CN109443360B - 一种基于多边形的车辆行驶轨迹生成及拼接方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种基于多边形的车辆行驶轨迹生成及拼接算法,包括车辆建模,所述车辆建模根据车身安装卫星定位天线的位置、车头朝向、车身宽度、天线高度的信息,建立施工车辆物理模型,根据车辆宽度动态设置车辆轨迹宽度;轨迹数据的初筛选模块,基于施工过程中采集的实时数据,由于各种外部环境的影响,会产生无效数据,通过轨迹初筛选条件,对此类无效数据进行过滤,分离出高精度卫星定位数据,剔除无效数据对轨迹构建的干扰,本发明构建车辆轨迹数据速度快,正确率高,能够有效反映压实施工压路机碾压遍数及碾压区域位置,满足了压实施工质量监测管理的要求。
Description
技术领域
本发明涉及基于多边形的施工车辆行驶轨迹生成模型算法,具体涉及到一种基于多边形的车辆行驶轨迹生成及拼接方法。
背景技术
在现代化机场、铁路、公路等大型基础设施工程建设中,施工车辆会产生大量轨迹数据,轨迹数据能够有效反映施工状况及施工质量,如通过轨迹遍数反映压实质量等。因此,通过施工车辆行驶路线生成轨迹模型,对轨迹模型拼接、简化,最终能够直观可视化,是数字化施工、监测的关键技术,轨迹的成果数据也是后期施工质量分析的重要依据。现有的施工车辆轨迹数据处理方式,多针对于轨迹数据的直接绘制,当轨迹数据量大,轨迹复杂时,还存在轨迹生成慢、绘制效率低、轨迹中断和施工结果不直观等的缺点。目前数字施工产品中的实时轨迹及成果轨迹计算、处理、展示方法并不完善,并没有从实质上减轻用户的作业强度,提升作业效率,提高自动化及智能化程度。
发明内容
为了解决上述不足的缺陷,本发明提供了一种基于多边形的车辆行驶轨迹生成及拼接方法,本发明利用卫星定位数据及车身参数,通过轨迹的建立、简化、拼接,最终生成施工车辆实时及成果轨迹的展示。解决了目前数字施工对于施工车辆轨迹生成慢、绘制效率低、轨迹中断的不足。本方法基于北斗卫星定位获取施工车辆定位信息,轨迹模型计算精度满足市场需求,提高了作业的自动化程序,为数字化施工质量监测、分析、管理提供了重要的数据保障。
本发明提供了一种基于多边形的车辆行驶轨迹生成及拼接方法,包括车辆建模,所述车辆建模根据车身安装卫星定位天线的位置、车头朝向、车身宽度、天线高度的信息,建立施工车辆物理模型,根据车辆宽度动态设置车辆轨迹宽度;轨迹数据的初筛选模块,基于施工过程中采集的实时数据,由于各种外部环境的影响,会产生无效数据,通过轨迹初筛选条件,对此类无效数据进行过滤,分离出高精度卫星定位数据,剔除无效数据对轨迹构建的干扰;方位角中心点解算模块,根据车身物理模型信息,结合高精度卫星定位数据,车辆安装卫星定位天线中心点坐标,根据车辆宽度及方位角计算前后两组轨迹边界GPS点坐标,判断两组GPS点是否出现倒转,如果是则会出现交叉三角形,交换GPS位置点顺序,进行后续计算。
上述的拼接算法,其中,还包括构建轨迹多边形单元模块,根据上述处理后的两组GPS坐标点,构建轨迹多边形单元,进行自相交判断,如果新构造的轨迹单元出现自相交的情况,则清空正在拼接的轨迹数据集,没有自相交则进行轨迹多边形拼接。
上述的拼接算法,其中,还包括轨迹拼接模块:将经过自相交检查的轨迹单元进行能否相连判断,如果能相连,则进行拼接处理,将轨迹单元中的后两个点点插入到轨迹多边形集合中;如果不能相连,则将轨迹单元作为新的轨迹保存到轨迹集合中。
上述的拼接算法,其中,将拼接后的轨迹数据及新建的轨迹数据插入到轨迹数据集中,等待绘制功能模块读取数据集进行绘制。
上述的拼接算法,其中,通过压实客户端系统可以提供历史及实时轨迹绘制两种方式,对于历史轨迹数据,客户端向服务器发送请求,服务器发送历史轨迹数据并存入本地数据库,客户端读取数据库进行绘制;对于实时轨迹数据,客户端向服务器发送请求,服务器发送实时数据,客户端进行实时绘制。
上述的拼接算法,其中,通过筛选、建立、拼接、简化后得到最终绘制轨迹集,轨迹分层叠加,通过不同的颜色可以展示压实车辆碾压遍数信息,通过车辆图形位置可以得到车辆实时位置信息。
