一种移动测量***作业中数据实时显示装置及方法
技术领域
本发明涉及移动测绘技术领域,具体是一种移动测量***作业中数据实时显示装置及方法。
背景技术
在移动测绘应用中,主要通过在无人机或有人机上搭载激光扫描设备、惯性导航***设备(简称:惯导),采集并存储激光扫描数据、惯导数据。
目前移动测绘方案很少实现在地面端实时显示测绘数据,这存在以下几个问题:1、不适应抢险救灾的应用场景需求,无法在测绘采集过程中实时发现问题,从而快速实施应急响应。2、地面端无法实时监测测绘数据的效果,无法满足客户在使用设备移动测绘时实时监测的需求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种移动测量***作业中数据实时显示装置及方法,以实现无人机或有人机上飞行测绘数据的过程中,在地面端可以实时监看到当前点云数据的效果。同时上述显示装置易于实现,小型轻量化适用于在更多无人机上搭载。
为实现上述目的,本发明提供如下技术方案:
本发明提供了一种移动测量***作业中数据实时显示装置,包括惯导设备、无线控制模块、控制模块、激光设备;
其中,所述惯导设备包括GNSS接收天线;所述惯导设备,用于获取所述GNSS接收天线接收的惯导数据,同时实时发送所述惯导数据给控制模块;
所述无线控制模块包括无线模块天线;所述无线控制模块通过所述无线模块天线与所述控制模块建立网络通讯,同时所述无线控制模块还与地面端的无线控制模块实现点对点的无线通讯;
所述激光设备,用于在移动测绘过程中发射激光点进行测量距离数据,同时把测量的所述距离数据发送给无线控制模块,并最终由无线控制模块转发给所述控制模块;
所述控制模块,具体包括惯导数据获取子模块、抽稀子模块、同步子模块和数据包发送子模块;
所述获取子模块,用于从所述惯导设备处获取惯导数据,将所述惯导数据保存在文件中,解析所述惯导数据,具体包括解析提取GPS位置信息、时间信息、经纬度信息、高度信息、俯仰角信息、偏航角信息、滚转角信息;
所述抽稀子模块,用于通过激光扫描设备获取激光点云数据,将采集记录的所述激光点云数据保存在文件中,同时对所述激光点云数据进行抽稀实时点云数据,得到抽稀后激光点云数据;
所述同步子模块,用于实时对所述抽稀后激光点云数据与所述惯导数据中的GPS位置信息进行同步匹配,形成实时点云数据包;
所述数据包发送子模块,用于将所述实时点云数据包发送给无线控制模块,并转发给地面端的无线控制模块,实现地面实时显示采集数据。
作为本发明再进一步的优选方案,所述抽稀子模块,在执行对所述激光点云数据进行抽稀实时点云数据,得到抽稀后激光点云数据时,具体实施如下功能;
所述抽稀子模块,用于对所述激光点云数据中的点云数进行计量,对若干个点云按照点抽稀法的抽稀方式实时操作,对每十个点云的所述激光点云数据取其中一个点云的所述激光点云数据的方式进行抽稀,从而得到多个目标点云的抽稀后激光点云数据,并同时对抽稀后的多个目标点云的距离数据进行识别;所述目标点云为抽稀后的点云;
作为本发明再进一步的优选方案,所述同步子模块,在执行实时对所述抽稀后激光点云数据与所述惯导数据中的GPS位置信息进行同步匹配,形成实时点云数据包时,具体实施如下功能;
所述同步子模块,用于通过对抽稀后的各个点云对应的激光点进行所述距离数据识别,可得到各个所述目标点云相对距离位置;实时解析所述惯导数据具体解析提取GPS位置信息;根据多个所述目标点云的相对距离关系,确定解析每个所述目标点云对应的GPS位置信息,实现对所述目标点云的所述抽稀后激光点云数据与所述惯导数据中的GPS位置信息同步匹配;在抽稀后的目标点云的所述抽稀后激光点云数据后面附最新解析的GPS位置信息,形成实时点云数据包。
