[發(fā)明專利]一種基于激光測(cè)距的溶洞形態(tài)探測(cè)系統(tǒng)及方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210755349.0
• 申請(qǐng)日: 2022-06-30
• 公開（公告）號(hào): CN115077382A
• 公開（公告）日: 2022-09-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王海龍;趙振華;孫述海;賈傳洋;張貴彬;孫熙震
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 臨沂大學(xué)
• 主分類號(hào): G01B11/00
• 分類號(hào): G01B11/00;G01B11/245;G01S17/08;G01S17/88;B64C39/02
• 代理公司: 山東恒果知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 37347
• 代理人: 蔡衛(wèi)娟

本發(fā)明適用于溶洞探測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，提供了一種基于激光測(cè)距的溶洞形態(tài)探測(cè)系統(tǒng)及方法，包括以下步驟：接收坐標(biāo)系建立命令，建立坐標(biāo)系；接收無人機(jī)移動(dòng)指令，得到移動(dòng)路線，根據(jù)移動(dòng)路線確定此時(shí)兩個(gè)激光測(cè)距儀的中點(diǎn)的坐標(biāo)，確定兩個(gè)激光測(cè)距儀的坐標(biāo)；接收測(cè)距指令，激光測(cè)距儀開啟，測(cè)距儀驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)使得激光測(cè)距儀進(jìn)行擺動(dòng)，獲得擺動(dòng)角和測(cè)距距離，根據(jù)激光測(cè)距儀的坐標(biāo)、擺動(dòng)角和測(cè)距距離確定溶洞墻壁點(diǎn)坐標(biāo)。本發(fā)明通過兩個(gè)激光測(cè)距儀對(duì)無人機(jī)上下左右的全面掃描，并通過輸入無人機(jī)移動(dòng)指令，使得無人機(jī)不斷向著溶洞內(nèi)部移動(dòng)，進(jìn)而能夠得到大量溶洞墻壁點(diǎn)坐標(biāo)，根據(jù)所有的溶洞墻壁點(diǎn)坐標(biāo)就能夠確定溶洞形態(tài)，所確定的溶洞形態(tài)全面準(zhǔn)確。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及溶洞探測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，具體是涉及一種基于激光測(cè)距的溶洞形態(tài)探測(cè)系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)

目前通常使用的溶洞形態(tài)探測(cè)方法包括超前鉆探、地球物理鉆探、三高測(cè)量技術(shù)等，這些溶洞探測(cè)技術(shù)大多以地表為基點(diǎn)，依賴于垂直鉆孔技術(shù)對(duì)地表下方的溶洞進(jìn)行探測(cè)，上述技術(shù)存在以下缺陷：不能夠確定溶洞的內(nèi)部具體結(jié)構(gòu)及大小，無法進(jìn)行完整溶洞探測(cè)，即無法全方位的得知溶洞的具體形態(tài)。因此，需要提供一種基于激光測(cè)距的溶洞形態(tài)探測(cè)系統(tǒng)及方法，旨在解決上述問題。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種基于激光測(cè)距的溶洞形態(tài)探測(cè)系統(tǒng)及方法，以解決上述背景技術(shù)中存在的問題。

本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種基于激光測(cè)距的溶洞形態(tài)探測(cè)方法，所述方法包括以下步驟：

接收坐標(biāo)系建立命令，建立坐標(biāo)系，以無人機(jī)上兩個(gè)激光測(cè)距儀的中點(diǎn)為原點(diǎn)，兩個(gè)激光測(cè)距儀左右對(duì)稱設(shè)置，以原點(diǎn)的豎直向上方向?yàn)閆軸，以無人機(jī)的機(jī)頭方向?yàn)閄軸，根據(jù)Z軸和X軸確定Y軸；

通過無人機(jī)上安裝的攝像頭得到溶洞圖像；

接收無人機(jī)移動(dòng)指令，以使得無人機(jī)移動(dòng)一段距離后暫停，得到移動(dòng)路線，根據(jù)移動(dòng)路線確定此時(shí)兩個(gè)激光測(cè)距儀的中點(diǎn)的坐標(biāo)，確定兩個(gè)激光測(cè)距儀的坐標(biāo)；

接收測(cè)距指令，激光測(cè)距儀開啟，測(cè)距儀驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)使得激光測(cè)距儀進(jìn)行擺動(dòng)，獲得擺動(dòng)角和測(cè)距距離，根據(jù)激光測(cè)距儀的坐標(biāo)、擺動(dòng)角和測(cè)距距離確定溶洞墻壁點(diǎn)坐標(biāo)；

重復(fù)所述接收無人機(jī)移動(dòng)指令和接收測(cè)距指令這兩個(gè)步驟，得到若干個(gè)溶洞墻壁點(diǎn)坐標(biāo)，根據(jù)溶洞墻壁點(diǎn)坐標(biāo)確定溶洞形態(tài)。

作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案：所述得到移動(dòng)路線，根據(jù)移動(dòng)路線確定此時(shí)兩個(gè)激光測(cè)距儀的中點(diǎn)的坐標(biāo)，確定兩個(gè)激光測(cè)距儀的坐標(biāo)的步驟，具體包括：

通過無人機(jī)移動(dòng)指令得到移動(dòng)路線，根據(jù)移動(dòng)路線確定此時(shí)兩個(gè)激光測(cè)距儀的中點(diǎn)的坐標(biāo)；

通過無人機(jī)上安裝的磁羅盤確定無人機(jī)的朝向；

調(diào)取兩個(gè)激光測(cè)距儀之間的距離，根據(jù)兩個(gè)激光測(cè)距儀的中點(diǎn)的坐標(biāo)、無人機(jī)的朝向以及兩個(gè)激光測(cè)距儀之間的距離確定兩個(gè)激光測(cè)距儀的坐標(biāo)。

作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案：所述測(cè)距儀驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)使得激光測(cè)距儀進(jìn)行擺動(dòng)，獲得擺動(dòng)角和測(cè)距距離的步驟，具體包括：

計(jì)算當(dāng)前的擺動(dòng)角，發(fā)射激光，接收到反射激光后，確定測(cè)距距離；

測(cè)距儀驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)使得激光測(cè)距儀擺動(dòng)一定的角度后，計(jì)算當(dāng)前的擺動(dòng)角，發(fā)射激光，接收到反射激光后，確定測(cè)距距離；

重復(fù)上一個(gè)步驟，直到激光測(cè)距儀的擺動(dòng)行程全部完成，獲得若干個(gè)測(cè)距距離，每個(gè)測(cè)距距離對(duì)應(yīng)有擺動(dòng)角。

作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案：所述根據(jù)溶洞墻壁點(diǎn)坐標(biāo)確定溶洞形態(tài)的步驟，具體包括：

根據(jù)每次無人機(jī)移動(dòng)得到的溶洞墻壁點(diǎn)對(duì)溶洞墻壁點(diǎn)坐標(biāo)進(jìn)行分組；

使用樣條曲線對(duì)每一組中的溶洞墻壁點(diǎn)坐標(biāo)進(jìn)行擬合得到若干個(gè)閉合曲線。

作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案：所述使用樣條曲線對(duì)每一組中的溶洞墻壁點(diǎn)坐標(biāo)進(jìn)行擬合得到若干個(gè)閉合曲線的步驟，還包括：

根據(jù)溶洞墻壁點(diǎn)坐標(biāo)對(duì)應(yīng)的擺動(dòng)角對(duì)溶洞墻壁點(diǎn)坐標(biāo)進(jìn)行二次分組；