一种基于机载LiDAR的高尔夫导航方法技术

一种基于机载LiDAR的高尔夫导航方法，包括如下步骤：1)对高尔夫球场三维数据进行采集处理，并将处理后的数据上传至服务器；2)终端进行登录验证成功后可以与服务器进行交互；3)终端获取的高尔夫球场三维数据可实时浏览球场的所有球洞、观察所在位置与球洞的距离；4)终端自动对起球点和落球点的距离进行测量；5)模拟高尔夫球飞行弹道；6)挥杆力度估算。本发明专利技术采用基于机载LiDAR和地面LiDAR的高尔夫导航方法仿真数据精度高，计算方法简单，能提高选杆和策略应对的正确性。

【技术实现步骤摘要】
一种基于机载LiDAR的高尔夫导航方法
本专利技术属于导航
，涉及一种基于机载LiDAR的高尔夫导航方法。
技术介绍
CN104931990A一种高尔夫球场导航地图测绘方法，测绘方法利用地图测绘系统实现，测绘系统包括基准站接收机、至少一台流动站接收机以及用于数据传输的电台；所述测绘方法包括：在实时动态RTK作业模式下将一些必要的数据输入GPS控制手簿，输入的数据包括基准站的坐标、高程、坐标系转换参数、水准面拟合参数；所述基准站接收机架设在已知点上，平面坐标或高程已知，点位位于测区中间；流动站接收机依次设置在待测点上观测；基准站接收机与流动站接收机保持同时跟踪至少4颗以上的卫星，基准站接收机不断地对可见卫星进行观测，将接收到的卫星信号通过电台发送给流动站接收机；基准站接收机通过连接的电台将测站坐标、伪距观测值、载波相位观测值、卫星跟踪状态和接收机工作状态发送给流动站接收机；流动站接收机将采集到的GPS观测数据和基准站接收机发送来的信号传输到控制手簿，组成差分观测值，进行实时差分及平差处理，实时得出本站的坐标、高程及其观测精度信息；求解平面转换参数，至少要联测两个平面坐标点，求解高程转换参数则需要联测三个高程点。该高尔夫导航方法利用GPS和接收机对高尔夫球进行模拟和定位，因而GPS的模拟计算受干扰因素较多、精度低，计算方法复杂、计算量大、无法实现实时模拟。LIDAR是一种集激光，全球定位系统(GPS)和惯性导航系统(INS)三种技术与一身的系统，用于获得数据并生成精确的DEM。这三种技术的结合，可以高度准确地定位激光束打在物体上的光斑。它又分为目前日臻成熟的用于获得地面数字高程模型(DEM)的地形LIDAR系统和已经成熟应用的用于获得水下DEM的水文LIDAR系统，这两种系统的共同特点都是利用激光进行探测和测量。
技术实现思路
为了克服现有的高尔夫导航方法虚拟数据精度低、计算方法复杂的不足，本专利技术提供了一种基于机载LiDAR的高尔夫导航方法，包括如下步骤：步骤1：对高尔夫球场三维数据进行采集处理，并将处理后的数据上传至服务器；步骤2：终端进行登录，在验证成功后与服务器进行交互；步骤3：终端获取的高尔夫球场三维数据可实时浏览球场的所有球洞、观察所在位置与球洞的距离；步骤4：终端自动对起球点和落球点的距离进行测量；步骤5：模拟高尔夫球飞行弹道；步骤6：终端根据上述数据挥杆力度估算。优选的，所述步骤1中的高尔夫球场三维数据的采集处理具体为：S1：采用机载LiDAR采集高尔夫球场的激光点云数据和原始影像数据；S2：对机载LiDAR原始激光点云数据进行自动分类和手动精细分类，得到地面点和非地面点两类数据，使用地面点数据生成DEM成果；S3：对机载LiDAR原始影像数据进行解压、调色，然后结合时间轴文件、航迹文件和地面点关键点进行同名点查找、平差、色点查找，接着与拼接线编辑生成DOM成果；S4：设置均匀分布的测区检查点，通过实地测量高尔夫场地检查点，与DEM进行对比，求得高程精度中误差，该误差要求小于0.1米；通过实地测量高尔夫场检查点与DOM进行对比，求得平面精度中误差，要求改中误差小于0.15米；S5：根据地面实拍相片和地面树木、会所，利用LIDAR对会所和树木进行精细建模，得到其三维纹理模型数据。