作为本发明再进一步的优选方案,所述实时点云数据包向地面端的无线控制模块的通讯方式为UDP通讯方式,且控制所述实时点云数据包其不超过1500字节,且每个所述实时点云数据包均含有同步信息。
作为本发明再进一步的优选方案,上述移动测量***作业中数据实时显示装置还包括后端设备;所述后端设备包括按键、指示灯和存储模块;所述按键用于控制所述移动测量***作业中数据实时显示装置执行开始采集和停止采集的操作;所述存储模块用于存储所述移动测量***作业中数据实时显示装置生成的采集文件;所述指示灯用于显示所述移动测量***作业中数据实时显示装置的时间同步状态,显示开始采集状态和停止采集状态。
相应地,本发明还提供了一种移动测量***作业中数据实时显示方法,利用上述移动测量***作业中数据实时显示装置,包括如下的控制操作步骤:
步骤S100:从所述惯导设备处获取惯导数据,将所述惯导数据保存在文件中,解析所述惯导数据,具体包括解析提取GPS位置信息、时间信息、经纬度信息、高度信息、俯仰角信息、偏航角信息、滚转角信息(需要说明的是,这些数据用于点云数据的同步);
步骤S200:通过激光扫描设备获取激光点云数据,将采集记录的所述激光点云数据保存在文件中,同时对所述激光点云数据进行抽稀实时点云数据,得到抽稀后激光点云数据;
步骤S300:实时对所述抽稀后激光点云数据与所述惯导数据中的GPS位置信息进行同步匹配,形成实时点云数据包;
步骤S400:最后将所述实时点云数据包发送给无线控制模块,并转发给地面端的无线控制模块,实现地面实时显示采集数据。
作为本发明再进一步的优选方案,在步骤S200中,对所述激光点云数据进行抽稀实时点云数据,得到抽稀后激光点云数据,具体包括如下操作步骤;
步骤S210:对所述激光点云数据中的点云数进行计量,对若干个点云按照点抽稀法的抽稀方式实时操作,对每十个点云的所述激光点云数据取其中一个点云的所述激光点云数据的方式进行抽稀,从而得到多个目标点云的抽稀后激光点云数据,并同时对抽稀后的多个目标点云的距离数据进行识别;所述目标点云为抽稀后的点云。
作为本发明再进一步的优选方案,在步骤S300中,实时对所述抽稀后激光点云数据与所述惯导数据中的GPS位置信息进行同步匹配,形成实时点云数据包,具体包括如下操作步骤;
步骤S310:通过对抽稀后的各个点云对应的激光点进行所述距离数据识别,可得到各个所述目标点云相对距离位置;
步骤S320:实时解析所述惯导数据具体解析提取GPS位置信息;
步骤S330:根据多个所述目标点云的相对距离关系,确定解析每个所述目标点云对应的GPS位置信息,实现对所述目标点云的所述抽稀后激光点云数据与所述惯导数据中的GPS位置信息同步匹配;
步骤S340:在抽稀后的目标点云的所述抽稀后激光点云数据后面附最新解析的GPS位置信息,形成实时点云数据包。
作为本发明再进一步的优选方案,在步骤S400中,所述实时点云数据包向地面端的无线控制模块的通讯方式为UDP通讯方式,且控制所述实时点云数据包其不超过1500字节,且每个所述实时点云数据包均含有同步信息。
与现有技术相比,本发明的有益效果是:
本发明提供了移动测量***作业中数据实时显示装置及方法,其主要的显示方法包括如下操作步骤:
激光设备用于移动测绘过程中发射激光点进行测量距离数据,同时把测量的所述距离数据发送给无线控制模块,并最终由无线控制模块转发给所述控制模块;
所述控制模块,具体执行如下操作:从所述惯导设备处获取惯导数据,将所述惯导数据保存在文件中,解析所述惯导数据,具体包括解析提取GPS位置信息、时间信息、经纬度信息、高度信息、俯仰角信息、偏航角信息、滚转角信息(需要说明的是,这些数据用于点云数据的同步);通过激光扫描设备获取激光点云数据,将采集记录的所述激光点云数据保存在文件中,同时对所述激光点云数据进行抽稀实时点云数据,得到抽稀后激光点云数据;实时对所述抽稀后激光点云数据与所述惯导数据中的GPS位置信息进行同步匹配,形成实时点云数据包;最后将所述实时点云数据包发送给无线控制模块,并转发给地面端的无线控制模块,实现地面实时显示采集数据。
