【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于带电作业安全，特别是涉及到一种双目视觉和uwb结合的带电作业人员安全距离监测方法。
技术介绍
1、随着特高压交流1000kv、直流±800kv线路的建设和投运，我国带电作业技术研究及应用已走在世界前列。在等电位带电作业中，作业人员应该与非作业对象的异电位保持安全距离，特别是使用绝缘手套作业时，作业人员使用双手进行作业，身体紧邻作业区域，仅凭目测和经验来判断安全距离，势必存在误差和疏忽。如果作业人员和异电位之间的距离小于安全距离时，则很容易受到电击或脉冲电流的危害，安全隐患和风险巨大。而目前带电作业领域应用的安全距离监测方法，普遍存在识别精度低、实时性低的问题，不能很好地解决安全难题。
2、因此现有技术当中亟需要一种新型的技术方案来解决这一问题。
技术实现思路
1、本专利技术所要解决的技术问题是：提供一种双目视觉和uwb结合的带电作业人员安全距离监测方法用于解决目前带电作业领域应用的安全距离监测方法，普遍存在识别精度低、实时性低，保证带电作业安全的技术问题。
2、双目视觉和uwb结合的带电作业人员安全距离监测方法，采用双目视觉和uwb结合的带电作业人员安全距离监测装置，所述双目视觉和uwb结合的带电作业人员安全距离监测装置包括双目视觉测距系统、uwb超宽带测距系统以及双目视觉和uwb结合数据处理模块，所述双目视觉测距系统包括在作业区域上方安装的两个摄像机以及双目视觉数据处理模块；所述uwb超宽带测距系统包括两组uwb测距装置以及uwb超宽带数据处
3、步骤一、在uwb超宽带数据处理模块中建立基于贝叶斯优化的卡尔曼滤波模型，该模型用于对uwb超宽带测得的距离值ⅱ进行误差缩小：
4、步骤二、通过双目视觉测距系统识别并获得带电作业人员和异电位的三维坐标；
5、步骤三、通过欧氏距离算法计算并获得带电作业人员和异电位两点之间的距离ⅰ；
6、步骤四、将距离ⅰ与设定阈值比较，距离ⅰ大于或等于设定阈值，则距离ⅰ即为带电作业人员和异电位的距离值；
7、距离ⅰ小于设定阈值，采用uwb超宽带测距系统进行带电作业人员和异电位的距离监测，将uwb测得的距离值ⅱ导入步骤一建立的基于贝叶斯优化的卡尔曼滤波模型中，得到的数据即为带电作业人员和异电位的距离值。
8、所述步骤四中uwb测得的距离值ⅱ的方法为：
9、设备a发起第一次往返测量，设备b响应，之后设备b发起第二次往返测量，设备a响应，完成完整的ds-twr(double-sided two-way ranging)双边双向测距交换，则设备a到设备b所需要的单程时间为：
10、
11、式中，tprop为设备a到设备b所需要的单程时间，tround1为设备a从发出测距信号到接收到应答测距信号的时间差，treply1为设备b从接收到测距信号到发出应答测距信号的时间差，tround2为设备b从发出应答测距信号到接收到测距结束信号的时间差，treply2为设备a从接收到应答测距信号到发出测距结束信号的时间差；
12、根据光速c和设备a到设备b所需要的单程时间tprop计算并获得设备a到设备b的距离s＝tprop*c，距离s即为距离值ⅱ。
13、所述建立基于贝叶斯优化的卡尔曼滤波模型的具体步骤为：
14、①初始化模型参数：包括状态估计值、状态协方差矩阵、q矩阵和r矩阵的初值，以及超参数的搜索范围和初始值；
15、②迭代贝叶斯优化过程：在每次迭代中，执行以下步骤：
16、a.选择下一组超参数：
17、基于当前的超参数搜索范围，选择下一组超参数；
18、b.进行实验并更新模型：
19、根据选择的超参数进行实验，并根据实际观测值进行卡尔曼滤波状态更新，通过观测残差更新r矩阵，通过状态估计值和协方差矩阵计算q矩阵的更新；
20、c.评估模型表现：
21、利用实际观测值和卡尔曼滤波模型的状态估计值计算评价指标，此处采用均方误差；