进一步的，所述步骤S2的原始激光数据的自动分类具体为：S201)：根据航迹文件过滤重叠区数据，保证测区激光数据密度均匀；S202)：过滤掉低于地表的噪点；S203)：在局部的搜索局域内寻找最低点为地面点数据，经过多次迭代，完成地面点的自动提取。进一步的，步骤S2中的手动精细分类的步骤具体为：对整个高尔夫场地数据进行遍历，根据激光数据分类标准判别所述自动分类中的错误。进一步的，步骤S3的具体步骤为：S301:将原始影像数据经过进行解压并调色,去除影像上的薄雾,保持高尔夫场地影像的亮度、色彩、反差与原始影像一致；S302:结合Timelist文件和航迹文件对影像的整体平面位置进行定位和纠正，通过地面点关键点建立立体模型，查找影像同名连接点，每张影像至少需要4个同名点，通过同名连接点把相互重叠的影像的位置方向调整成统一；S303:去除同名连接点中的错点，同名连接点整体平差后可对影像内部进行纠正；S304:对影像的拼接线进行修改直至影像拼接处不存在地物的的错位或分割的问题；S305:对影像进行色点处理；S306:对生成的DOM进行详细检查，把由于点云的高差或点云不全引起的地物的变形或者影像数据的缺失进行精细的修改，得到满足要求的DOM成果。进一步的，步骤S5的具体为：S501：根据DOM绘制出所需建模的地物的底面形状；S502：把绘制的范围构面形成3D块，通过计算单独提取出地物范围内的最高点点云，把3D块拉伸至最高点的点云处；`S503：在3D视图中根据点云形状将房子修改成与点云相符合；先确定根据树木的品种，通过激光数据精确定出树的高度和范围，建立树枝树干模型，再根据点云形状单独制作出相应的树叶模型，把树叶叠加到树枝模型上得到树模；S504：模型建好后，把实地拍照的地物相片作为模型纹理贴到模型上；对树枝、树干、树叶区分上色，得到树木的纹理模型。优选的，所述模拟高尔夫球飞行弹道根据高尔夫球的最大水平距离和最大垂直高度，采用抛物线进行模拟。优选的，所述挥杆力度估算具体为：已知高尔夫开球点和落球点的位置，得出高尔夫飞行距离和挥杆力度的线性关系：L＝H(s,e)+C*V(s,e)其中：s为起点坐标，e为终点坐标；H为两点的水平距离；V为两点的垂直距离；C为力度系数，其值根据V的不同而变化；L为估算的挥杆力度。优选的，本专利技术的导航方法还包括自动显示落球点坡向图，所述落球点坡向图包括挥杆坡向图和推杆坡向图。优选的，本专利技术的导航方法还包括模拟计分。本专利技术的有益效果是：1.采用机载LiDAR采集高尔夫球场高精度的激光点云数据和原始影像数据，经过后期数据处理得到高尔夫球场高精度的数字高程模型(DEM)和数字正摄影像(DOM)数据，高程精度优于0.1米，平面精度优于0.15米；后期对会所，球道树木等进行精确建模，得到会所和球道树木等的三维纹理模型。2.基于机载LiDAR的高尔夫球场三维数据(DEM+DOM+模型数据)，在移动终端设备实现该三维数据的显示、浏览和漫游，可以实时地观察现在位置与球洞的距离，或者总览整个球场的所有球洞，实现起球点和落球点距离测量、模拟高尔夫球飞行弹道、果岭坡向图等，提高选杆和策略应对的正确性，达到高尔夫导航的目的。3.通过在移动终端显示、浏览和漫游高尔夫机载LiDAR和地面LiDAR三维地形数据的同时，方便的进行起球点和落球点距离测量、模拟高尔夫球飞行弹道、果岭坡向图、模拟计分等高尔夫导航，用户界面简单。附图说明图1是本专利技术的机载LiDAR高尔夫导航方法流程示意图；图2是本专利技术的机载LiDAR三维数据处理流程图；图3是本专利技术的手动精细分类遍历方法示意图；图4是本专利技术的异构数据转换流程图；图5是本专利技术的高尔夫轨迹模拟示意图之一；图6是本专利技术的高尔夫轨迹模拟示意图之二；图7是本专利技术的挥杆坡向图；图8是本专利技术的推杆坡向图。