[发明专利]一种水线智能识别系统及定位方法

说明书

本发明提供了一种水线智能识别系统。包括激光雷达、云台、控制中枢和安装支柱；云台和控制中枢均安装在固定支柱上，激光雷达安装在云台上；所述云台为双自由度高精度自动化云台，能实现高精度的水平角及垂直角旋转；所述控制中枢用于采集和处理激光雷达测距数据，并发送控制指令调整云台的水平角和垂直角。本发明还提供了一种水线智能识别的定位方法，包括空间初始化、水位获取、断面水线点预测、水线点实测对比、水线点预测位置调整、对断面水线点校核以及对断面水线点确认等步骤；本发明运用智能识别算法，达到水线智能识别和定位的目的。通过依次进行前向拟合和后向拟合，对断面水线点校核，减少了测量误差，水线定位更加精准。

技术领域

本发明涉及信息、数控、测绘、数学技术领域，针对水体边坡、干滩等涉及一种水线智能识别系统及定位方法。

背景技术

随着安全监测的普及和推广，对坝体边坡、干滩的安全稳定性提出了原来越来越高的要求，如对干滩的坡比进行监测，需要对滩顶高程、干滩长度进行测量，干滩长度是滩顶距水线的水平距离，所以精准的识别水线和判定水线位置信息是确保干滩长度准确的关键信息。

目前主要采用人工观测、通过坡比进行折算、影像识别、红外识别等手段。但都有一定的局限性，人工观测不够智能化；通过坡比进行折算，无法真实反映实际的干滩长；影像识别和红外识别受天气和温度变化影响大。

综上所述，急需一种水线智能识别系统及定位方法以解决现有技术中存在的问题。

发明内容

本发明目的在于提供一种水线智能识别系统及定位方法，以解决精准识别水线和判定水线位置信息问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种水线智能识别系统，包括激光雷达、云台、控制中枢和安装支柱；云台和控制中枢均安装在固定支柱上，激光雷达安装在云台上；所述云台为双自由度高精度自动化云台，能实现高精度的水平角及垂直角旋转；所述激光雷达采用单线高精度激光雷达；所述控制中枢用于采集和处理激光雷达测距数据，并发送控制指令调整云台的水平角和垂直角。

本发明还提供了一种水线智能识别的定位方法，采用了上述的一种水线智能识别系统，包括以下步骤：

步骤一：空间初始化；在监控区域设定一个控制网格；设定坐标系，设水线识别系统的运动中心为坐标原点，面朝干滩正前视向为X轴，左边为Y轴，垂直向上为Z轴；

步骤二：水位获取；通过渗压计或物位仪获得当前液面水位高程；

步骤三：断面水线点预测；通过智能识别算法获得待测断面水线点的预测坐标；控制中枢根据预测坐标信息换算出云台需旋转角度，并向云台发送旋转指令；

步骤四：水线点实测对比；云台带动激光雷达旋转并瞄准断面水线点进行测距，通过测得距离和云台水平角和垂直角计算得到断面水线点的实际高程，进而得到预测的断面水线点坡比为，对实际高程与水面高程进行比较；

步骤五：水线点预测位置调整；获得高差，X轴线的预测值更新，更新后断面水线点的预测位置为；依次往复，直至；

步骤六：对断面水线点校核；设定断面的水线前向为水面，水线后向为干滩，对断面水线点依次进行前向拟合和后向拟合；

步骤七：重复步骤三至步骤六，测得下一个断面水线点的坐标；

步骤八：水线点确认；将所有断面水线点依序进行连接，及生成该监测区域的水线。

进一步地，所述步骤三中，智能识别算法获得预测坐标的计算公式如下：

其中，为本次测量水位高程，为上次测量水位高程，为前序测量断面当次测量水线轴向长度为前序测量断面上次测量水线轴向长度， 为前前序测量断面当次测量水线轴向长度， 为前前序测量断面上次测量水线轴向长度，为断面切割标准点，是固定值。