一種軌道建筑空間掃描信息的點云數(shù)據(jù)處理方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種軌道建筑空間掃描信息的點云數(shù)據(jù)處理方法，該處理方法通過沿軌道運動的工務(wù)檢測車以及設(shè)在軌道上的信標(biāo)實現(xiàn)，包括以下步驟：1)分別記錄下兩個光電編碼器由檢測開始起算的檢測脈沖序號X1和X2；2)校正檢測脈沖序號并獲得脈沖序號X1和X2時兩個車輪所經(jīng)過的絕對距離N1和N2；3)根據(jù)激光掃描儀輸出的同步信號以及絕對距離N1和N2，計算第K個同步信號與相鄰?fù)叫盘栔芷趦?nèi)工務(wù)檢測車兩個車輪的行走距離C1和C2；4)計算機將同步信號序號K、檢測脈沖序號X1、X2以及車輪的行走距離C1、C2以標(biāo)準(zhǔn)化的表格形式輸出。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明無需引入IMU和GPS系統(tǒng)、成本低、易于實現(xiàn)。
【專利說明】一種軌道建筑空間掃描信息的點云數(shù)據(jù)處理方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種數(shù)據(jù)處理方法，尤其是涉及一種軌道建筑空間掃描信息的點云數(shù)據(jù)處理方法。
【背景技術(shù)】
[0002]城市軌道交通運營管理的發(fā)展，需要對地下隧道的軌道線路沿線建筑空間形狀進(jìn)行數(shù)字記錄，作為數(shù)字化維護(hù)保障管理信息系統(tǒng)的空間數(shù)據(jù)庫。將3D激光掃描儀設(shè)置成2D掃描模式并安裝在軌道小車上，可完成對沿線建筑空間形狀數(shù)據(jù)的采集。對這種軌道小車的基本要求是，除了要有合理的定位功能，還需要獲取實際軌道線路曲直度行走軌跡，作為第3維坐標(biāo)信息填入2D激光掃描數(shù)據(jù)的缺失維度中。按常理，要使行走車輛可記錄軌道曲直度行走軌跡，需要引入慣性導(dǎo)航(MU)結(jié)合全球定位系統(tǒng)(GPS)的空間定位方法。由于IMU系統(tǒng)復(fù)雜且價格昂貴，在地下隧道又無法引入GPS系統(tǒng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種無需引入頂U和GPS系統(tǒng)、成本低、易于實現(xiàn)的軌道建筑空間掃描信息的點云數(shù)據(jù)采集與處理方法。
[0004]本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn):
[0005]一種軌道建筑空間掃描信息的點云數(shù)據(jù)處理方法，該處理方法通過沿軌道運動的工務(wù)檢測車以及設(shè)在二根軌道中心上的信標(biāo)實現(xiàn)，所述的工務(wù)檢測車上設(shè)有光電接近傳感器、激光掃描儀、計算機和兩個光電編碼器，兩個光電編碼器分別設(shè)在該工務(wù)檢測車同一輪軸的兩端，根據(jù)車輪的轉(zhuǎn)動輸出檢測脈沖，所述的處理方法包括以下步驟:
[0006]I)計算機分別記錄下兩個光電編碼器由檢測開始起算的檢測脈沖序號Xl和X2 ；
[0007]2)根據(jù)光電接近傳感器對信標(biāo)的檢測信息，校正檢測脈沖序號并獲得輸出脈沖序號Xl和X2時兩個車輪所經(jīng)過的絕對距離NI和N2 ；
[0008]3)根據(jù)激光掃描儀輸出的同步信號以及脈沖序號Xl和X2時兩個車輪所經(jīng)過的絕對距離NI和N2，計算第K個同步信號與相鄰?fù)叫盘栔芷趦?nèi)工務(wù)檢測車兩個車輪的行走距離Cl和C2 ；
[0009]4)計算機將同步信號序號K、檢測脈沖序號X1、X2以及車輪的行走距離C1、C2以標(biāo)準(zhǔn)化的表格形式輸出。