很显然,本发明实施例提供的移动测量***作业中数据实时显示装置及方法,其采用了通过激光点的测距数据与惯导数据进行目标激光点云(即抽稀后的激光点云)的同步操作,从而测绘过程中,同步快速抽稀后的激光点云,然后解析其上述惯导数据等形成形成实时点云数据包,最后传输给地面端进行实时点云效果的显示,满足客户实时监测的需求,从而实现无人机或有人机上飞行测绘数据的过程中,在地面端可以实时监看到当前点云数据的效果。
本发明实施例提供的移动测量***作业中数据实时显示装置及方法,其在测绘的过程中,同步显示实时点云效果,适应实时测绘场景的应用,如抢险救灾中。同时上述显示方法通过无线控制模块通信,在地面端远程显示,测绘设备上不需要显示设备,使得设备小型轻量,更适用无人机挂载设备上。
附图说明
图1为本发明实施例一提供的移动测量***作业中数据实时显示装置的原理框图;
图2为本发明实施例一提供的移动测量***作业中数据实时显示装置中控制模块的功能框图;
图3为本发明实施例二提供的移动测量***作业中数据实时显示方法的流程操作示意图。
标号:
惯导设备10;GNSS接收天线11;
无线控制模块20;无线模块天线21;
控制模块30;惯导数据获取子模块31;抽稀子模块32;同步子模块33;数据包发送子模块34;
激光设备40;
按键50;
指示灯60;
存储模块70;
电源管理模块80。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此,以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围,而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例,本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
实施例一
参见图1和图2,本发明实施例一提供了一种移动测量***作业中数据实时显示装置,包括惯导设备10、无线控制模块20、控制模块30、激光设备40;
其中,所述惯导设备10包括GNSS接收天线11(其中,GNSS是Global NavigationSatellite System缩写,GNSS指全球导航卫星***,其利用一组卫星的伪距、星历、卫星发射时间等观测量);所述惯导设备10,用于获取所述GNSS接收天线接收的惯导数据,同时实时发送所述惯导数据给控制模块30;
所述无线控制模块20包括无线模块天线21;所述无线控制模块20通过所述无线模块天线与所述控制模块30建立网络通讯,同时所述无线控制模块还与地面端的无线控制模块实现点对点的无线通讯;
所述激光设备40,用于在移动测绘过程中发射激光点进行测量距离数据,同时把测量的所述距离数据发送给无线控制模块20,并最终由无线控制模块转发给所述控制模块30;
所述控制模块30,具体包括惯导数据获取子模块31、抽稀子模块32、同步子模块33和数据包发送子模块34(具体功能框架参见图2);
所述获取子模块31,用于从所述惯导设备处获取惯导数据,将所述惯导数据保存在文件中,解析所述惯导数据,具体包括解析提取GPS位置信息(其中,GPS指全球定位***GPS是Global Positioning System缩写,其是一种以空中卫星为来基础的高精度无线电导航的定位***)、时间信息、经纬度信息、高度信息、俯仰角信息、偏航角信息、滚转角信息;
所述抽稀子模块32,用于通过激光扫描设备获取激光点云数据,将采集记录的所述激光点云数据保存在文件中,同时对所述激光点云数据进行抽稀实时点云数据,得到抽稀后激光点云数据;
