一种基于5G通信的轨道移动激光雷达测量系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于5G通信的轨道移动激光雷达测量系统，包括：轨道车、同步器、扫描仪、信号收发器、5G通信模组、云端服务器和客户端；通过将三维激光扫描仪和轨道车组合在一起，并搭载可二次开发的电机和5G通讯模组，配合使用特制的扫描标靶，组成可远程操控、定点测量的轨道移动激光雷达测量系统，让轨道车沿隧道铁轨前进的同时就能对隧道进行定时定点的全景扫描，较大地提高外业测量效率，并真实反映隧道内部情景，以提高工作人员对隧道全局变化的把控力，借助移动平台，提高隧道监测的工作效率，通过远程遥控，实现隧道监测“少人则安”“无人则安”的目标。的目标。的目标。

【技术实现步骤摘要】
一种基于5G通信的轨道移动激光雷达测量系统及方法


[0001]本专利技术涉及机器人
，更具体的说是涉及基于5G通信的轨道移动激光雷达测量机器人。

技术介绍

[0002]随着城市轨道交通的快速发展，全国各地都有大量人群选择地铁出行，地铁轨道的安全问题也变得更加严峻。
[0003]传统的隧道测量方法效率较低，外业工作量大，且仅能测量到监测面部分点位的坐标，监测时间长，测量精度易受环境因素影响；地面三维激光扫描技术作为一种新型的测量方式，使用地面三维激光扫描技术对隧道进行扫描能在一定程度上提高工作效率，测量精度也较高，但是工作较繁琐机械，在下一个测量周期时需要重新安装装置，人工成本较高，且容易因粗心将零件落在隧道里，造成行车危险。
[0004]三维激光技术最先在国外被提出，经过多年的发展，在文物保护与修复、大型建筑物的建设与监测、隧道桥梁的监测、模具与模型设计等方面发挥着越来越重要的作用。
[0005]欧美地区出现了不少世界著名的三维激光技术相关的技术厂商，如Leica,Faro,Z+F,Mensi等，它们提供了“仪器一软件一SDK”的一系列产品，从数据的获取、数据的处理、结果的输出，到运用SDK进行二次开发的一整套服务，实现了技术的产业化。
[0006]但是，目前轨道移动激光扫描系统多传感器、高成本、笨重，如葡萄牙的REFER,tunnel maintenance project，德国的DB,HSL Nuremberg
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Ingolstadt，以及瑞士的SBB,Adler tunnel，均使用了瑞士安伯格(Amberg)公司的GRP5000轨道测量系统来进行隧道的全息成像。
[0007]安伯格公司生产的GRP 5000隧道全息影像动态扫描系统，在手推式轨道测量小车上安装了安伯格Profiler 5002/5003/6012型三维激光扫描仪用于扫描隧道，使用GBC 5000电池柱给扫描仪供电，搭载可变轨距适配器能够用于测量1000毫米、1067毫米和1435毫米三种不同的轨距，此外还安装有里程计用于小车定位和超高传感器用来测量轨道超高，还需要搭配Leica GPS或Leica TPS系统对手推式轨道测量小车进行定位，使用时需要将隧道中线数据、净空模型、控制点坐标等输入到系统中；徕卡公司生产的SiTrack:One移动轨道扫描系统搭载有两个非接触式激光里程计(DMI)、一个高精度惯性导航单元(IMU)和徕卡P40型高精度三维激光扫描仪。
[0008]因此，如何提供一种低成本轻型的轨道移动激光雷达测量系统及方法，实现可远程遥控、定点扫描、即停即扫的功能是本领域技术人员亟需解决的问题。