具体实施方式为了更好的理解本专利技术所提出的技术方案，下面结合附图和具体的实施例对本专利技术作进一步阐本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于机载LiDAR的高尔夫导航方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1：对高尔夫球场三维数据进行采集处理，并将处理后的数据上传至服务器；步骤2：终端进行登录，在验证成功后与服务器进行交互；步骤3：终端获取的高尔夫球场三维数据可实时浏览球场的所有球洞、观察所在位置与球洞的距离；步骤4：终端自动对起球点和落球点的距离进行测量；步骤5：模拟高尔夫球飞行弹道；步骤6：终端根据上述数据进行挥杆力度估算。

【技术特征摘要】
1.一种基于机载LiDAR的高尔夫导航方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1：对高尔夫球场三维数据进行采集处理，并将处理后的数据上传至服务器；步骤2：终端进行登录，在验证成功后与服务器进行交互；步骤3：终端获取的高尔夫球场三维数据可实时浏览球场的所有球洞、观察所在位置与球洞的距离；步骤4：终端自动对起球点和落球点的距离进行测量；步骤5：模拟高尔夫球飞行弹道；步骤6：终端根据上述数据进行挥杆力度估算。2.根据权利要求1所述的基于机载LiDAR的高尔夫导航方法，其特征在于，步骤1中的高尔夫球场三维数据采集处理具体为：S1：采用机载LiDAR采集高尔夫球场的激光点云数据和原始影像数据；S2：对机载LiDAR原始激光点云数据进行自动分类和手动精细分类，得到地面点和非地面点两类数据，使用地面点数据生成DEM成果；S3：对机载LiDAR原始影像数据进行解压、调色，然后结合时间轴文件、航迹文件和地面点关键点进行同名点查找、平差、色点查找，接着与拼接线编辑生成DOM成果；S4：设置均匀分布的测区检查点，通过实地测量高尔夫场地检查点，与DEM进行对比，求得高程精度中误差，该高程精度中误差要求小于0.1米；通过实地测量高尔夫场检查点与DOM进行对比，求得平面精度中误差，该平面精度中误差要求小于0.15米；S5：根据地面实拍相片和地面树木、会所，利用LiDAR对会所和树木进行精细建模，得到其三维纹理模型数据。3.根据权利要求2所述的基于机载LiDAR的高尔夫导航方法，其特征在于，步骤S2中的自动分类具体为：S201：根据航迹文件过滤重叠区数据，保证测区激光数据密度均匀；S202：过滤掉低于地表的噪点；S203：在局部的搜索局域内寻找最低点为地面点数据，经过多次迭代，完成地面点的自动提取。4.根据权利要求2所述的基于机载LiDAR的高尔夫导航方法，其特征在于，步骤S2中的手动精细分类的步骤具体为：对整个高尔夫场地数据进行遍历，根据激光数据分类标准判别所述自动分类中的错误。5.根据权利要求2所述的基于机载LiDAR的高尔夫导航方法，其特征在于，步骤S3的具体步骤为：S301:将原始影像数据经过进行解压并调色,去除影像上的薄雾,保持高尔夫场地影像的亮度、...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘改进，王师，周晓翠，王滋政，杨喜源，陈明强，黄利飞，吴锦期，曾花，朱文锋，温桂连，黄丽友，黄彩义，赵晨虹，韦建宁，
申请(专利权)人：广州建通测绘地理信息技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44