CN108632319A - 一种基于机器人感知信息的态势标绘系统及显示方法 - Google Patents

一种基于机器人感知信息的态势标绘系统及显示方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于机器人感知信息的态势标绘系统，包括应机器人、数据库、GIS平台、Web应用服务器及显示终端，所述机器人分别与数据库和显示终端连接，所述数据库与显示终端之间依次连接有GIS平台、Web应用服务器，其利用机器人的危机现场可达性、搭载传感器多源性等采集现场态势信息，使信息的采集更全面、更及时、更高效；借助ArcGIS服务器对相关态势信息分析及处理，环境等静态信息以要素服务层加载在地图上，机器人等动态要素以流服务层加载在地图上，同时要素的属性框中实时显示其各个时刻的属性，视频以流媒体的方式实时传送在显示终端，使信息的显示更加全面、直观、形象、实时，同时，提高了信息采集、集成及显示的高效性。

Description

一种基于机器人感知信息的态势标绘系统及显示方法
技术领域
本发明涉及计算机技术领域，特别是涉及一种应用于信息管理领域中的一种基于机器人感知信息的态势标绘系统。
背景技术
近年来，在计算机技术蓬勃发展的推动下，各个领域都在建立相关的信息管理系统。信息收集和信息显示是信息管理系统构建的重要环节。传统的信息收集往往依靠人力和视频监测系统，无法保证信息的全面性、准确性和即时性。在计算机技术、网络技术、MEMS技术等新技术发展的推动下，机器人技术从传统的工业领域向医疗服务、教育娱乐、勘探勘测、生物工程、救灾救援等领域迅速扩展，而在动态、未知、非结构化的复杂环境中，机器人良好的目标识别能力、多传感器携载能力等，可以有效增强信息收集的全面性、准确性和实时性。
而在信息的集成及显示领域，以文档形式显示数据信息的方式，由于其效率低、形象性差等原因越来越无法满足发展需求，逐步转化为通过网络技术，将数据信息以图片、视频等多媒体的形式展现。而Ajax技术在GIS系统中使用的局限性大，对电子地图的缩放功能、实时异步数据传输等功能实现并不理想，对用户体验造成了不良影响。
发明内容
本发明所要解决的问题是提供一种基于机器人感知信息的态势标绘系统，其信息的采集更全面、更及时、更高效，同时也提高了信息采集、集成及显示的高效性。
为达到上述目的，本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是，一种基于机器人感知信息的态势标绘系统，包括应机器人、数据库、GIS平台、Web应用服务器及显示终端，所述机器人分别与数据库和显示终端连接，所述数据库与显示终端之间依次连接有GIS平台、Web应用服务器。
进一步，所述机器人内包含有定位信息、视频信息、自身参数信息及环境信息，所述视频信息依据实时流传输方式，直接与显示终端交互，所述定位信息、自身参数信息及环境信息通过无线通信方式传输并经过筛选、格式转换后存储到相应的数据库中。
进一步，所述GIS平台包括ArcGIS服务器和Geoevent服务器，所述Geoevent服务器分别与数据库和Web应用服务器单向连接，所述ArcGIS服务器分别与所述数据库和Web应用服务器双向连接。
一种基于机器人感知信息的显示方法，其特征在于，包括如下步骤，
a、将各机器人通过自身携带的传感器感知现场信息，并将这些信息传输到系统中；
b、将上述信息通过筛选、格式转换后存储到相应数据库中；c、根据ArcGIS服务组件，发布所需要的服务；
d、对数据进行监控，并依据选择的监控类型及编号，根据地理信息，采用图层叠加的方式，将感知信息显示在显示终端上。
5、根据权利要求4所述的一种基于机器人感知信息的显示方法，其特征在于，步骤a中的机器人为感知端，其先借助其携带的温、湿度传感器等感知现场环境信息，再借助其携带的红外线传感器等感知现场生命体征信息，然后借助其携带的摄像头等采集现场视频信息，最后借助其携带的GPS模块等感知位置信息和自身参数信息等。
进一步，步骤a中视频信息依据实时流式传输方式，直接与显示终端交互，其余信息传输采用无线通信方式。
进一步，，步骤b所述的“相应数据库”主要包括地图数据库、环境态势数据库、小型机器人数据库、微型机器人数据库、飞行机器人数据库；其中，地图数据库，主要存储基础地形数据；环境态势数据库，主要存储环境温度、环境湿度、气体浓度、现场视频信息等；各机器人数据库，主要存储机器人类型及编号、经纬度坐标、测距信息、网络连接状态、移动速度、动力监控信息等。