技术实现思路

[0009]有鉴于此，本专利技术提供了一种基于5G通信的轨道移动激光雷达测量系统及方法，在轨道车沿隧道铁轨前进的同时就能对隧道进行定时定点的全景扫描，实现了可远程操控和定点测量，较大地提高外业测量效率。
[0010]为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0011]一种基于5G通信的轨道移动激光雷达测量系统，包括：轨道车、同步器、扫描仪、信号收发器、5G通信模组、云端服务器和客户端；
[0012]所述同步器、所述扫描仪和所述信号收发器均设于所述轨道车上；所述轨道车和所述扫描仪分别与所述同步器通信连接，所述同步器与所述信号收发器无线连接，所述信号收发器与所述5G通信模组无线连接，所述云端服务器分别与所述5G通信模组和所述客户端无线连接；
[0013]所述轨道车，用于接收控制信号并基于预设参数运行，还用于发送停车信号和当前位置信息；
[0014]所述扫描仪，用于接收所述停车信号并进行全景三维激光扫描获取点云数据，还用于发送所述点云数据；
[0015]所述同步器，用于协同所述轨道车和所述扫描仪之间的信息传递，还用于接收所述当前位置信息和所述点云数据并传输给所述信号收发器；
[0016]所述信号收发器，用于接收所述当前位置信息和所述点云数据并发送，还用于将所述控制信号传输给所述同步器；
[0017]所述5G通信模组，用于传输所述控制信号、所述当前位置信息和所述点云数据；
[0018]所述云端服务器，用于接收所述当前位置信息和所述点云数据；
[0019]所述客户端，用于发送控制信号和处理点云数据。
[0020]优选的，所述轨道车包括：操控平台、电机控制板、扫描标靶和显示器，所述操控平台与所述电机控制板相连，所述电机控制板分别与所述信号发收器和所述同步器相连，所述扫描仪固定于所述扫描标靶上，所述显示器与所述电机控制板相连；
[0021]所述操控平台，用于设置所述预设参数，所述预设参数包括：单次运行距离、运行速度和停留时间；
[0022]所述电机控制板，用于接收所述控制信号并基于所述预设参数驱动轨道车运行，并将所述当前位置信息、所述停车信号和所述停留时间发送给所述同步器；
[0023]所述显示器，用于显示轨道车的单次运行距离、运行速度和停留时间。
[0024]优选的，所述同步器包括同步芯片、CAN控制器、CAN总线驱动器、CAN绞线和无线通讯模块；
[0025]所述同步芯片，用于接收所述电机控制板的所述停车信号和所述停留时间并将时间信号换算成UNIX时间戳；
[0026]CAN控制器，用于将所述UNIX时间戳生成TLLCAN信号并传递给CAN总线驱动器；
[0027]所述CAN总线驱动器，用于将所述TLLCAN信号增强放大并发送给CAN双绞线；
[0028]所述CAN双绞线，用于将增强放大后TLLCAN信号传输给扫描仪；
[0029]所述无线通讯模块，用于接收所述当前位置信息和所述点云数据并传输给所述信号收发器。
[0030]优选的，所述的一种基于5G通信的轨道移动激光雷达测量系统，所述电机控制板包括属性设置单元、连接请求单元和数据收发单元；
[0031]所述属性设置单元，用于设置Remote hose属性，确定所述客户端的主机名，并指定所述客户端的侦听端口；
[0032]所述连接请求单元，用于选择Connect方法，向客户端提出连接请求并发送request ID；
[0033]所述数据收发单元，用于接收所述控制信号并基于所述预设参数驱动轨道车运行，并将所述当前位置信息、所述停车信号和所述停留时间发送给所述同步器。
[0034]优选的，所述客户端包括指令控制模块，所述指令控制模块包括终端属性设置单元、侦听单元、请求反馈单元和终端数据收发单元；
[0035]所述终端属性设置单元，用于设置Local Port属性；
[0036]所述侦听单元，用于根据所述Local Port属性利用Listen方法侦听所述连接请求；
[0037]所述请求反馈单元，用于当所述侦听单元侦听到所述连接请求后，通过Accept方法接受所述request ID并与所述电机控制板建立连接；