22、d.根据贝叶斯优化算法选择下一组超参数：
23、根据前一次的实验结果和评价指标，利用贝叶斯优化算法选择下一组超参数，最大化目标函数，此处的目标函数采用最小化均方误差；
24、e.结束条件判断：
25、根据是否达到最大迭代次数，判断是否满足终止迭代；
26、③返回最优超参数和卡尔曼滤波模型：
27、根据迭代过程中最优的q矩阵和r矩阵，重新进行卡尔曼滤波状态更新，得到最优的状态估计值和协方差矩阵，并返回最优的q矩阵与r矩阵和模型结果，获得基于贝叶斯优化的卡尔曼滤波模型。
28、通过上述设计方案，本专利技术可以带来如下有益效果：
29、本专利技术首先采用双目视觉测距系统计算识别出的带电作业人员和异电位的三维坐标。并通过欧氏距离计算出两点之间的距离，由于双目视觉短距离的测距精度小于uwb的测距精度，所以设置一个阈值，当双目视觉检测到的安全距离值大于这个阈值时，认为带电作业人员足够安全持续进行检测即可，当双目视觉检测到的安全距离值小于这个阈值时，采用uwb超宽带测距系统进行安全距离监测，通过高精度的检测进一步保证带电作业人员的安全。由于uwb测距容易受到障碍物的影响，且信号传播过程中随着距离的增加会不断衰弱，因此误差较大。本专利技术在uwb超宽带数据处理模块中建立基于贝叶斯优化的卡尔曼滤波模型，采用贝叶斯优化的卡尔曼滤波器对uwb测得的距离数据进行优化处理，减小了误差，保证uwb超宽带测距的准确性。本专利技术通过两种测距方式的结合，充分保证了带电作业人员和异电位距离的检测准确性，又降低了数据处理量。
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1.双目视觉和UWB结合的带电作业人员安全距离监测方法，采用双目视觉和UWB结合的带电作业人员安全距离监测装置，所述双目视觉和UWB结合的带电作业人员安全距离监测装置包括双目视觉测距系统、UWB超宽带测距系统以及双目视觉和UWB结合数据处理模块，所述双目视觉测距系统包括在作业区域上方安装的两个摄像机以及双目视觉数据处理模块；所述UWB超宽带测距系统包括两组UWB测距装置以及UWB超宽带数据处理模块；UWB测距装置分别为设备A和设备B，设备A和设备B一个安装在带电作业人员身上，另一个安装在异电位上，设备A和设备B之间通过信号传输连接；所述双目视觉和UWB数据处理模块分别与双目视觉数据处理模块以及UWB超宽带数据处理数据通信连接，双目视觉和UWB数据处理模块用于判断并选择使用的测距装置和测距方法并获得带电作业人员和异电位的距离值，其特征是：包括以下步骤，并且以下步骤顺次进行，
2.根据权利要求1所述的双目视觉和UWB结合的带电作业人员安全距离监测方法，其特征是：所述步骤四中UWB测得的距离值Ⅱ的方法为：
3.根据权利要求1所述的双目视觉和UWB结合的带电作业人
...【技术特征摘要】
1.双目视觉和uwb结合的带电作业人员安全距离监测方法，采用双目视觉和uwb结合的带电作业人员安全距离监测装置，所述双目视觉和uwb结合的带电作业人员安全距离监测装置包括双目视觉测距系统、uwb超宽带测距系统以及双目视觉和uwb结合数据处理模块，所述双目视觉测距系统包括在作业区域上方安装的两个摄像机以及双目视觉数据处理模块；所述uwb超宽带测距系统包括两组uwb测距装置以及uwb超宽带数据处理模块；uwb测距装置分别为设备a和设备b，设备a和设备b一个安装在带电作业人员身上，另一个安装在异电位上，设备a和设备b之间通过信号传输连接；...
【专利技术属性】
技术研发人员：孙学斌，王家峰，付东，刘克冰，姚峥，单中闯，牟银笛，许国虎，刘世健，杨继成，
申请(专利权)人：国网辽宁省电力有限公司鞍山供电公司，
类型：发明
国别省市：
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