所述同步子模块33,用于实时对所述抽稀后激光点云数据与所述惯导数据中的GPS位置信息进行同步匹配,形成实时点云数据包;
所述数据包发送子模块34,用于将所述实时点云数据包发送给无线控制模块,并转发给地面端的无线控制模块,实现地面实时显示采集数据。
分析上述移动测量***作业中数据实时显示装置的主要结构可知,其主要由惯导设备10、无线控制模块20、控制模块30、激光设备40等结构构成:
其中,所述惯导设备10包括GNSS接收天线11;所述惯导设备10,用于获取所述GNSS接收天线接收的惯导数据,同时实时发送所述惯导数据给控制模块30;
所述无线控制模块20包括无线模块天线21;所述无线控制模块20通过所述无线模块天线与所述控制模块30建立网络通讯,同时所述无线控制模块还与地面端的无线控制模块实现点对点的无线通讯;
所述激光设备40,用于移动测绘过程中发射激光点进行测量距离数据,同时把测量的所述距离数据发送给无线控制模块,并最终由无线控制模块转发给所述控制模块;
上述控制模块30是核心功能模块,该所述控制模块30,主要用于执行如下操作:从所述惯导设备处获取惯导数据,将所述惯导数据保存在文件中,解析所述惯导数据,具体包括解析提取GPS位置信息、时间信息、经纬度信息、高度信息、俯仰角信息、偏航角信息、滚转角信息(需要说明的是,上述控制模块30具体接收惯导发送的100Hz频率的数据,然后去解析提取GPS位置信息, 时间信息、经纬度信息、高度信息、俯仰角信息、偏航角信息、滚转角信息等,上述这些数据用于激光点云数据的同步。);通过激光扫描设备获取激光点云数据,将采集记录的所述激光点云数据保存在文件中,同时对所述激光点云数据进行抽稀实时点云数据,得到抽稀后激光点云数据;实时对所述抽稀后激光点云数据与所述惯导数据中的GPS位置信息进行同步匹配,形成实时点云数据包;最后将所述实时点云数据包发送给无线控制模块,并转发给地面端的无线控制模块,实现地面实时显示采集数据。
很显然,本发明实施例提供的移动测量***作业中数据实时显示装置,其采用了通过激光点的测距数据与惯导数据进行目标激光点云(即抽稀后的激光点云)的同步操作,从而测绘过程中,同步快速抽稀后的激光点云,然后解析其上述惯导数据等形成形成实时点云数据包,最后传输给地面端进行实时点云效果的显示,满足客户实时监测的需求,从而实现无人机或有人机上飞行测绘数据的过程中,在地面端可以实时监看到当前点云数据的效果。
作为本发明再进一步的优选方案,所述抽稀子模块32,在执行对所述激光点云数据进行抽稀实时点云数据,得到抽稀后激光点云数据时,具体实施如下功能;
所述抽稀子模块32,用于对所述激光点云数据中的点云数进行计量,对若干个点云按照点抽稀法的抽稀方式实时操作,对每十个点云的所述激光点云数据取其中一个点云的所述激光点云数据的方式进行抽稀,从而得到多个目标点云的抽稀后激光点云数据,并同时对抽稀后的多个目标点云的距离数据进行识别;所述目标点云为抽稀后的点云。
作为本发明再进一步的优选方案,所述同步子模块33,在执行实时对所述抽稀后激光点云数据与所述惯导数据中的GPS位置信息进行同步匹配,形成实时点云数据包时,具体实施如下功能;
所述同步子模块33,用于通过对抽稀后的各个点云对应的激光点进行所述距离数据识别,可得到各个所述目标点云相对距离位置;实时解析所述惯导数据具体解析提取GPS位置信息;根据多个所述目标点云的相对距离关系,确定解析每个所述目标点云对应的GPS位置信息,实现对所述目标点云的所述抽稀后激光点云数据与所述惯导数据中的GPS位置信息同步匹配;在抽稀后的目标点云的所述抽稀后激光点云数据后面附最新解析的GPS位置信息,形成实时点云数据包。
