一种三维空间探测的方法技术

本发明专利技术提供了一种三维空间探测的方法，步骤S1：在非探测区域设置控制点，多组无人机扫描单元以控制点为基准点运动至扫描区域对应的预设扫描位置；步骤S2：多组无人机扫描单元独立扫描作业，获取扫描区域的点云信息；步骤S3：将点云信息结合各无人机扫描单元各自位置信息统一到同一坐标系，将同一坐标系的点云信息进行汇总拼接进行三维模型分析；步骤S4：判断面域是否闭合，面域闭合即认为完成作业；面域未闭合即有未测区域，选定未测区域作为下一扫描区域；步骤S5：多组无人机扫描单元向下一扫描区域转移，所有无人机扫描单元转移到位后准备扫描作业；步骤S6：重复步骤S2至步骤S5直至面域闭合。本发明专利技术的探测方法解决了人工探测危险性高的问题。危险性高的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种三维空间探测的方法


[0001]本专利技术涉及空间探测
，具体涉及一种三维空间探测的方法。

技术介绍

[0002]目前对未知空间如溶洞、老旧矿山巷道等进行空间的探测都是人工进入进行勘测，主要通过人工移动三维激光扫描仪，全站仪等技术进行移站测绘，存在如下问题：
[0003]1.未知空间危险性大，环境未知，有些空间人员无法到达；
[0004]2.设备架设要求高，移站过程中不一定能找到合适布设点；
[0005]3.为了便于各个站点间扫描成果的拼接，需要布设靶标，人工布靶标设不一定能满足探测要求。
[0006]综上所述，急需一种三维空间探测的方法以解决现有技术中存在的问题。

