一种移动测量失锁区域制图方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种移动测量失锁区域制图的方法和装置，涉及移动测量制图的技术领域，包括：确定出待绘图区域中的目标区域，以及确定出预先设定的目标区域中的控制点的位置坐标；获取移动测量平台发送的目标区域的原始数据和轨迹点的位置坐标；利用轨迹点的位置坐标，对原始数据进行紧结合卡尔曼滤波处理，得到初始轨迹；利用控制点的位置坐标，对初始轨迹进行优化，得到目标轨迹；确定出目标轨迹中的轨迹点所对应的原始数据，并利用所对应的原始数据生成目标区域的目标三维点云图，本发明专利技术缓解了现有技术中绘制失锁区域的三维点云图的精确度较低的技术问题。

A mapping method and device for the unlocked area of mobile measurement

【技术实现步骤摘要】
一种移动测量失锁区域制图方法和装置
本专利技术涉及移动测量制图的
，尤其是涉及一种移动测量失锁区域制图方法和装置。
技术介绍
移动测量制图技术是当前测绘领域研究的热点，移动测量制图技术融合了全球定位系统（GNSS），惯性导航系统（INS），激光测距系统（LIDAR），摄影测量系统等多源传感器系统，通过对这些多源数据的融合解算，从而获得高精度的实景三维地图产品。移动测量制图设备可搭载在固定目标，汽车，飞机等不同平台，可实现全方位，多层级立体测图，广泛应用于测绘，勘察，林业，电力，防灾减灾，等领域的制图任务，并且制图结果的精细化处理获得高精度地图，可作为自动驾驶导航的底图。移动测量制图技术按照操作流程可大致分为数据采集，GNSS轨迹解算，三维点云解算三个步骤。其中GNSS轨迹解算步骤是组合GNSS基站数据和INS数据，采用拓展卡尔曼滤波（EKF）处理获得优化轨迹。GNSS/INS组合模式一般采用松组合或紧组合两种，其中松组合在GNSS部分失锁情况下（可观测卫星数<4），会退化为仅有INS数据参与的解算模式，紧组合模式在完全失锁情况下（无可观测卫星）也会退化。在INS系统运行过程，随着采集时间的增加，惯性元器件误差会逐渐累积，组合解算模式可使GPS/IMU信息相互检验，消除累计误差。但是当GNSS失锁时，因为没有了有效的GNSS数据，所以INS累积误差得不到校正，轨迹解算结果质量较差，会极大的影响了后续的三维点云解算成图的质量。专利文件CN201610152739，公开了基于里程计的克服卫星失锁时的GNSS/INS车载组合定位定向算法，包括以下步骤：步骤1，GNSS数据载波相位差分解算，得到厘米级的定位精度，即提供整个GNSS/INS车载组合系统的位置基准，惯性导航系统利用GNSS提供的位置观测量和已知的地球自转参数进行粗对准，完成后进行惯性导航系统的单独导航推算；步骤2，GNSS数据解算出位置和速度，惯性导航系统同时也算出位置和速度，二者求差后的值当做卡尔曼滤波器的量测观测值，反馈校正各状态量；当GNSS/INS车载组合系统构成的主滤波器已经收敛时，INS/ODO滤波器开启工作，即利用IMU来校正ODO中的误差，以IMU的输出量和里程计在滤波时刻期间的输出值求和作差来校正里程计的刻度因子、里程计坐标系和导航坐标系之间的安装误差角；步骤3，若车载或者基站处的接收机观测数据无法进行差分解算，并且持续了不少于5秒的时间，此时能计算出相应时间内里程计输出的脉冲个数，结合已经被IMU校正过后的里程计刻度因子误差、安装误差角，转换成距离观测量，对GNSS/INS车载组合系统的状态量进行校正。但是上述方法在失锁区域内用里程计校正IMU中各误差项，与本申请所使用的方式不同且计算结果误差较大。针对上述问题，还未提出有效的解决方案。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种移动测量失锁区域制图的方法和装置，以缓解了现有技术中绘制失锁区域的三维点云图的精确度较低的技术问题。第一方面，本专利技术实施例提供了一种移动测量失锁区域制图的方法，包括：确定出待绘图区域中的目标区域，以及确定出预先设定的所述目标区域中的控制点的位置坐标，其中，所述目标区域为失锁区域或部分失锁区域；获取移动测量平台发送的所述目标区域的原始数据和轨迹点的位置坐标，其中，所述原始数据为用于绘制所述目标区域的三维点云图的数据，所述轨迹点用于表征所述移动测量平台获取所述原始数据的运动轨迹；利用所述轨迹点的位置坐标，对所述原始数据进行紧结合卡尔曼滤波处理，得到初始轨迹；利用所述控制点的位置坐标，对所述初始轨迹进行优化，得到目标轨迹；确定出目标轨迹中的轨迹点所对应的原始数据，并利用所述所对应的原始数据生成所述目标区域的目标三维点云图。