进一步，步骤c中所述的“服务”，主要包括MapService、GeometryService、FeatureService、StreamService；其中服务类型为MapService，则主要是对图片进行分级、切片操作，并通过渲染并缓存返回服务操作的结果；服务类型为GeometryService，则主要是在态势图标绘几何图形，并根据服务参数获得的经纬度和坐标系类型，进行测距和面积量算等操作；服务类型为FeatureService，则主要进行web上的数据维护，提供在态势图上要显示的要素符号，并支持要素的添加、删除、编辑等操作；服务类型为StreamService，则主要是支持对实时动态数据的监测。
进一步，步骤d中所述的“选择的监控类型及编号”，是指步骤c所述的服务经发布后，生成相应的图层及对应的URL，每个监控对象绑定这样一个URL，选择监控类型及编号，即通过访问服务URL的方式，获取其对应的服务类型和图层。
进一步，步骤d中所述的“图层叠加”，是指依据监控对象绑定的URL，将其相应的图层分别加载在地图上，显示终端是不同图层进行叠加的综合效果；图层叠加包括以下步骤：
I、首先，将ArcGIS地图叠放在底层，同时可以设置其初始化显示时的缩放级别；
II、其次，将包含铁路、建筑物、水域、公路等信息的地图以切片图层的方式加载在地图上；
III、接着，通过要素标绘操作，将环境要素等要素符号以要素图层的方式加载在地图上；
IV、最后，通过监听机器人动态操作，将机器人实时动态情况以流服务图层的方式加载在地图上；同时，机器人的属性框中可以显示各个时刻的属性和传输的视频情况。
与现有技术相比，本发明的技术方案具有如下优点：1、本发明利用机器人的危机现场可达性、搭载传感器多源性等采集现场态势信息，使信息的采集更全面、更及时、更高效；2、借助ArcGIS服务器对相关态势信息分析及处理，环境等静态信息以要素服务层加载在地图上，机器人等动态要素以流服务层加载在地图上，同时要素的属性框中实时显示其各个时刻的属性，视频以流媒体的方式实时传送在显示终端，使信息的显示更全面、更直观、更形象、更实时；3、本发明提供了机器人感知信息终端到显示终端的信息通路，提高了信息采集、集成及显示的高效性。
附图说明
图1为本发明实施例的工作流程图；
图2为本发明实施例的静态信息标绘及显示方法的工作流程图；
图3为本发明实施例的Geoevent服务器1的工作流程图；
图4为本发明实施例的机器人信息显示流程图。
图中：应机器人1、数据库2、GIS平台3、Web应用服务器4、显示终端5、定位信息6、自身参数信息8、环境信息9、ArcGIS服务器10、Geoevent服务器11。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
如图1所示，本实施例所提供的一种基于机器人感知信息的态势标绘系统，包括应机器人1、数据库2、GIS平台3、Web应用服务器4及显示终端5，所述机器人1分别与数据库2和显示终端5连接，所述数据库2与显示终端5之间依次连接有GIS平台3、Web应用服务器4，所述机器人1内包含有定位信息6、视频信息7、自身参数信息8及环境信息9，所述视频信息7依据实时流传输方式，直接与显示终端5交互，所述定位信息6、自身参数信息8及环境信息9通过无线通信方式传输并经过筛选、格式转换后存储到相应的数据库2中，所述GIS平台3包括ArcGIS服务器10和Geoevent服务器11，所述Geoevent服务器11分别与数据库2和Web应用服务器4单向连接，所述ArcGIS服务器10分别与所述数据库2和Web应用服务器4双向连接。
本实施例所提供的一种基于机器人感知信息的态势标绘系统，其机器人1终端感知现场信息，主要包括定位信息6、视频信息7、自身参数信息8及环境信息9等，其中视频信息7依据实时流传输方式，直接与显示终端5交互，其余信息通过无线通信方式传输并经过筛选、格式转换后存储到相应的地图数据库、环境态势数据库和机器人1数据库2中；利用ArcGIS服务器10和GeoEvent服务器11，将MapService、GeometryService、FeatureService、StreamService等不同服务类型发布到Web应用服务器4，即将数字化信息转化为不同类型的图形化信息；通过REST服务访问方式，在显示终端5上，以“图层叠加”的方式将基础地图、环境态势信息、机器人1信息等标绘及显示出来。
本实施例所提供的一种基于机器人感知信息的显示方法，包括如下步骤，
a、将机器人1通过自身携带的传感器感知现场信息，并将这些信息传输到系统中；
b、将上述信息通过筛选、格式转换后存储到相应数据库2中；c、根据ArcGIS服务组件，发布所需要的服务；
d、对数据进行监控，并依据选择的监控类型及编号，根据地理信息，采用图层叠加的方式，将感知信息显示在显示终端5上；
