[发明专利]无人机回旋多角度铁路既有线高精度三维重建航线规划方法有效

专利信息
申请号: 202011471932.6 申请日: 2020-12-14
公开(公告)号: CN112700530B 公开(公告)日: 2022-06-07
发明(设计)人: 王凯;邓继伟;高文峰;刘成;赵海;张冠军;王广帅;聂虎啸;岳亮;张英杰;葛玉辉;赵罗明;高帅;尹传恒;张文腾 申请(专利权)人: 中国铁路设计集团有限公司
主分类号: G06T17/00 分类号: G06T17/00
代理公司: 天津市君砚知识产权代理有限公司 12239 代理人: 张东浩
地址: 300000 天津市滨海新区自贸*** 国省代码: 天津;12
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摘要:
搜索关键词: 无人机 回旋 角度 铁路 既有 高精度 三维重建 航线 规划 方法
【说明书】:

本申请提供了一种无人机回旋多角度铁路既有线高精度三维重建航线规划方法,根据相机参数和投影重叠率计算加密点间隔,利用既有的铁路中线位置坐标,计算各加密节点坐标确定加密节点中线;计算外扩航线基准线节点坐标,并为每个基准线节点设定航飞相对高度值;根据外扩航线基准线节点坐标,计算曝光点位置坐标;并设置相对高程;利用曝光点位置坐标和加密节点坐标,计算外扩航线基准线节点处的航向方位角,作为曝光点云台航向角;根据各个曝光点坐标与加密节点坐标计算得出云台俯仰角;实现了基于铁路设计中线进行外扩缓冲基准线的计算,保证了无人机在航飞数据采集过程不进入铁路安全区及穿越既有线,有效保障了无人机作业对铁路的安全。

技术领域

发明涉及无人机应用技术领域,具体涉及一种无人机回旋多角度铁路既有线高精度三维重建航线规划方法。

背景技术

随着我国铁路的建设,我国铁路运营总里程已达到13.5万公里,高速铁路运营里程已达到3.8万公里。随着铁路建设的高速增长和铁路数字化智慧建设的需要,向数字孪生的智能化运营转换,亟需高精度铁路既有线实景模型作为基础数据进行三维场景构建。无人机既有线影像数据采集与高精度实景模型重建一直存在瓶颈问题。其主要问题如下:(1)铁路正上方和30m安全区内禁止无人机航飞作业,不允许无人机穿越既有线飞行,传统的无人机三维实景重建航飞规划方法需要采用弓字形飞行,无法避免进入安全区作业;(2)普通三维实景无人机航飞数据采集没有针对性,无法对关注的铁路目标提高数据采集的针对性,提高目标影像的多角度数量从而提高模型的精细度,模型精度不统一,局部存在拉花现象。

发明内容

有鉴于此,本申请实施例首创性的提出一种无人机回旋多角度铁路既有线高精度三维重建航线规划方法。实现了铁路安全区外无人机铁路既有线针对性多角度数据采集,从而在保障铁路营运安全的同时提高了既有线三维重建的精度。

本发明一方面的实施例提供一种无人机回旋多角度铁路既有线高精度三维重建航线规划方法,包括:根据相机参数和投影重叠率计算加密点间隔,利用既有的铁路中线位置坐标与加密点间隔计算各加密节点坐标;

由各加密节点坐标确定加密节点中线,进而进行外扩航线基准线节点坐标计算,并为每个基准线节点设定航飞相对高度值;根据外扩航线基准线节点坐标,计算曝光点位置坐标;并为每个曝光点设置相对高程;利用曝光点位置坐标和所述加密节点坐标计算外扩航线基准线的各个节点处的航向方位角,作为曝光点云台航向角;根据各个曝光点坐标与铁路既有线中线加密节点坐标计算得出云台俯仰角。

优选的,在进行加密点间隔计算时,包括:将投影区域划分为高精度投影区和普通投影区;根据重叠度与高精度投影区的直径,计算加密点间隔。所述重叠度为相邻两个高精度投影区的重叠面积与其中一个高精度投影区投影面积之和的比值。

在上述任意一项实施例中优选的,计算各加密节点坐标时,包括以下步骤:根据得出的加密点间隔和既有的铁路中线,利用向下取整函数进行对既有的铁路中线进行节点内插;根据既有的铁路中线节点地理坐标,计算节点内插后,得到的各加密中线节点地理坐标。

在上述任意一项实施例中优选的,在进行外扩航线基准线节点坐标计算时,包括以下步骤:将各加密节点的地理坐标转换为大地空间平面坐标;选取加密节点中线中的任意相邻的两个节点的坐标,计算坐标方位角;由坐标方位角,分别计算外扩区域航向角;由加密中线节点坐标和外扩平移距离得出外扩后平面坐标作为外扩航线基准线节点坐标。

在上述任意一项实施例中优选的,根据外扩航线基准线节点坐标,计算曝光点位置坐标时包括以下步骤:在空间平面坐标环境下,任选相邻两个外扩航线基准线节点,计算坐标方位角;由坐标方位角得出航向角,根据航向角按照相对航高的一半为半径计算曝光点位置的坐标。

在上述任意一项实施例中优选的,为每个曝光点设置相对高程包括如下步骤:利用计算的曝光点坐标提取基础数字地形模型DEM的高程绝对值以第一个点的高程绝对值为基准,计算各个曝光点的相对高程值。

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