一种基于现场视频的探地雷达辅助定位方法及定位系统技术方案

技术编号:29308684 阅读:23 留言:0更新日期:2021-07-17 02:04
本发明专利技术提供一种基于现场视频的探地雷达辅助定位方法及定位系统,属于定位技术领域。本发明专利技术定位方法包括步骤:同步辅助设备触发信号;探地雷达主机开始采集数据;获取每道数据的道号信息;计算机触发摄像设备抓拍,实现摄像设备抓拍与探地雷达道间采集的同步,并记录步骤S2获取的每道数据的道号信息;计算机对抓拍的照片序列进行视频编码并根据道号信息创建索引;计算机对视频进行解码并根据索引检索现场照片。本发明专利技术还提供一种实现所述基于现场视频的探地雷达辅助定位方法的定位系统。本发明专利技术的有益效果为:确保了探地雷达图像的全程定位准确度,定位精度可以达到分米级。定位精度可以达到分米级。定位精度可以达到分米级。

A GPR aided positioning method and system based on field video

【技术实现步骤摘要】
一种基于现场视频的探地雷达辅助定位方法及定位系统


[0001]本专利技术涉及一种定位技术,尤其涉及一种基于现场视频的探地雷达辅助定位方法及定位系统。

技术介绍

[0002]探地雷达是一种利用高频电磁波来确定浅表地层构造的无损地球物理探测技术,它通过空域扫描向探測区域发射电磁波并接收散射回波,根据地下介质的电性差异(电导率和介电常数)来确定地下目标体或层位分布的位置、形态、埋深和几何形态等参数,实现对未知区域内部的成像处理。由于其具有数据采集效率高,分辨率高和无损检测等优点,广泛应用于道路检测、考古、建筑工程等诸多领域。
[0003]探地雷达数据采集过程中的精确定位是关键。现有技术中,探地雷达探测过程中多采用实时动态差分GPS或全站仪来进行精确定位,结合全时录像时间检索获取现场照片进行辅助定位。利用上述方法获取探地雷达位置信息存在以下缺陷:
[0004](1)差分GPS在市政道路容易受卫星信号接收质量影响,经常被高大建筑物、茂密树木及高架桥等遮挡卫星信号而无法获取准确的定位信息,导致定位偏差几米到几十米;
[0005](2)全站仪受可视距离限制无法胜任长距离探测作业的要求;
[0006](3)全时录像时间检索技术,是靠连续抓拍照片全时录像,事先需要严格校准雷达采集主机和抓拍摄像机的时间,使得双方时间严格同步。即使如此,仍会有不低于100毫秒左右的时间偏差,在车载探地雷达正常时速(不低于40公里/小时)的情况下,产生米级或以上的照片定位误差;此外,全时录像过程中由于暂停采集(等红灯期间)或者车速过慢时所占用的存储空间及视频文件的传输时间都有很高的消耗。