作为本发明再进一步的优选方案,所述实时点云数据包向地面端的无线控制模块的通讯方式为UDP通讯方式(UDP 是User Datagram Protocol的简称,即用户数据报协议,是OSI(Open System Interconnection,开放式***互联)参考模型中一种无连接的传输层协议,提供面向事务的简单不可靠信息传送服务),且控制所述实时点云数据包其不超过1500字节,且每个所述实时点云数据包均含有同步信息。
作为本发明再进一步的优选方案,上述移动测量***作业中数据实时显示装置还包括后端设备;所述后端设备包括按键50、指示灯60和存储模块70;所述按键50用于控制所述移动测量***作业中数据实时显示装置执行开始采集和停止采集的操作;所述存储模块70用于存储所述移动测量***作业中数据实时显示装置生成的采集文件;所述指示灯60用于显示所述移动测量***作业中数据实时显示装置的时间同步状态,显示开始采集状态和停止采集状态。除此之外,上述上述移动测量***作业中数据实时显示装置还包括设计有电源管理模块80实现对外部电源的连接。
实施例二
具体参见图3所示意的流程图,本发明实施例二还提供了一种移动测量***作业中数据实时显示方法,利用上述移动测量***作业中数据实时显示装置实施显示控制,包括如下步骤:
步骤S100:从所述惯导设备处获取惯导数据,将所述惯导数据保存在文件中,解析所述惯导数据,具体包括解析提取GPS位置信息、时间信息、经纬度信息、高度信息、俯仰角信息、偏航角信息、滚转角信息(需要说明的是,这些数据用于点云数据的同步);
步骤S200:通过激光扫描设备获取激光点云数据,将采集记录的所述激光点云数据保存在文件中,同时对所述激光点云数据进行抽稀实时点云数据,得到抽稀后激光点云数据;
步骤S300:实时对所述抽稀后激光点云数据与所述惯导数据中的GPS位置信息进行同步匹配,形成实时点云数据包;
步骤S400:最后将所述实时点云数据包发送给无线控制模块,并转发给地面端的无线控制模块,实现地面实时显示采集数据。
作为本发明再进一步的优选方案,在步骤S200中,对所述激光点云数据进行抽稀实时点云数据,得到抽稀后激光点云数据,具体包括如下操作步骤;
步骤S210:对所述激光点云数据中的点云数进行计量,对若干个点云按照点抽稀法的抽稀方式实时操作,对每十个点云的所述激光点云数据取其中一个点云的所述激光点云数据的方式进行抽稀,从而得到多个目标点云的抽稀后激光点云数据,并同时对抽稀后的多个目标点云的距离数据进行识别;所述目标点云为抽稀后的点云。
上述控制模块接收激光扫描的点云数据,实时点云数据的传输是通过无线控制模块通讯实现,受到无线通讯的带宽限制,此方法使用抽稀点云数据达到减低数据量的目的,抽稀方式使用点抽稀法,十个点取一点方式抽稀。具体方法举例说明(以激光点云数据按照1-100个点数为例):激光点云数据按照1-100个点数进行编号(即计量点云数),按照点抽稀法的抽稀方式实时操作,对每十个点的所述激光点云数据取其中一个点的所述激光点云数据的方式进行抽稀,确定提取第10、20、30...100点的激光点云数据;依次提取第10、20、30...100点的距离信息,每提取到100点的激光点云数据后,打包提取的数据,形成一个抽稀后激光点云数据的数据包;随后,再重新计量点云数,重新开启新包的数据提取。
另外需说明的是,上述抽稀方式使用点抽稀法,十个点取一点方式抽稀,这样点云数据量只有原始数据的十分之一,同时数据量的减低也提高了显示端数据处理的速度。另外,按点抽稀会导致实时显示点密度减低并不会出现显示不全的问题,但同时也避开了无线通讯的带宽瓶颈,提高终端实时数据的处理效率。也就是说在实时点密度与无线通讯带宽以及实时处理效率上找到一个平衡。
