一种墙体内管网布局的重建方法技术

本发明专利技术公开了一种墙体内管网布局的重建方法，包括如下步骤：S1、智能手机在操作者的带动下扫过墙面，并在运动过程中获取内置于智能手机中的加速度计、陀螺仪和磁传感器所检测到的数据；其中，磁传感器用于检测墙内管道在地磁场的磁化作用下所产生的感应磁场的场强；S2、根据加速度计和陀螺仪所检测到的数据，计算得到智能手机在运动过程中的位移数据；S3、根据位移数据和磁传感器所检测到的数据，获取墙内管道在墙面的映射点；S4、获取多个墙内管道在墙面的映射点，并根据多个墙内管道在墙面的映射点重建管网的布局。本发明专利技术的硬件成本低，设备和系统简单，使用方便，能够实现简单快速的重建墙体内管网布局的功能，适合家居使用。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了，包括如下步骤：S1、智能手机在操作者的带动下扫过墙面，并在运动过程中获取内置于智能手机中的加速度计、陀螺仪和磁传感器所检测到的数据；其中，磁传感器用于检测墙内管道在地磁场的磁化作用下所产生的感应磁场的场强；S2、根据加速度计和陀螺仪所检测到的数据，计算得到智能手机在运动过程中的位移数据；S3、根据位移数据和磁传感器所检测到的数据，获取墙内管道在墙面的映射点；S4、获取多个墙内管道在墙面的映射点，并根据多个墙内管道在墙面的映射点重建管网的布局。本专利技术的硬件成本低，设备和系统简单，使用方便，能够实现简单快速的重建墙体内管网布局的功能，适合家居使用。【专利说明】
本专利技术涉及电子
，具体是。
技术介绍
如今，随着人们对于空间利用率和美观的要求不断提高，室内装修在安装家用管 道诸如排水给水管道等时更加倾向于将管道埋在墙体内部以节约空间和不影响室内美观。 同时，现代建筑大都是采用钢筋混凝土的形式构成，也即是在墙体内埋设钢筋以增强墙体 的机械强度。然而，这种设计带来的问题便是当我们需要知道墙体内的管道是如何排布时， 我们就需要将墙体进行一定破坏才能货获知，此种情况尤其在室内装修图纸丢失或者不易 获取的情况下显得更为迫切。 日常生活中经常碰到如此情形：当墙体内的管道有破损时，为了尽可能减少对墙 体的破坏程度，并帮助合理有效施工，通常需要获得管网的布局图，然而这些布局图或因管 理因素而难以获得，或因保管不善而丢失。在此种情况下，低成本、便捷获得此种信息的方 法或系统无疑具有很强的实用价值。 为了解决墙体内管道布局的问题，目前的商用产品比如Wal 1 Scanner, Radar Scanner等产品中多采用雷达技术、多传感器技术等一些高端技术。尽管这些产品在探测和 识别墙内物体具有较高的准确度，然而由于其采用的技术和设备比较高端，因而价格不菲， 而且往往便携性较差。 针对于墙体内管道布局的重构这一问题，已有的技术多采用GPR(透地雷达技 术），或者机械小猪（Mechanical Pig)，或者采用传感器胶囊遍历整个管道网络的方式进 行墙体内管网布局的重构。以上几种方法中：GPR与机械小猪两种技术均需要采用较精密 复杂的设备或者系统，其缺点有二：其一，成本很高，不易获取；其二，设备或者系统复杂笨 重，不适合家居使用。而针对采用传感器胶囊遍历的方式，该方法对于管网具有多重限制， t匕如：整个管网的管径大小须相等；管径需要较大以防止传感器胶囊阻塞管道；整个管网 需要是一个连通的系统等。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供， 硬件成本低，设备和系统简单，使用方便，适合家居使用。 为了达到上述目的，本专利技术实施例提供，包括如 下步骤： S1、智能手机在操作者的带动下扫过墙面，并在运动过程中获取内置于所述智能 手机中的加速度计、陀螺仪和磁传感器所检测到的数据；其中，所述磁传感器用于检测墙内 管道在地磁场的磁化作用下所产生的感应磁场的场强； S2、根据所述加速度计和所述陀螺仪所检测到的数据，计算得到所述智能手机在 运动过程中的位移数据； S3、根据所述位移数据和所述磁传感器所检测到的数据，获取墙内管道在墙面的 映射点； S4:获取多个所述墙内管道在墙面的映射点，并根据多个所述墙内管道在墙面的 映射点重建管网的布局。 进一步地，在步骤S1中，所述智能手机在操作者的带动下，以冲程运动的形式扫 过墙面；所述冲程运动是指智能手机起始于静止状态而终止静止状态的短暂而快速的运 动。 