技术实现思路

[0007]本专利技术目的在于提供一种三维空间探测的方法，旨在解决现有技术对未知空间探测存在的问题，具体技术方案如下：
[0008]一种三维空间探测的方法，其特征在于，包括以下步骤：
[0009]步骤S1：在非探测区域设置控制点，多组无人机扫描单元以控制点为基准点运动至扫描区域对应的预设扫描位置，准备开始扫描；
[0010]步骤S2：多组无人机扫描单元独立扫描作业，获取扫描区域的点云信息；
[0011]步骤S3：将点云信息结合各无人机扫描单元各自位置信息统一到同一坐标系，将同一坐标系的点云信息进行汇总拼接进行三维模型分析；
[0012]步骤S4：判断面域是否闭合，面域闭合即认为完成作业；面域未闭合即有未测区域，选定未测区域作为下一扫描区域；r/>[0013]步骤S5：多组无人机扫描单元向下一扫描区域转移，所有无人机扫描单元转移到位后准备扫描作业；
[0014]步骤S6：重复步骤S2至步骤S5直至面域闭合。
[0015]以上技术方案中优选的，无人机扫描单元的数量大于等于四组。
[0016]以上技术方案中优选的，两组无人机扫描单元之间的夹角为30
°-
120
°
；两组无人机扫描单元之间的距离其中L为无人机扫描单元上激光扫描的有效扫描距离。
[0017]以上技术方案中优选的，所述步骤S1具体是：
[0018]步骤S1.1：在非探测区域设置至少三个控制点，单组无人机扫描单元以控制点为基准点运动至预设扫描位置；
[0019]步骤S1.2：下一组无人机扫描单元以控制点和已经运动到位的无人机扫描单元为基准点运动至预设扫描位置；
[0020]步骤S1.3：重复步骤S1.2直至全部无人机扫描单元运动到预设扫描位置。
[0021]以上技术方案中优选的，每三个控制点不在同一条直线上；每个所述控制点设置球形靶标。
[0022]以上技术方案中优选的，步骤S4中，若存在多个未测区域，则将多个未测区域距已测区域的距离进行比较，选择距离最小的未测区域作为下一个扫描区域。
[0023]以上技术方案中优选的，步骤S5中多组无人机扫描单元向下一扫描区域的预设扫描位置进行转移具体是：
[0024]步骤S5.1：所有无人机扫描单元中每三组无人机扫描单元形成一个构建面；
[0025]步骤S5.2：确定各无人机扫描单元的下一预设扫描位置到各构建面的距离，对应距离最小的无人机扫描单元以其他无人机扫描单元为基准点向下一预设扫描位置移动；
[0026]步骤S5.3：所有无人机扫描单元中每三组无人机扫描单元重新形成一个构建面；
[0027]步骤S5.4：确定未移动的无人机扫描单元下一预设扫描位置到各构建面的距离，对应距离最小的无人机扫描单元以其他无人机扫描单元为基准点向下一预设扫描位置移动；
[0028]步骤S5.5：重复步骤S5.3至步骤S5.4，直至所有的无人机扫描单元移动至下一预设扫描位置。
[0029]以上技术方案中优选的，所述无人机扫描单元包括旋翼无人机和设置于旋翼无人机上的激光扫描仪、球形靶标、惯导组件、通信组件和数据处理及控制组件；通信组件用于各无人机扫描单元之间进行信息交互，数据处理及控制组件用于数据处理、点云建模和无人机扫描单元协调控制，惯导组件用于辅助轨迹追踪，球形靶标用于无人机扫描单元定位和识别，激光扫描仪用于对扫描区域进行扫描工作。
[0030]以上技术方案中优选的，旋翼无人机上方和下方各设有不同直径的球形靶标。
[0031]以上技术方案中优选的，多组无人机扫描单元中，点云建模功能、数据处理功能和无人机扫描单元协调控制功能分别由在不同的无人机扫描单元负责。
[0032]应用本专利技术的技术方案，具有以下有益效果：
[0033]本专利技术通过多组无人机扫描单元协同进行作业，多组无人机扫描单元相互间进行协同，能更加高效的进行空间探测，使用本专利技术的探测方法无需人工进入的未知空间，解决了人工探测危险性高的问题。
[0034]旋翼无人机设置靶标通过相互定位来确认位置，无需额外布设靶标，通过相互间扫描自带的靶标即可实现空间定位；采用无人机做为扫描仪的架设点，解决扫描仪布设困难的不足，且可以随意调整布设点位；无人机相对于人工，更加便捷，不受地形限制影响。
[0035]本专利技术步骤S4至步骤S5具体细化了无人机扫描单元协同作业移动规则，实现无人机组高效有组织的进行无人化探测，并能有效避免遗漏未探测区域；可以使移动过程中，定位更加精准，误差更小。
[0036]除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本专利技术还有其它的目的、特征和优点。下面将结合实施例，对本专利技术作进一步详细的说明。
具体实施方式
[0037]以下对本专利技术的实施例进行详细说明，但是本专利技术可以根据权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。
[0038]实施例1：
[0039]一种三维空间探测的方法，包括以下步骤：
[0040]步骤S1：在非探测区域设置控制点，多组无人机扫描单元以控制点为基准点运动至扫描区域对应的预设扫描位置，准备开始扫描；
[0041]优选的，无人机扫描单元的数量大于等于四组，本实施例中将以四组无人机扫描单元为例进行具体说明。
[0042]优选的两组无人机扫描单元之间的夹角为30
°-
120
°
；两组无人机扫描单元之间的距离其中L为无人机扫描单元上激光扫描的有效扫描距离。
[0043]所述无人机扫描单元包括旋翼无人机和设置于旋翼无人机上的激光扫描仪、球形靶标、惯导组件、通信组件和数据处理及控制组件；通信组件用于各无人机扫描单元之间进行信息交互，数据处理及控制组件用于数据处理、点云建模和无人机扫描单元协调控制，惯导组件用于辅助轨迹追踪，球形靶标用于无人机扫描单元定位和识别，激光扫描仪用于对扫描区域进行扫描工作。
[0044]优选的，旋翼无人机上方和下方各设有不同直径的球形靶标，通过区分球形靶标的直径来识别旋翼无人机的上方和下方，便于对无人机扫描单元进行进行识别和定位。
[0045]多组无人机扫描单元中，点云建模功能、数据处理功能和无人机扫本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种三维空间探测的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤S1：在非探测区域设置控制点，多组无人机扫描单元以控制点为基准点运动至扫描区域对应的预设扫描位置，准备开始扫描；步骤S2：多组无人机扫描单元独立扫描作业，获取扫描区域的点云信息；步骤S3：将点云信息结合各无人机扫描单元各自位置信息统一到同一坐标系，将同一坐标系的点云信息进行汇总拼接进行三维模型分析；步骤S4：判断面域是否闭合，面域闭合即认为完成作业；面域未闭合即有未测区域，选定未测区域作为下一扫描区域；步骤S5：多组无人机扫描单元向下一扫描区域转移，所有无人机扫描单元转移到位后准备扫描作业；步骤S6：重复步骤S2至步骤S5直至面域闭合。2.根据权利要求1所述三维空间探测的方法，其特征在于，无人机扫描单元的数量大于等于四组。3.根据权利要求2所述三维空间探测的方法，其特征在于，两组无人机扫描单元之间的夹角为30
°-
120
°
；两组无人机扫描单元之间的距离其中L为无人机扫描单元上激光扫描的有效扫描距离。4.根据权利要求1-3中任意一项所述三维空间探测的方法，其特征在于，所述步骤S1具体是：步骤S1.1：在非探测区域设置至少三个控制点，单组无人机扫描单元以控制点为基准点运动至预设扫描位置；步骤S1.2：下一组无人机扫描单元以控制点和已经运动到位的无人机扫描单元为基准点运动至预设扫描位置；步骤S1.3：重复步骤S1.2直至全部无人机扫描单元运动到预设扫描位置。5.根据权利要求4所述三维空间探测的方法，其特征在于，每三个控制点不在同一条直线上；每个所述控制点设置球形靶标。6.根据权利要求1-3中任意一项所述三维空间探测的方法，其特征在于，步骤S...

【专利技术属性】
技术研发人员：杜年春，黄毅，沈向前，谢翔，廖超，朱洁霞，
申请(专利权)人：中铝国际工程股份有限公司，
类型：发明
国别省市：