作为本发明再进一步的优选方案,在步骤S300中,实时对所述抽稀后激光点云数据与所述惯导数据中的GPS位置信息进行同步匹配,形成实时点云数据包,具体包括如下操作步骤;
步骤S310:通过对抽稀后的各个点云对应的激光点进行所述距离数据识别,可得到各个所述目标点云相对距离位置;
步骤S320:实时解析所述惯导数据具体解析提取GPS位置信息;
步骤S330:根据多个所述目标点云的相对距离关系,确定解析每个所述目标点云对应的GPS位置信息,实现对所述目标点云的所述抽稀后激光点云数据与所述惯导数据中的GPS位置信息同步匹配;
步骤S340:在抽稀后的目标点云的所述抽稀后激光点云数据后面附最新解析的GPS位置信息,形成实时点云数据包。
需要说明的是,上述抽稀后的抽稀后激光点云数据需要进行同步,因为后续的点云效果显示时需要用到时间信息、经纬度信息、高度信息、俯仰角信息、偏航角信息、滚转角信息;也就是这一步的点云数据位置信息同步,同步的方式实时解析100Hz的惯导数据,在抽稀打包的点云数据后面附最新解析的GPS位置信息,组成实时点云数据包。此同步方式简单易行,最少量的增加包数据,但存在10ms的误差,不过在实时效果上可以接受。
作为本发明再进一步的优选方案,在步骤S400中,所述实时点云数据包向地面端的无线控制模块的通讯方式为UDP通讯方式,且控制所述实时点云数据包其不超过1500字节,且每个所述实时点云数据包均含有同步信息。
上述控制模块发送实时点云数据给移动测量***作业中数据实时显示装置上的无线控制模块,再转发给地面端的无线控制模块,用于实时显示点云数据效果。在无线通讯中,需要考虑存在无线通讯丢包,及实时点云的通讯效率问题。干扰、物体遮挡、距离太远都会影响无线通讯。因此实时点云数据使用UDP通讯方式,控制实时点云数据包不超过1500字节,每包数据都含有同步信息,每包数据独立互不影响。最大可能肯能减低丢包的影响,同时提高实时通讯的效率。
综上所述,本发明实施例提供的移动测量***作业中数据实时显示装置及方法,其采用了通过激光点的测距数据与惯导数据进行目标激光点云(即抽稀后的激光点云)的同步操作,从而测绘过程中,同步快速抽稀后的激光点云,然后解析其上述惯导数据等形成形成实时点云数据包,最后传输给地面端进行实时点云效果的显示,满足客户实时监测的需求,从而实现无人机或有人机上飞行测绘数据的过程中,在地面端可以实时监看到当前点云数据的效果。
本发明实施例提供的移动测量***作业中数据实时显示装置及方法,其在测绘的过程中,同步显示实时点云效果,适应实时测绘场景的应用,如抢险救灾中。同时上述显示方法通过无线控制模块通信,在地面端远程显示,测绘设备上不需要显示设备,使得设备小型轻量,更适用无人机挂载设备上。
对于本领域技术人员而言,显然本发明不限于上述示范性实施例的细节,而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下,能够以其他的具体形式实现本发明。因此,无论从哪一点来看,均应将实施例看作是示范性的,而且是非限制性的,本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定,因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外,应当理解,虽然本说明书按照实施方式加以描述,但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案,说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见,本领域技术人员应当将说明书作为一个整体,各实施例中的技术方案也可以经适当组合,形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。