[发明专利]一种滚石轨迹实时修正计算方法

说明书

本发明公开了一种滚石轨迹实时修正计算方法，该方法采用的设备包括九轴传感器、无线通信模块和计算机，所述九轴传感器安装于边坡危岩内，并通过无线通信模块与计算机通信，所述计算机内预存储目标边坡的数字模型和若干滚石飞落模型，当危岩松动变成滚石时，九轴传感器实时监测的滚石位置和速度信号，计算机将接收到滚石位置和速度信号按照一定频率与若干滚石飞落模型进行比对，根据比对结果筛选出最接近的滚石飞落模型，然后利用该滚石飞落模型对后续轨迹进行计算和预测。本发明可以通过九轴传感器实时监测滚石位置，并反馈给计算机进行模拟计算，根据当前位置和之前的轨迹判断下一阶段采用哪种模型进行轨迹预测，以减轻受灾情况的效果。

技术领域

本发明属于边坡防治领域，具体涉及到一种滚石轨迹实时修正计算方法，用于预测边坡滚石落点位置，提前发出警告，降低危害。主要可用于易于滑坡，有危岩存在的边坡。尤其针对于有大型危岩存在的山体，山坡。

背景技术

目前存在的预警系统大都只采用监控模式，通过使用监控或照相机仅对危岩，滚石采用实时监控，并未对其滚落时的落点进行预测，往往在滚石造成损害后，才知道其发生位置。

此方法具有以下问题

(1)现使用的预警系统，不能及时有效的警告即将受灾的区域，疏散灾民。

(2)现使用的预警系统，不能和数据模型理论联系起来，精确程度较低。

(3)边界参数不确定性，导致预测精度存在很大的不确定性。在理论研究和工程实践中没有一个很好的平衡。

另外现有技术中也有一些预测滚石的模型，但是由于现场环境多变性，每种模型都有其自身的局限性，无法准确模拟所有情况，实际上现有技术模型的准确率一般都比较低，对于滚石来说，一般分为初始滑动阶段、飞落阶段、碰撞弹跳阶段和滚动阶段，其中飞落阶段危险最大，因为，飞落过后着地能量最大，而且不可见，飞落的距离和位置也不可控，因此，如何选择飞落过程的预测轨迹尤为重要，弹跳阶段虽然危害也大，但是由于滚石已经着地过，所以弹跳范围也有限，可以大致判断弹跳落点。因此，对飞落阶段的轨迹判断可以以最小成本达到危险预警效果最大化。

九轴传感器在惯性导航和VR领域有充分应用，其可以监测对象多种移动方式，九轴传感器实际由三种传感器的组合，分别为3轴加速传感器、3轴陀螺仪和3轴电子罗盘(地磁传感器)。三个部分作用不同，相互配合，能够测量多种参数，比如姿态、矢量速度和位置等，加以利用在滚石上可以起到意想不到的效果。

发明内容

本发明的目的就是为了针对上述问题而提出的一种滚石轨迹实时修正计算方法。本发明一种滚石轨迹实时修正计算方法，主要由九轴传感器，供能电池，计算机组成。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：

一种滚石轨迹实时修正计算方法，其特征在于：该方法采用的设备包括九轴传感器、无线通信模块和计算机，所述九轴传感器安装于边坡危岩内，并通过无线通信模块与计算机通信，所述计算机内预存储目标边坡的数字模型和若干滚石飞落模型，当危岩松动变成滚石时，九轴传感器实时监测的滚石位置和速度信号，计算机将接收到滚石位置和速度信号按照一定频率与若干滚石飞落模型进行比对，根据比对结果筛选出最接近的滚石飞落模型，然后利用该滚石飞落模型对后续轨迹进行计算和预测。

进一步地，筛选出最接近的滚石飞落模型的方法如下：

步骤1、建立滚石初始飞落方向所在竖直平面的二维坐标系xoy，通过目标边坡的数字模型得到坡面方程f(x，y)，将滚石飞落实际在二维坐标系xoy内曲线分别记为β，将若干滚石飞落模型在二维坐标系xoy内曲线分别记为α₁,α₂…α_n，n为滚石飞落模型总数；