进一步地，所述原始数据包括：LIDAR测距数据，GNSS数据，INS数据。进一步地，利用所述轨迹点的位置坐标，对所述原始数据进行紧结合卡尔曼滤波处理，得到初始轨迹，包括：利用滤波状态公式、所述轨迹点的位置坐标和所述轨迹点的位置坐标所对应的原始数据，计算所述所对应的原始数据的GNSS/INS误差值；根据所述原始数据和所述GNSS/INS误差值，构建所述初始轨迹；其中，所述GNSS/INS误差值为，，为卡尔曼增益，H为观测矩阵，，为状态转移矩阵，为控制参数，为控制量，为噪声，表示K时刻的系统状态量，表示k-1时刻的状态量，为滤波输入的外部观测值，，为GNSS数据的伪距，为GNSS数据的伪距率，为根据INS数据反算的伪距，为根据INS数据反算的伪距率，为噪声。进一步地，在构建所述初始轨迹之后，所述方法还包括：利用初始轨迹点解算出所述初始轨迹点所对应的原始数据，其中，所述初始轨迹点为所述初始轨迹中的轨迹点；利用所述初始轨迹点所对应的原始数据，构建初始三维点云图。进一步地，利用所述控制点的位置坐标，对所述初始轨迹进行优化，得到目标轨迹，包括：根据所述控制点的位置坐标，在所述初始三维点云图中确定出所述控制点所对应的激光点的位置坐标；利用所述控制点的位置坐标、所述所对应的激光点的位置坐标和七参数解算公式，计算出GNSS轨迹点的位置坐标；计算出GNSS轨迹点的位置坐标所对应的伪距和伪距率；对所述伪距和所述伪距率进行紧结合拓展卡尔曼滤波处理，得到所述目标轨迹；其中，所述GNSS轨迹点的位置坐标为，表示激光器局部坐标，表示激光器在全局坐标系下的坐标，，所述激光器为生成所述激光点的设备，为所述激光器与所述移动测量平台之间的旋转安置误差，为所述激光器与所述移动测量平台之间的平移安置误差，所述七参数解算公式为，表示控制点坐标，表示激光点坐标，为激光器局部坐标系到全局坐标系的缩放参数，为激光器局部坐标系到全局坐标系的旋转参数，为激光器局部坐标系到全局坐标系的平移参数。进一步地，计算出GNSS轨迹点的位置坐标所对应的伪距和伪距率，包括：获取星历数据中所述GNSS轨迹点对应时刻的卫星位置；将所述GNSS轨迹点与所述卫星位置之间的距离确定为所述伪距；利用所述INS数据的获取速度和所述星历数据，计算出所述伪距率；其中，为所述伪距，，，为所述伪距率，表示卫星位置，所述GNSS轨迹点坐标，所述INS数据的获取速度，表示卫星速度。第二方面，本专利技术实施例提供了一种移动测量失锁区域制图装置，包括：确定单元，获取单元，处理单元，优化单元和生成单元，其中，所述确定单元，用于确定出待绘图区域中的目标区域，以及确定出预先设定的所述目标区域中的控制点的位置坐标，其中，所述目标区域为失锁区域或部分失锁区域；所述获取单元，用于获取移动测量平台发送的所述目标区域的原始数据和轨迹点的位置坐标，其中，所述原始数据为用于绘制所述目标区域的三维点云图的数据，所述轨迹点用于表征所述移动测量平台获取所述原始数据的运动轨迹；所述处理单元，用于利用所述轨迹点的位置坐标，对所述原始数据进行紧结合卡尔曼滤波处理，得到初始轨迹；所述优化单元，用于利用所述控制点的位置坐标，对所述初始轨迹进行优化，得到目标轨迹；所述生成单元，用于确本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种移动测量失锁区域制图方法，其特征在于，包括：/n确定出待绘图区域中的目标区域，以及确定出预先设定的所述目标区域中的控制点的位置坐标，其中，所述目标区域为失锁区域或部分失锁区域；/n获取移动测量平台发送的所述目标区域的原始数据和轨迹点的位置坐标，其中，所述原始数据为用于绘制所述目标区域的三维点云图的数据，所述轨迹点用于表征所述移动测量平台获取所述原始数据的运动轨迹；/n利用所述轨迹点的位置坐标，对所述原始数据进行紧结合卡尔曼滤波处理，得到初始轨迹；/n利用所述控制点的位置坐标，对所述初始轨迹进行优化，得到目标轨迹；/n确定出目标轨迹中的轨迹点所对应的原始数据，并利用所述所对应的原始数据生成所述目标区域的目标三维点云图。/n