步骤a中的机器人1为感知端，其先借助其携带的温、湿度传感器等感知现场环境信息9，再借助其携带的红外线传感器等感知现场生命体征信息，然后借助其携带的摄像头等采集现场视频信息7，最后借助其携带的GPS模块等感知位置信息和自身参数信息8等；步骤a中视频信息7依据实时流式传输方式，直接与显示终端5交互，其余信息传输采用无线通信方式；步骤b所述的“相应数据库2”主要包括地图数据库、环境态势数据库、小型机器人数据库、微型机器人数据库、飞行机器人数据库；其中，地图数据库，主要存储基础地形数据；环境态势数据库，主要存储环境温度、环境湿度、气体浓度、现场视频信息7等；各机器人数据库，主要存储机器人类型及编号、经纬度坐标、测距信息、网络连接状态、移动速度、动力监控信息等；步骤c中所述的“服务”，主要包括MapService、GeometryService、FeatureService、StreamService；其中服务类型为MapService，则主要是对图片进行分级、切片操作，并通过渲染并缓存返回服务操作的结果；服务类型为GeometryService，则主要是在态势图标绘几何图形，并根据服务参数获得的经纬度和坐标系类型，进行测距和面积量算等操作；服务类型为FeatureService，则主要进行web上的数据维护，提供在态势图上要显示的要素符号，并支持要素的添加、删除、编辑等操作；服务类型为StreamService，则主要是支持对实时动态数据的监测；步骤d中所述的“选择的监控类型及编号”，是指步骤c所述的服务经发布后，生成相应的图层及对应的URL，每个监控对象绑定这样一个URL，选择监控类型及编号，即通过访问服务URL的方式，获取其对应的服务类型和图层；步骤d中所述的“图层叠加”，是指依据监控对象绑定的URL，将其相应的图层分别加载在地图上，显示终端5是不同图层进行叠加的综合效果；图层叠加包括以下步骤：I、首先，将ArcGIS地图叠放在底层，同时可以设置其初始化显示时的缩放级别；II、其次，将包含铁路、建筑物、水域、公路等信息的地图以切片图层的方式加载在地图上；III、接着，通过要素标绘操作，将环境要素等要素符号以要素图层的方式加载在地图上；IV、最后，通过监听机器人1动态操作，将机器人实时动态情况以流服务图层的方式加载在地图上；同时，机器人的属性框中可以显示各个时刻的属性和传输的视频情况。
具体的讲，本发明的静态信息标绘及显示方法，如图2所示，包括以下步骤：
(1)在客户端安装数据库，例如SQL Server数据库，同时安装并配置空间数据库，建立空间数据引擎，为要素图层中从服务器返回的属性数据、空间数据的存储做准备；(2)在上述空间数据库中创建新要素，并自定义设置新要素的类型(点要素、线要素或面要素)、属性信息(经纬度、时间等字段及精度)、参考坐标系等；(3)自定义配置新要素的符号大小及类型，符号类型设置为symbol要素(点、线或面)或picture要素(加载需要的图片)；(4)通过ArcGIS服务器10将设置好的新要素发布到Web应用服务器4上，得到相应的URL地址，URL地址对应要素服务图层；(5)在显示终端5，要素编辑栏中的要素通过REST访问上述URL地址，点击相应要素，在态势图上进行增加、删除、编辑、移动操作。
本发明借助GeoEvent服务器11，将机器人1感知的动态信息实时显示在显示终端5，如图3所示，该方法包括以下步骤：(1)在GeoEvent服务器11中，新建GeoEvent定义或从以注册的ArcGIS服务器10中导入GeoEvent定义，GeoEvent定义是注册要素的字段，使其与发布的机器人要素图层连接；(2)建立GeoEvent服务器11的
输入连接器连接方式，设置输入方式为“从TCP Socket客户端输入“，并对其进行配置，主要是设置服务器监听的端口号、GeoEvent定义的名称，经纬度对应的X、Y坐标及参考坐标系；(3)建立GeoEvent服务器11的输出连接器连接方式，设置为“输送要素到流服务”，并对其进行配置，主要是新建并确定流服务的名称，得到对应的流服务层的URL；(4)新建一个GeoEvent服务，用于建立输入和输出的连接，完成GeoEvent服务器11中整个信息传输的通路；(5)设置Socket客户端的端口号，与GeoEvent服务器11的输入端端口号保持一致，并将机器人1动态数据通过Socket客户端，向GeoEvent服务器11的输入端传送；(6)在显示终端5，通过访问上述的流服务URL，将机器人1的路径信息等动态显示在web浏览器上。
机器人1信息显示流程的说明：如图4所示，其步骤如下：
