點云在UTM坐標系中的坐標集合為D＝{(X_d,Y_d,H_d)|d∈N+}，每個點云的投影極坐標(r_d,θ_d)通過表達式1)計算：

其中，在UTM坐標系中，投影極坐標的方位角的零方向為UTM坐標系的Y軸正方向，且順時針方向為正；(X₀,Y₀,H₀)為雷達轉軸中心在UTM坐標系中的坐標。

3.根據權利要求2所述的一種雷達監測數據與三維點云融合的計算方法，其特征在于，所述步驟B中，對點云數據完成多重篩選且當點云滿足表達式2)時，將該點云在UTM坐標系中的坐標(X_d,Y_d,H_d)和投影極坐標(r_d,θ_d)進行整合并寫入數據庫表Table1中，并對(r_d,θ_d)建立索引：

其中，ω為雷達天線架俯仰角，γ為雷達天線的發射波束角；β_d為該點云和雷達轉軸中心連線相對于水平面的俯仰角，通過表達式3)計算：