[0010]步驟2)中絕對距離NI和N2的計算公式為:
[0011]NI = (X1+J1) 2 R/M
[0012]N2 = (X2+J2) 2 R/M
[0013]式中，Jl和J2分別為兩個光電編碼器的有向脈沖狀態(tài)，若為工務(wù)檢測車正向運動則Jl和J2為+1，若工務(wù)檢測車反向運動則Jl和J2為-1，為圓周率，R為車輪半徑，M為車輪轉(zhuǎn)動一周所輸出的脈沖數(shù)。
[0014]步驟3)中兩個車輪的行走距離Cl和C2分別通過以下公式計算得到:[0015]Cl(K) = [Nl(K) -Nl(K-1)]
[0016]C2 (K) = [N2 (K)-N2 (K-1)]
[0017]式中，K表示輸出第K個脈沖時的數(shù)據(jù)、K-1表示輸出第K-1個脈沖時的數(shù)據(jù)。
[0018]所述的標(biāo)準(zhǔn)化的表格形式為:K Xl(K) Χ2 (K) Cl(K) C2 (K)。
[0019]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明回避了 MU和GPS等復(fù)雜技術(shù)手段，采用簡易低廉的方法實現(xiàn)地下隧道工務(wù)檢測車輛曲直度行走軌跡的檢測和記錄，還可廣泛應(yīng)用于其它類似場
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【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1為本發(fā)明的流程圖；
[0021]圖2為本發(fā)明光電編碼器安裝的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖3為本發(fā)明中工務(wù)檢測車上信號流圖；
[0023]圖4為本發(fā)明的檢測原理圖。
【具體實施方式】
[0024]下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0025]實施例
[0026]一種軌道建筑空間掃描信息的點云數(shù)據(jù)處理方法，該處理方法通過沿軌道運動的工務(wù)檢測車以及設(shè)在軌道上的信標(biāo)實現(xiàn)。工務(wù)檢測車上設(shè)有光電接近傳感器、激光掃描儀
5、計算機7和兩個光電編碼器I。兩個光電編碼器I的安裝結(jié)構(gòu)如圖2所示，通過支架2分別設(shè)在該工務(wù)檢測車輪軸4的兩端，根據(jù)車輪3的轉(zhuǎn)動輸出檢測脈沖，兩個光電編碼器I和激光掃描儀5均通過接口板5接入計算機7，計算機7采用美國NI公司的信息處理軟件Labview來完成處理過程。
[0027]該處理方法檢測原理如圖4所示，其具體步驟如圖1所示:
[0028]I)根據(jù)光電編碼器的輸出，判斷是否移動，并根據(jù)向前移動還是向后移動，設(shè)定脈沖累加值，向前的累加值Jl為+1，向后的累加值J2為-1 ;
[0029]2)計算機分別記錄下兩個光電編碼器由檢測開始起算的檢測脈沖序號Xl和Χ2，并根據(jù)車輛行走時編碼器輸出對脈沖序號進(jìn)行累加，信標(biāo)具體的累加策略為:X1 = X1+J1，Χ2 = X2+J2。同時計算輸出脈沖序號Xl和Χ2時，兩個車輪所經(jīng)過的絕對距離NI和Ν2，分別為:
[0030]NI = (X1+J1) 2 31 R/M
[0031]Ν2 = (X2+J2) 2 R/M
[0032]M為車輪每轉(zhuǎn)動一圈光電編碼器輸出的脈沖數(shù)，本實施例中為1024。
[0033]3)根據(jù)激光掃描儀輸出的同步信號以及脈沖序號Xl和Χ2時兩個車輪所經(jīng)過的絕對距離NI和Ν2，計算第K個同步信號與相鄰?fù)叫盘栔芷趦?nèi)工務(wù)檢測車兩個車輪的行走距離Cl和C2，具體的計算公式為:
[0034]Cl(K) = [NI ⑷-NI (K-1)]
[0035]C2 (K) = [Ν2 (K) -Ν2 (K-1)]
[0036]式中，K表示輸出第K個脈沖時的數(shù)據(jù)、K-1表示輸出第K-1個脈沖時的數(shù)據(jù)。[0037]4)計算機將同步信號序號K、檢測脈沖序號X1、X2以及車輪的行走距離C1、C2以標(biāo)準(zhǔn)化的表格形式輸出，此標(biāo)準(zhǔn)化的表格形式為:
[0038]K Xl(K) X2 (K) Cl (K) C2 ⑷。
[0039]本發(fā)明回避了 MU和GPS等復(fù)雜技術(shù)手段，采用簡易低廉的方法實現(xiàn)地下隧道工務(wù)檢測車輛曲直度行走軌跡的檢測和記錄，還可廣泛應(yīng)用于其它類似場合。
【權(quán)利要求】
1.一種軌道建筑空間掃描信息的點云數(shù)據(jù)處理方法，該處理方法通過沿軌道運動的工務(wù)檢測車以及沿二根軌道中心鋪設(shè)的信標(biāo)實現(xiàn)，所述的工務(wù)檢測車上設(shè)有光電接近傳感器、激光掃描儀、計算機和兩個光電編碼器，兩個光電編碼器分別設(shè)在該工務(wù)檢測車同一輪軸的兩端，根據(jù)車輪的轉(zhuǎn)動檢測輸出檢測，其特征在于，所述的處理方法包括以下步驟: 1)計算機分別記錄下兩個光電編碼器由檢測開始起算的檢測脈沖序號Xl和X2； 2)根據(jù)光電接近傳感器對信標(biāo)的檢測信息，校正檢測脈沖序號并獲得脈沖序號Xl和X2時兩個車輪所經(jīng)過的絕對距離NI和N2 ； 3)根據(jù)激光掃描儀輸出的同步信號以及脈沖序號Xl和X2時兩個車輪所經(jīng)過的絕對距離NI和N2，計算第K個同步信號與相鄰?fù)叫盘栭g隔周期內(nèi)工務(wù)檢測車兩個車輪的行走距離Cl和C2 ； 4)計算機將同步信號序號K、檢測脈沖序號X1、X2以及車輪的行走距離Cl、C2以標(biāo)準(zhǔn)化的表格形式輸出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種軌道建筑空間掃描信息的點云數(shù)據(jù)處理方法，其特征在于，步驟2)中絕對距離NI和N2的計算公式為:
NI = (X1+J1)2 31 R/M
N2 = (X2+J2) 2 31 R/M 式中，Jl和J2分別為兩個光電編碼器的有向脈沖狀態(tài)，若工務(wù)檢測車正向運動則Jl和J2為+1，若工務(wù)檢測車反向運動則Jl和J2為-1，Ji為圓周率，R為車輪半徑，M為車輪轉(zhuǎn)動一周所輸出的脈沖數(shù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種軌道建筑空間掃描信息的點云數(shù)據(jù)處理方法，其特征在于，步驟3)中兩個車輪的行走距離Cl和C2分別通過以下公式計算得到:
Cl(K) = [Nl(K) -Nl(K-1)]
C2 (K) = [N2 (K) -N2 (K-1)] 式中，K表示輸出第K個脈沖時的數(shù)據(jù)、K-1表示輸出第K-1個脈沖時的數(shù)據(jù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種軌道建筑空間掃描信息的點云數(shù)據(jù)處理方法，其特征在于，所述的標(biāo)準(zhǔn)化的表格形式為:
K Xl (K) X2 (K) Cl (K) C2 ⑷。
【文檔編號】B61K9/00GK103569154SQ201210262400
【公開日】2014年2月12日 申請日期:2012年7月26日 優(yōu)先權(quán)日:2012年7月26日
【發(fā)明者】周民立 申請人:上海工程技術(shù)大學(xué)