(1)通过“启动监听”按钮，打开数据库2向输入连接器传输数据的开关，即赋予图层相关的数据信息；(2)“选择机器人1编号”，即选择一个URL，同时也是选择一个图层；(3)“点击机器人1编号”，及通过addLayer的方式添加其对应的图层，显示效果就是在态势图上动态显示机器人1的位置变化；(4)选择“显示属性”，则点击该机器人图标，弹出的属性框中既有机器人1本体信息(例如其电量信息)，又可以通过访问视频URL，显示视频信息。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种基于机器人感知信息的态势标绘系统，其特征在于，包括应机器人(1)、数据库(2)、GIS平台(3)、Web应用服务器(4)及显示终端(5)，所述机器人(1)分别与数据库(2)和显示终端(5)连接，所述数据库(2)与显示终端(5)之间依次连接有GIS平台(3)、Web应用服务器(4)。
2.根据权利要求1所述的一种基于机器人感知信息的态势标绘系统，其特征在于，所述机器人(1)内包含有定位信息(6)、视频信息(7)、自身参数信息(8)及环境信息(9)，所述视频信息(7)依据实时流传输方式，直接与显示终端(5)交互，所述定位信息(6)、自身参数信息(8)及环境信息(9)通过无线通信方式传输并经过筛选、格式转换后存储到相应的数据库(2)中。
3.根据权利要求1所述的一种基于机器人感知信息的态势标绘系统，其特征在于，所述GIS平台(3)包括ArcGIS服务器(10)和Geoevent服务器(11)，所述Geoevent服务器(11)分别与数据库(2)和Web应用服务器(4)单向连接，所述ArcGIS服务器(10)分别与所述数据库(2)和Web应用服务器(4)双向连接。
4.一种基于机器人感知信息的显示方法，其特征在于，包括如下步骤，
a、将机器人(1)通过自身携带的传感器感知现场信息，并将这些信息传输到系统中；
b、将上述信息通过筛选、格式转换后存储到相应数据库(2)中；c、根据ArcGIS服务组件，发布所需要的服务；
d、对数据进行监控，并依据选择的监控类型及编号，根据地理信息，采用图层叠加的方式，将感知信息显示在显示终端(5)上。
5.根据权利要求4所述的一种基于机器人感知信息的显示方法，其特征在于，步骤a中的机器人(1)为感知端，其先借助其携带的温、湿度传感器等感知现场环境信息(9)，再借助其携带的红外线传感器等感知现场生命体征信息，然后借助其携带的摄像头等采集现场视频信息(7)，最后借助其携带的GPS模块等感知位置信息和自身参数信息(8)等。
6.根据权利要求5所述的一种基于机器人感知信息的显示方法，其特征在于，步骤a中视频信息(7)依据实时流式传输方式，直接与显示终端(5)交互，其余信息传输采用无线通信方式。
7.根据权利要求4所述的一种基于机器人感知信息的显示方法，其特征在于，步骤b所述的“相应数据库(2)”主要包括地图数据库、环境态势数据库、小型机器人数据库、微型机器人数据库、飞行机器人数据库；其中，地图数据库，主要存储基础地形数据；环境态势数据库，主要存储环境温度、环境湿度、气体浓度、现场视频信息(7)等；各机器人数据库，主要存储机器人类型及编号、经纬度坐标、测距信息、网络连接状态、移动速度、动力监控信息等。
8.根据权利要求4所述的一种基于机器人感知信息的显示方法，其特征在于，步骤c中所述的“服务”，主要包括MapService、GeometryService、FeatureService、StreamService；其中服务类型为MapService，则主要是对图片进行分级、切片操作，并通过渲染并缓存返回服务操作的结果；服务类型为GeometryService，则主要是在态势图标绘几何图形，并根据服务参数获得的经纬度和坐标系类型，进行测距和面积量算等操作；服务类型为FeatureService，则主要进行web上的数据维护，提供在态势图上要显示的要素符号，并支持要素的添加、删除、编辑等操作；服务类型为StreamService，则主要是支持对实时动态数据的监测。
9.根据权利要求4所述的一种基于机器人感知信息的显示方法，其特征在于，步骤d中所述的“选择的监控类型及编号”，是指步骤c所述的服务经发布后，生成相应的图层及对应的URL，每个监控对象绑定这样一个URL，选择监控类型及编号，即通过访问服务URL的方式，获取其对应的服务类型和图层。
10.根据权利要求9所述的一种基于机器人感知信息的显示方法，其特征在于，步骤d中所述的“图层叠加”，是指依据监控对象绑定的URL，将其相应的图层分别加载在地图上，显示终端(5)是不同图层进行叠加的综合效果；图层叠加包括以下步骤：
I、首先，将ArcGIS地图叠放在底层，同时可以设置其初始化显示时的缩放级别；
II、其次，将包含铁路、建筑物、水域、公路等信息的地图以切片图层的方式加载在地图上；
III、接着，通过要素标绘操作，将环境要素等要素符号以要素图层的方式加载在地图上；
IV、最后，通过监听机器人(1)动态操作，将机器人实时动态情况以流服务图层的方式加载在地图上；同时，机器人的属性框中可以显示各个时刻的属性和传输的视频情况。
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