[003本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于5G通信的轨道移动激光雷达测量系统，其特征在于，包括：轨道车、同步器、扫描仪、信号收发器、5G通信模组、云端服务器和客户端；所述同步器、所述扫描仪和所述信号收发器均设于所述轨道车上；所述轨道车和所述扫描仪分别与所述同步器通信连接，所述同步器与所述信号收发器无线连接，所述信号收发器与所述5G通信模组无线连接，所述云端服务器分别与所述5G通信模组和所述客户端无线连接；所述轨道车，用于接收控制信号并基于预设参数运行，还用于发送停车信号和当前位置信息；所述扫描仪，用于接收所述停车信号并进行全景三维激光扫描获取点云数据，还用于发送所述点云数据；所述同步器，用于协同所述轨道车和所述扫描仪之间的信息传递，还用于接收所述点云数据并传输给所述信号收发器；所述信号收发器，用于接收所述当前位置信息和所述点云数据并发送，还用于将所述控制信号传输给所述同步器；所述5G通信模组，用于传输所述控制信号、所述当前位置信息和所述点云数据；所述云端服务器，用于接收所述当前位置信息和所述点云数据；所述客户端，用于发送控制信号和处理点云数据。2.根据权利要求1所述的一种基于5G通信的轨道移动激光雷达测量系统，其特征在于，所述轨道车包括：操控平台、电机控制板、扫描标靶和显示器，所述操控平台与所述电机控制板相连，所述电机控制板分别与所述信号发收器和所述同步器相连，所述扫描仪固定于所述扫描标靶上，所述显示器与所述电机控制板相连；所述操控平台，用于设置所述预设参数，所述预设参数包括：单次运行距离、运行速度和停留时间；所述电机控制板，用于接收所述控制信号并基于所述预设参数驱动轨道车运行，并将所述当前位置信息、所述停车信号和所述停留时间发送给所述同步器；所述显示器，用于显示轨道车的单次运行距离、运行速度和停留时间。3.根据权利要求2所述的一种基于5G通信的轨道移动激光雷达测量系统，其特征在于，所述同步器包括同步芯片、CAN控制器、CAN总线驱动器、CAN绞线和无线通讯模块；所述同步芯片，用于接收所述电机控制板的所述停车信号和所述停留时间并将时间信号换算成UNIX时间戳；CAN控制器，用于将所述UNIX时间戳生成TLLCAN信号并传递给CAN总线驱动器；所述CAN总线驱动器，用于将所述TLLCAN信号增强放大并发送给CAN双绞线；所述CAN双绞线，用于将增强放大后TLLCAN信号传输给扫描仪；所述无线通讯模块，用于接收所述当前位置信息和所述点云数据并传输给所述信号收发器。4.根据权利要求2所述的一种基于5G通信的轨道移动激光雷达测量系统，其特征在于，所述电机控制板包括属性设置单元、连接请求单元和数据收发单元；所述属性设置单元，用于设置Remote hose属性，确定所述客户端的主机名，并指定所述客户端的侦听端口；
所述连接请求单元，用于选择Connect方法，向客户端提出连接请求并发送request ID；所述数据收发单元，用于接收所述控制信号并基于所述预设参数驱动轨道车运行，并将所述当前位置信息、所述停车信号和所述停留时间发送给所述同步器。5.根据权利要求4所述的一种基于5G通信的轨道移动激光雷达测量系统，其特征在于，所述客户端包括指令控制模块，所述指令控制模块包括终端属性设置单元、侦听单元、请求反馈单元和终端数据收发单元；所述终端属性设置单元，用于设置Local Port属性；所述侦听单元，用于根据所述Local Port属性利用Listen方法侦听所述连接请求；所述请求反馈单元，用于当所述侦听单元侦听到所述连接请求后，通过Accept方法接受所述request ID并与所述电机控制板建立连接；所述终端数据收发单元，用于当所述客户端与所述电机控制板建立连接后，发送所述控制信号。6.根据权利要求1所述的一种基于5G通信的轨道移动激光雷达测量系统，其特征在于，所述云端服务器包括域名列表管理模块、内网映射模块、自诊断模块和存储模块；所述域名管理模块，用于对域名做开启、关闭和诊断；所述内网映射模块，用于对所述域名添加映射并生成外网访问IP地址；所述自诊断模块，用于对所述外网访问IP...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭明，李登科，郭可才，
申请(专利权)人：北京申信达成科技有限公司，
类型：发明
国别省市：