【技术实现步骤摘要】
本申请涉及隧道工程，尤其是涉及一种基于激光雷达的台车定位方法、装置、设备及存储介质。
技术介绍
1、隧道施工用于在山体、地下和水下建造连接两地的通道。隧道施工是一种复杂而专业的工程活动，而隧道内施工台车设备定位准确非常重要，可确保隧道按照设计要求正确施工，避免不必要的资源消费成本施工概率。随着无线通信和传感器等技术的发展，隧道内定位问题由算法或者多种传感器数据融合计算，来得到定位结果。
2、目前，进行隧道内部列车定位的实现方式包括，根据光纤传感网络、声纹指纹传感器和地磁场感应器等设备，对数据进行预处理，并输入模型，生成隧道实时监控数据；或者基于激光雷达进行简易的定位纠偏工作，从而得到定位数据。但此类方法借助于多种传感器进行融合计算，成本高并且易使系统出现累计误差，造成精度低；或者单一使用点云特征匹配的定位算法，难以保证定位的稳定性以及出现适应性范围的问题。
3、如何在通用性高的前提下，提高隧道中的台车定位精度问题，是本专利技术亟需解决的问题。
技术实现思路
1、本申请提供一种基于激光雷达的台车定位方法、装置、设备及存储介质，用以解决在通用性高的前提下，提高隧道中的台车定位精度问题。
2、第一方面，本申请提供一种基于激光雷达的台车定位方法，该方法包括：
3、获取激光雷达与台车间的姿态转换矩阵，以及每个标靶的标靶中心第一坐标；其中，姿态转换矩阵是对激光雷达与台车，进行姿态关系标定得到的；每个标靶中心第一坐标，均是通过全站仪测量得到的对应的
4、获取激光雷达的点云数据，并根据点云数据，得到每个标靶的标靶中心第二坐标；其中，每个标靶中心第二坐标，均是对应的标靶，在雷达坐标系中的坐标；
5、根据每个标靶各自的标靶中心第一坐标和标靶中心第二坐标，通过奇异值分解方法，得到雷达坐标系与隧道坐标系间的第一转换矩阵，并根据第一转换矩阵和姿态转换矩阵，得到台车所在的台车坐标系与隧道坐标系间的第二转换矩阵；
6、根据第二转换矩阵，进行台车的定位。
7、在一种可能的设计中，获取激光雷达的点云数据之后，方法还包括：
8、将点云数据转换为文本数据；其中，文本数据包括多个三维点，每个三维点在雷达坐标系中的坐标值，以及每个三维点的反射强度值；
9、根据点云数据，得到每个标靶的标靶中心第二坐标，包括：
10、根据每个三维点各自的坐标值和反射强度值，通过三维点提取，确定多个标靶点集；其中，每个标靶点集均包括多个标靶点，每个标靶点均用于指示标靶上的一个点；
11、根据每个三维点各自的坐标值和反射强度值，得到每个标靶的标靶中心第二坐标。
12、在一种可能的设计中，根据每个三维点各自的坐标值和反射强度值，通过三维点提取，确定多个标靶点集，包括：
13、根据每个三维点各自的坐标值和反射强度值，通过滤波处理方法，对多个三维点进行过滤处理，得到多个第一类型点；
14、通过欧式聚类分割处理，对多个第一类型点进行聚类，得到多个第一点集；
15、分别对每个第一点集进行扩充处理和拟合处理，得到每个第一点集对应的第二点集；其中，每个第二点集均包括多个第二类型点；
16、通过标靶匹配，从多个第二点集中确定多个标靶点集。
17、在一种可能的设计中，每个坐标值均包括深度值和高度值，则根据每个三维点各自的坐标值和反射强度值，通过滤波处理方法，对多个三维点进行过滤处理，得到多个第一类型点，包括：
18、根据每个三维点各自的深度值和高度值，通过直通滤波方法，对多个三维点进行方向过滤，得到多个过滤点；其中，每个过滤点的深度值，均位于深度阈值范围以内；每个过滤点的高度值，均位于高度阈值范围以内；
19、根据每个过滤点的反射强度值，通过点云反射强度滤波，对多个过滤点进行强度过滤，得到多个第一类型点；其中，每个第一类型点的反射强度值，均大于反射强度第一阈值。
20、在一种可能的设计中，目标类型点是多个第一类型点中的任意一个，第一目标点集是目标类型点所在的第一点集；
21、对于目标类型点和第一目标点集，分别对每个第一点集进行扩充处理和拟合处理，得到每个第一点集对应的第二点集，包括：
22、将目标类型点与文本数据的多个三维点进行比对，得到目标类型点在文本数据中对应的多个三维点，建立扩充范围，并将扩充范围均确定为第一目标点集的扩充点，其中，目标类型点的扩充范围，是指以目标类型点为球心，以距离阈值为半径的球形范围，并且扩充范围为文本数据中对应的多个三维点建立的球形范围；
23、对第一目标点集的多个第一类型点和多个扩充点，进行重复点剔除，得到第一目标点集对应的第三点集；
24、通过随机样本一致性算法，对第一目标点集对应的第三点集进行平面拟合，得到第一目标点集对应的第二点集。
25、在一种可能的设计中，第二目标点集是多个第二点集中的任意一个；
26、对于第二目标点集，通过标靶匹配，从多个第二点集中确定多个标靶点集，包括：
27、获取标靶的第一长度值和第一宽度值，以及第二目标点集的强度点数量；其中，第二目标点集的强度点数量是指，第二目标点集中，反射强度值大于反射强度第二阈值的第二类型点的数量；
