[发明专利]一种定位系统及其工作方法

权利要求书

1.一种定位系统包括第一定位单元、第二定位单元、综合定位单元和评价单元，所述第一定位单元基于全球定位系统获取探测装置的第一位置，所述第二定位单元基于激光测距仪获取探测装置的第二位置，所述综合定位单元用于根据第一位置和第二位置确定探测装置的定位，所述评价单元用于对定位精度进行评价；所述第二定位单元包括一次数据获取单元、二次数据处理单元、三次特征提取单元和四次地图匹配单元，所述一次数据获取单元用于激光测距仪获取周围环境的激光扫描数据，所述二次数据处理单元用于剔除错误的激光扫描数据，所述三次特征提取单元用于根据处理后的激光扫描数据提取周围环境的线段特征信息，所述四次地图匹配单元用于将线段特征信息和地图进行匹配，获取探测装置第二位置信息。

2.一种探测准确的自然灾害探测装置，其特征在于，包括任务系统、权利要求1所述的定位系统、探测系统和预警系统；所述任务系统用于确定探测区域和探测任务，并将探测任务发送给探测系统，所述定位系统用于获取探测装置的定位，并将定位发送给探测系统，所述探测系统根据探测任务，利用探测器对探测装置位置处的自然灾害进行探测，所述探测器包括振动探测器、倾斜探测器和气象探测器，所述预警系统根据探测情况发出自然灾害预警；

所述三次特征提取单元包括一次建模子单元和二次提取子单元，所述一次建模子单元用于建立环境模型，所述二次提取子单元用于根据环境模型提取线段特征信息；

所述的工作方法，包括：所述一次建模子单元用于建立环境模型：将环境中的平面在地图中用线段表示，地图中线段P1P2对应环境中的一个平面，从坐标原点O向P1P2作垂线，交于点P，假定A(x,y)为线段P1P2上的一点，则线段P1P2在全局坐标系中表示为：xcosβ+ysinβ-ρ＝0，在式子里，β表示OP和全局坐标系X轴正方向的夹角，ρ表示向量在单位向量的投影；探测装置的局部坐标系和激光测距仪的局部坐标系重合，设某个激光扫描数据为(ρi,αi)，ρi表示测量的距离，αi表示激光束相对于探测装置局部坐标系x轴正方向的角度，则该扫描数据在探测装置局部坐标系中的坐标(xi,yi)为：

3.根据权利要求2所述的工作方法，其特征在于，所述二次提取子单元用于根据环境模型提取线段特征信息：将探测装置在k时刻的位置用向量X(k)＝[x(k),y(k),θ(k)]T表示，激光测距仪在该时刻对探测装置周围环境进行一次扫描,获得n个离散的激光扫描数据，这些数据以极坐标形式表述，在探测装置局部坐标系中以(xL(i),yL(i))(1≤i≤n)表示，在全局坐标系中对应的坐标为(xG(i),yG(i))(1≤i≤n)。

4.根据权利要求2所述的工作方法，其特征在于，所述四次地图匹配单元用于将线段特征信息和地图进行匹配：对于环境中的某个平面在地图中对应的线段P1P2，如果激光束打在该平面上并且返回数据用极坐标表示为(ρi,αi)，则全局坐标为(xG(i),yG(i))；采用下式计算匹配因子：RU＝2+|xG(i)cosβ+yG(i)sinβ-ρ|2，若满足RU≤MH，MH∈[150mm,250mm]，则点(xG(i),yG(i))与线段P1P2匹配；从n个激光数据中找到与线段P1P2匹配的数据，完成线段特征信息和地图匹配。

5.根据权利要求1所述的工作方法，其特征在于，所述综合定位单元用于根据第一位置和第二位置确定探测装置的定位：RX＝q1RX1+q2RX2，在式子里，RX表示探测装置的定位，RX1表示探测装置的第一位置，RX2表示探测装置的第二位置，q1、q2表示权重系数，q1+q2＝1；

所述评价单元包括第一精度评价子单元、第二精度评价子单元和综合精度评价子单元，所述第一精度评价子单元用于获取探测装置定位精度的第一评价值，所述第二精度评价子单元用于获取探测装置定位精度的第二评价值，所述综合精度评价子单元根据第一评价值和第二评价值对定位精度进行评价。