【技术特征摘要】
1.一种移动测量失锁区域制图方法，其特征在于，包括：
确定出待绘图区域中的目标区域，以及确定出预先设定的所述目标区域中的控制点的位置坐标，其中，所述目标区域为失锁区域或部分失锁区域；
获取移动测量平台发送的所述目标区域的原始数据和轨迹点的位置坐标，其中，所述原始数据为用于绘制所述目标区域的三维点云图的数据，所述轨迹点用于表征所述移动测量平台获取所述原始数据的运动轨迹；
利用所述轨迹点的位置坐标，对所述原始数据进行紧结合卡尔曼滤波处理，得到初始轨迹；
利用所述控制点的位置坐标，对所述初始轨迹进行优化，得到目标轨迹；
确定出目标轨迹中的轨迹点所对应的原始数据，并利用所述所对应的原始数据生成所述目标区域的目标三维点云图。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述原始数据包括：LIDAR测距数据，GNSS数据，INS数据。


3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，利用所述轨迹点的位置坐标，对所述原始数据进行紧结合卡尔曼滤波处理，得到初始轨迹，包括：
利用滤波状态公式、所述轨迹点的位置坐标和所述轨迹点的位置坐标所对应的原始数据，计算所述所对应的原始数据的GNSS/INS误差值；
根据所述原始数据和所述GNSS/INS误差值，构建所述初始轨迹；
其中，所述GNSS/INS误差值为，，为卡尔曼增益，H为观测矩阵，，为状态转移矩阵，为控制参数，为控制量，为噪声，表示K时刻的系统状态量，表示k-1时刻的状态量，为滤波输入的外部观测值，，为GNSS数据的伪距，为GNSS数据的伪距率，为根据INS数据反算的伪距，为根据INS数据反算的伪距率，为噪声，紧组合GNSS/INS卡尔曼滤波状态量，表示惯导位置，表示姿态，表示速度误差，表示加速度计误差，表示GNSS时钟偏差，表示GNSS时钟漂移。


4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在构建所述初始轨迹之后，所述方法还包括：
利用初始轨迹点解算出所述初始轨迹点所对应的原始数据，其中，所述初始轨迹点为所述初始轨迹中的轨迹点；
利用所述初始轨迹点所对应的原始数据，构建初始三维点云图。


5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，利用所述控制点的位置坐标，对所述初始轨迹进行优化，得到目标轨迹，包括：
根据所述控制点的位置坐标，在所述初始三维点云图中确定出所述控制点所对应的激光点的位置坐标；
利用所述控制点的位置坐标、所述所对应的激光点的位置坐标和七参数解算公式，计算出GNSS轨迹点的位置坐标；
计算出GNSS轨迹点的位置坐标所对应的伪距和伪距率；
...

【专利技术属性】
技术研发人员：张衡，其他发明人请求不公开姓名，
申请(专利权)人：北京数字绿土科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11