28、对第二目标点集作包围盒，得到包围盒的第二长度值和第二宽度值；
29、根据第一长度值与第二长度值间的数值关系，第一宽度值与第二宽度值间的数值关系，以及第二目标点集的强度点数量与数量阈值间的数值关系，判断第二目标点集是否为标靶点集。
30、在一种可能的设计中，标靶目标点集是多个标靶点集中的任意一个，
31、对于标靶目标点集，根据每个三维点各自的坐标值和反射强度值，得到每个标靶的标靶中心第二坐标，包括：
32、获取标靶目标点集的点集特征向量；其中，标靶目标点集的点集特征向量是通过主成分分析法得到的；
33、根据标靶目标点集的每个标靶点各自的坐标值和反射强度值，以及标靶目标点集的点集特征向量，得到标靶目标点集对应的标靶的标靶中心第二坐标。
34、第二方面，本申请提供一种基于激光雷达的台车定位装置，包括：
35、获取模块，用于获取激光雷达与台车间的姿态转换矩阵，以及每个标靶的标靶中心第一坐标；其中，姿态转换矩阵是对激光雷达与台车，进行姿态关系标定得到的；每个标靶中心第一坐标，均是通过全站仪测量得到的对应的标靶在隧道坐标系中的坐标；
36、坐标模块，用于获取激光雷达的点云数据，并根据点云数据，得到每个标靶的标靶中心第二坐标；其中，每个标靶中心第二坐标，均是对应的标靶，在雷达坐标系中的坐标；
37、矩阵模块，用于根据每个标靶各自的标靶中心第一坐标和标靶中心第二坐标，通过奇异值分解方法，得到雷达坐标系与隧道坐标系间的第一转换矩阵，并根据第一转换矩阵和姿本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于激光雷达的台车定位方法，其特征在于，所述方法用于隧道内的台车的定位，所述台车上安装有激光雷达，所述隧道内设置有多个标靶，则所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取所述激光雷达的点云数据之后，所述方法还包括：
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据每个所述三维点各自的坐标值和反射强度值，通过三维点提取，确定多个标靶点集，包括：
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，每个所述坐标值均包括深度值和高度值，则所述根据每个所述三维点各自的坐标值和反射强度值，通过滤波处理方法，对所述多个三维点进行过滤处理，得到多个第一类型点，包括：
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，目标类型点是所述多个第一类型点中的任意一个，第一目标点集是所述目标类型点所在的第一点集；
6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，第二目标点集是多个所述第二点集中的任意一个；
7.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，标靶目标点集是所述多个标靶点集中的任意一个，
8.一种基于激光雷达
9.一种电子设备，其特征在于，包括：处理器，以及与所述处理器通信连接的存储器；
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质中存储有计算机执行指令，所述计算机执行指令被处理器执行时，用于实现如权利要求1至7任一项所述的一种基于激光雷达的台车定位方法。
...【技术特征摘要】
1.一种基于激光雷达的台车定位方法，其特征在于，所述方法用于隧道内的台车的定位，所述台车上安装有激光雷达，所述隧道内设置有多个标靶，则所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取所述激光雷达的点云数据之后，所述方法还包括：
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据每个所述三维点各自的坐标值和反射强度值，通过三维点提取，确定多个标靶点集，包括：
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，每个所述坐标值均包括深度值和高度值，则所述根据每个所述三维点各自的坐标值和反射强度值，通过滤波处理方法，对所述多个三维点进行过滤处理，得到多个第一类型点，包括：
5.根据权利要求3所述的方法，其...
【专利技术属性】
技术研发人员：王煜，李正光，邓泽，秦念稳，
申请(专利权)人：中国铁建重工集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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