技术实现思路

[0007]为解决现有技术中的通过差分GPS、全站仪和全时录像等方法无法全程精确定位的技术问题,本专利技术提供一种基于现场视频的探地雷达辅助定位方法,还提供一种实现所述定位方法的定位系统,根据探地雷达数据采集的道间距和旋转编码器的精度,建立探地雷达图像道数据与现场抓拍照片之间的精确匹配,探地雷达数据采集过程中位置信息全程精确记录,从而实现亚米级精度的现场照片定位功能。
[0008]本专利技术基于现场视频的探地雷达辅助定位方法,包括如下步骤:
[0009]步骤S1:同步辅助设备触发信号;
[0010]步骤S2:探地雷达主机开始采集数据,获取每道数据的道号信息;
[0011]步骤S3:计算机触发摄像设备抓拍,实现摄像设备抓拍与探地雷达道间采集的同步,并记录步骤S2获取的每道数据的道号信息;
[0012]步骤S4:计算机对抓拍的照片序列进行视频编码并根据道号信息创建索引;
[0013]步骤S5:计算机对视频进行解码并根据索引检索现场照片,实现现场精准定位。
[0014]本专利技术作进一步改进,步骤S1中,所述同步辅助设备为探地雷达与摄像设备共用
的旋转编码器,所述旋转编码器与车轮共轴设置,旋转编码器的触发信号分出两路,一路引入到探地雷达主机,一路引入到计算机,所述计算机控制摄像设备进行抓拍。
[0015]使用轮式载具后部挂载探地雷达,并在轮式载具的车轮上共轴安装旋转编码器,将摄像机固定在轮式载具尾部顶端,镜头45
°
倾斜角度对准探地雷达后方地面,组成一体化的数据采集系统。
[0016]本专利技术作进一步改进,步骤S2中,探地雷达数据采集过程中,利用旋转编码器在行进过程中产生的脉冲上沿或下沿触发探地雷达主机,实现探地雷达的道间采集,获取每道数据的道号信息。
[0017]本专利技术作进一步改进,步骤S2和S3中,探地雷达数据采集过程中道号信息的同步获取的方法为:
[0018](1)探地雷达采集的数据的垂直剖面图像Bscan(d
n
,t
m
),1≤n≤Trs,1≤m≤Ss,Trs为探地雷达图像道数,n为探地雷达图像的第n道,Ss为每道数据上的采样点数,m为每道数据上第m个采样点,则探地雷达在水平距离d
n
=n
·
Δd,Δd为采样的道间距,探地雷达在纵轴上的时间往返信号为t
m
=m
·
Δt,Δt为采样时间间隔;
[0019](2)旋转编码器的精度Δr=R/p,其中R为旋转编码器的周长,p为旋转编码器旋转一周的脉冲个数;
[0020](3)由于探地雷达道间采集和摄像机抓拍是通过旋转编码器脉冲同步触发,探地雷达主机与计算机接收的脉冲数一致,即N
CAM
=Trs
·
(Δd/Δr),N
CAM
为摄像机脉冲触发阈值,每收到N
CAM
个脉冲后计算机发指令让相机抓拍一次。
[0021]本专利技术作进一步改进,步骤S4中,计算机将每张照片记录道号信息作为索引保存至索引文件,索引文件包括抓拍照片的帧号和每道数据的道号,所述帧号为抓拍照片的序列号,数据采集的道号作为关键索引,根据探地雷达数据采集的道间距和旋转编码器的精度,建立探地雷达图像道数据与现场抓拍照片之间的精确匹配。
[0022]本专利技术作进一步改进,探地雷达数据采集过程中道号信息的索引建立的方法为:
[0023]摄像设备在探地雷达采集每道数据时同步抓拍一张照片,道号信息与探地雷达每道数据的位置信息的对应关系为:(Index
n
)
CAM
=n
·
(Δd/Δr)=n
·
(d
n
)
GPR
,1≤n≤Trs,其中,Trs为探地雷达图像道数,n为探地雷达图像的第n道,(Index
n
)
CAM
为探地雷达采集第n道时同步抓拍的对应照片,Δd为探地雷达的采样道间距,Δr为旋转编码器的精度,n
·
(Δd/Δr)为探地雷达采集第n道时收到的脉冲总数,n
·
(d
n
)
GPR
为采集数据第n道的位置信息。
[0024]本专利技术还提供一种实现所述基于现场视频的探地雷达辅助定位方法的定位系统,包括用来获取浅表地层的地下介质分布图像的探地雷达和摄像抓拍系统,所述摄像抓拍系统包括计算机和与计算机相连、由计算机控制的摄像设备,所述探地雷达包括探底雷达主机和与探底雷达主机相连的探地雷达天线,所述定位系统还包括同步辅助设备,所述同步辅助设备分别与探地雷达主机和计算机相连,同步向所述探地雷达和计算机发出触发信号,实现摄像设备抓拍与探地雷达道间采集的同步。
[0025]本专利技术作进一步改进,所述定位系统设置在所述轮式载具上,所述同步辅助设备为与所述轮式载具的车轮共轴设置的旋转编码器,所述探地雷达设置在轮式载具后部,所述摄像设备固定在轮式载具尾部顶端,镜头45
°
倾斜角度对准探地雷达后方地面。
[0026]本专利技术作进一步改进,还包括设置在探地雷达上方的电源和网络交换机,所述网
络交换机分别与计算机和探地本文档来自技高网
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于现场视频的探地雷达辅助定位方法,其特征在于,包括如下步骤:步骤S1:同步辅助设备触发信号,同时执行步骤S2和S3;步骤S2:探地雷达主机开始采集数据,获取每道数据的道号信息;步骤S3:计算机触发摄像设备抓拍,实现摄像设备抓拍与探地雷达道间采集的同步,并记录步骤S2获取的每道数据的道号信息;步骤S4:计算机对抓拍的照片序列进行视频编码并根据道号信息创建索引;步骤S5:计算机对视频进行解码并根据索引检索现场照片,实现现场精准定位。2.根据权利要求1所述的基于现场视频的探地雷达辅助定位方法,其特征在于:步骤S1中,所述同步辅助设备为探地雷达与摄像设备共用的旋转编码器,所述旋转编码器与车轮共轴设置,旋转编码器的触发信号分出两路,一路引入到探地雷达主机,一路引入到计算机,所述计算机控制摄像设备进行抓拍。3.根据权利要求2所述的基于现场视频的探地雷达辅助定位方法,其特征在于:步骤S2中,探地雷达数据采集过程中,利用旋转编码器在行进过程中产生的脉冲上沿或下沿触发探地雷达主机,实现探地雷达的道间采集,获取每道数据的道号信息。4.根据权利要求3所述的基于现场视频的探地雷达辅助定位方法,其特征在于:步骤S3中,探地雷达数据采集的同时,达到脉冲触发阈值后,计算机发指令触发摄像机抓拍。5.根据权利要求4所述的基于现场视频的探地雷达辅助定位方法,其特征在于:步骤S2和S3中,探地雷达数据采集过程中道号信息的同步获取的方法为:(1)探地雷达采集的数据的垂直剖面图像Bscan(d
n
,t
m
),1≤n≤Trs,1≤m≤Ss,Trs为探地雷达图像道数,n为探地雷达图像的第n道,Ss为每道数据上的采样点数,m为每道数据上第m个采样点,则探地雷达在水平距离d
n
=n
·
Δd,Δd为采样的道间距,探地雷达在纵轴上的时间往返信号为t
m
=m
·
Δt,Δt为采样时间间隔;(2)旋转编码器的精度Δr=R/p,其中R为旋转编码器的周长,p为旋转编码器旋转一周的脉冲个数;(3)由于探地雷达道间采集和摄像机抓拍是通过旋转编码器脉冲同步触发,探地雷达主机与计算机接收的脉冲数一致,即N
CAM
=Trs
·
(Δd/Δr),N
CAM
为摄像机脉冲触发阈值,每收到N
CAM
个脉冲后计算机发指令让相机抓拍一次。6.根据权利要求5所述的基于现场视频的探地雷达辅助定位方法,其特征在于:步骤S4中,计算...

【专利技术属性】
技术研发人员:项芒秦鹏严晶庄锦峰李炫昊
申请(专利权)人:深圳安德空间技术有限公司
类型:发明
国别省市:

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