进一步地，在步骤S1中，所述智能手机在操作者的带动下通过多次冲程运动扫过 墙面；相邻两次所述的冲程运动之间留有时间间隔。相邻两次所述的冲程运动之间留有时 间间隔可以使加速度和速度的校准更准确。 进一步地，所述步骤S2包括： S21、分别对所述加速度计、所述磁传感器和所述陀螺仪所检测到的数据进行滤波 处理，获得加速度数据、磁场数据和角速度数据； S22、利用所述加速度数据和所述角速度数据，采用互补滤波器的方式估计所述智 能手机在运动过程中的姿态角；其中，当所述智能手机被判定处于静止状态时，利用所述加 速度数据对姿态角的估计值在互补滤波器中所占权重设置为〇. 98,利用所述角速度数据对 姿态角估计值所占权重为〇. 02 ;当所述智能手机被判定处于运动状态时，利用所述加速度 数据对姿态角的估计值在互补滤波器中所占权重设置为〇. 02,利用所述角速度数据对姿态 角的估计值所占权重为〇. 98 ; S23、利用所估计的所述智能手机在运动过程中的姿态角，根据力学原理消除掉所 述智能手机的重力在运动方向投射的分量，获得所述智能手机自身运动所产生的加速度 值； S24、对所述加速度值进行积分计算，获得所述智能手机运动的速度值； S25、对所得速度值进行一次积分，得到所述智能手机运动的位移数据。 进一步地，所述步骤S3包括：根据所述磁传感器所检测到的数据中的局部最大值 或局部最小值所对应的位移数据，定位出所述墙内管道在墙面映射点的位置，从而获取所 述墙内管道在墙面的映射点。 进一步地，所述步骤S4包括：获取多个所述墙内管道在墙面的映射点，将所获取 的多个所述墙内管道在墙面的映射点连接成线段，得到墙体内管网的二维布局图。 进一步地，所述步骤S24包括： 判断所述智能手机的运动状态； 当所述智能手机处于静止状态下，所述智能手机的加速度值和速度值被视为零 值； 当所述智能手机处于运动状态下，对所述加速度值进行一次积分计算，获得所述 智能手机运动的速度值。此改进的有益效果在于通过校准加速度来获得更精准的速度值， 并通过强制将静止状态下的速度值设为〇值，减少积分过程速度的漂移。因而可以获得精 准的位移数据。 进一步，所述判断所述智能手机的运动状态的方法，包括： 根据指数均值EMA计算公式，获得所述智能手机的加速度对应的指数均值EMA ;其 中，所述指数均值EMA计算公式为： 「 ^ ΣΓ=Τ'1(11-广:X + % EMA, =-^~ττζ-^- - Σ￡Γ·(?ι)… 其中，μ是一个常数；和分别表示第i个χ和y方向上的加速度值,Ν是滤波器窗 口内加速度数据点数； 当所述指数均值ΕΜΑ大于阈值时，判定所述智能手机处于运动状态；当所述指数 均值ΕΜΑ小于或等于阈值时，判定所述智能手机处于静止状态。 进一步地，在步骤S21中，是通过滑动均值滤波器，分别对所述加速度计、所述磁 传感器和所述陀螺仪所检测到的数据进行滤波处理；所述滑动均值滤波器的滑动窗口为 7。 进一步地，在步骤S22中，所述互补滤波器包括第一计算单元、第二计算单元以及 加法器；则步骤S22具体包括： 通过所述第一计算单元对所述加速度数据进行换算处理，获得加速度计所对应的 姿态角； 通过所述第二计算单元对所述角速度数据进行积分，获得陀螺仪所对应的姿态 角； 通过所述加法器将所述加速度计所对应的姿态角与所述陀螺仪所对应的姿态角 按照所设定的权重进行加法运算，得到所述智能手机在运动过程中的姿态角。 相比于本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种墙体内管网布局的重建方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、智能手机在操作者的带动下扫过墙面，并在运动过程中获取内置于所述智能手机中的加速度计、陀螺仪和磁传感器所检测到的数据；其中，所述磁传感器用于检测墙内管道在地磁场的磁化作用下所产生的感应磁场的场强；S2、根据所述加速度计和所述陀螺仪所检测到的数据，计算得到所述智能手机在运动过程中的位移数据；S3、根据所述位移数据和所述磁传感器所检测到的数据，获取墙内管道在墙面的映射点；S4、获取多个所述墙内管道在墙面的映射点，并根据多个所述墙内管道在墙面的映射点重建管网的布局。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：邹永攀，伍楷舜，倪明选，
申请(专利权)人：广州市香港科大霍英东研究院，
类型：发明
国别省市：广东;44