[發明專利]一種基于激光測距的溶洞形態探測系統及方法

在審

• 申請號: 202210755349.0
• 申請日: 2022-06-30
• 公開（公告）號: CN115077382A
• 公開（公告）日: 2022-09-20
• 發明（設計）人: 王海龍;趙振華;孫述海;賈傳洋;張貴彬;孫熙震
• 申請（專利權）人: 臨沂大學
• 主分類號: G01B11/00
• 分類號: G01B11/00;G01B11/245;G01S17/08;G01S17/88;B64C39/02
• 代理公司: 山東恒果知識產權代理有限公司 37347
• 代理人: 蔡衛娟

1.一種基于激光測距的溶洞形態探測方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟：

接收坐標系建立命令，建立坐標系，以無人機上兩個激光測距儀的中點為原點，兩個激光測距儀左右對稱設置，以原點的豎直向上方向為Z軸，以無人機的機頭方向為X軸，根據Z軸和X軸確定Y軸；

通過無人機上安裝的攝像頭得到溶洞圖像；

接收無人機移動指令，以使得無人機移動一段距離后暫停，得到移動路線，根據移動路線確定此時兩個激光測距儀的中點的坐標，確定兩個激光測距儀的坐標；

接收測距指令，激光測距儀開啟，測距儀驅動機構使得激光測距儀進行擺動，獲得擺動角和測距距離，根據激光測距儀的坐標、擺動角和測距距離確定溶洞墻壁點坐標；

重復所述接收無人機移動指令和接收測距指令這兩個步驟，得到若干個溶洞墻壁點坐標，根據溶洞墻壁點坐標確定溶洞形態。

2.根據權利要求1所述一種基于激光測距的溶洞形態探測方法，其特征在于，所述得到移動路線，根據移動路線確定此時兩個激光測距儀的中點的坐標，確定兩個激光測距儀的坐標的步驟，具體包括：

通過無人機移動指令得到移動路線，根據移動路線確定此時兩個激光測距儀的中點的坐標；

通過無人機上安裝的磁羅盤確定無人機的朝向；

調取兩個激光測距儀之間的距離，根據兩個激光測距儀的中點的坐標、無人機的朝向以及兩個激光測距儀之間的距離確定兩個激光測距儀的坐標。

3.根據權利要求1所述一種基于激光測距的溶洞形態探測方法，其特征在于，所述測距儀驅動機構使得激光測距儀進行擺動，獲得擺動角和測距距離的步驟，具體包括：

計算當前的擺動角，發射激光，接收到反射激光后，確定測距距離；

測距儀驅動機構使得激光測距儀擺動一定的角度后，計算當前的擺動角，發射激光，接收到反射激光后，確定測距距離；

重復上一個步驟，直到激光測距儀的擺動行程全部完成，獲得若干個測距距離，每個測距距離對應有擺動角。

4.根據權利要求1所述一種基于激光測距的溶洞形態探測方法，其特征在于，所述根據溶洞墻壁點坐標確定溶洞形態的步驟，具體包括：

根據每次無人機移動得到的溶洞墻壁點對溶洞墻壁點坐標進行分組；

使用樣條曲線對每一組中的溶洞墻壁點坐標進行擬合得到若干個閉合曲線。

5.根據權利要求4所述一種基于激光測距的溶洞形態探測方法，其特征在于，所述使用樣條曲線對每一組中的溶洞墻壁點坐標進行擬合得到若干個閉合曲線的步驟，還包括：

根據溶洞墻壁點坐標對應的擺動角對溶洞墻壁點坐標進行二次分組；

使用樣條曲線對每一組中的溶洞墻壁點坐標進行擬合得到若干個長條曲線，若干個長條曲線與若干個閉合曲線形成曲線網面，曲線網面能夠反映溶洞形態。

6.一種基于激光測距的溶洞形態探測系統，其特征在于，所述系統包括：

坐標系建立模塊，用于接收坐標系建立命令，建立坐標系，以無人機上兩個激光測距儀的中點為原點，兩個激光測距儀左右對稱設置，以原點的豎直向上方向為Z軸，以無人機的機頭方向為X軸，根據Z軸和X軸確定Y軸；

溶洞圖像獲取模塊，用于通過無人機上安裝的攝像頭得到溶洞圖像；

移動指令接收模塊，用于接收無人機移動指令，以使得無人機移動一段距離后暫停，得到移動路線，根據移動路線確定此時兩個激光測距儀的中點的坐標，確定兩個激光測距儀的坐標；

測距指令接收模塊，用于接收測距指令，激光測距儀開啟，測距儀驅動機構使得激光測距儀進行擺動，獲得擺動角和測距距離，根據激光測距儀的坐標、擺動角和測距距離確定溶洞墻壁點坐標；

溶洞形態確定模塊，用于重復所述接收無人機移動指令和接收測距指令這兩個步驟，得到若干個溶洞墻壁點坐標，根據溶洞墻壁點坐標確定溶洞形態。