本发明提供了一种基于多边形的车辆行驶轨迹生成及拼接方法具有以下有益效果:1、本发明利用卫星定位数据及车身参数,通过轨迹的建立、简化、拼接,最终生成施工车辆实时及成果轨迹的展示。解决了目前数字施工对于施工车辆轨迹生成慢、绘制效率低、轨迹中断的不足。本方法基于北斗卫星定位获取施工车辆定位信息,轨迹模型计算精度满足市场需求,提高了作业的自动化程序,为数字化施工质量监测、分析、管理提供了重要的数据保障。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述,本发明及其特征、外形和优点将会变得更明显。在全部附图中相同的标记指示相同的部分。并未刻意按照比例绘制附图,重点在于示出本发明的主旨。
图1为本发明提供的一种基于多边形的车辆行驶轨迹生成及拼接方法工作流程示意图。
具体实施方式
在下文的描述中,给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而,对于本领域技术人员而言显而易见的是,本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中,为了避免与本发明发生混淆,对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。
为了彻底理解本发明,将在下列的描述中提出详细的步骤以及详细的结构,以便阐释本发明的技术方案。本发明的较佳实施例详细描述如下,然而除了这些详细描述外,本发明还可以具有其他实施方式。
参照图1所示,本发明提供的一种基于多边形的车辆行驶轨迹生成及拼接方法,包括车辆建模,所述车辆建模根据车身安装卫星定位天线的位置、车头朝向、车身宽度、天线高度的信息,建立施工车辆物理模型,根据车辆宽度动态设置车辆轨迹宽度;轨迹数据的初筛选模块,基于施工过程中采集的实时数据,由于各种外部环境的影响,会产生无效数据,通过轨迹初筛选条件,对此类无效数据进行过滤,分离出高精度卫星定位数据,剔除无效数据对轨迹构建的干扰;方位角中心点解算模块,根据车身物理模型信息,结合高精度卫星定位数据,车辆安装卫星定位天线中心点坐标,根据车辆宽度及方位角计算前后两组轨迹边界GPS点坐标,判断两组GPS点是否出现倒转,如果是则会出现交叉三角形,交换GPS位置点顺序,进行后续计算。
本发明一优选而非限制的实施例中,还包括构建轨迹多边形单元模块,根据上述处理后的两组GPS坐标点,构建轨迹多边形单元,进行自相交判断,如果新构造的轨迹单元出现自相交的情况,则清空正在拼接的轨迹数据集,没有自相交则进行轨迹多边形拼接。
本发明一优选而非限制的实施例中,还包括轨迹拼接模块:将经过自相交检查的轨迹单元进行能否相连判断,如果能相连,则进行拼接处理,将轨迹单元中的后两个点点插入到轨迹多边形集合中;如果不能相连,则将轨迹单元作为新的轨迹保存到轨迹集合中。
本发明一优选而非限制的实施例中,将拼接后的轨迹数据及新建的轨迹数据插入到轨迹数据集中,等待绘制功能模块读取数据集进行绘制。
本发明一优选而非限制的实施例中,通过压实客户端系统可以提供历史及实时轨迹绘制两种方式,对于历史轨迹数据,客户端向服务器发送请求,服务器发送历史轨迹数据并存入本地数据库,客户端读取数据库进行绘制;对于实时轨迹数据,客户端向服务器发送请求,服务器发送实时数据,客户端进行实时绘制。
本发明一优选而非限制的实施例中,通过筛选、建立、拼接、简化后得到最终绘制轨迹集,轨迹分层叠加,通过不同的颜色可以展示压实车辆碾压遍数信息,通过车辆图形位置可以得到车辆实时位置信息。
在本发明中,参照图1所示,车辆建模:根据车身安装卫星定位天线的位置、车头朝向、车身宽度、天线高度等信息,建立施工车辆物理模型,根据车辆宽度动态设置车辆轨迹宽度;轨迹数据的初筛选:施工过程中采集的实时数据,由于各种外部环境的影响,如无线信号丢失、传感器异常、卫星定位精度失准,施工车辆重启等,会产生无效数据,通过轨迹初筛选条件,对此类无效数据进行过滤,分离出高精度卫星定位数据,剔除无效数据对轨迹构建的干扰;方位角中心点解算:根据车身物理模型信息,结合高精度卫星定位数据,车辆安装卫星定位天线中心点坐标。根据车辆宽度及方位角计算前后两组轨迹边界GPS点坐标,判断两组GPS点是否出现倒转,如果是则会出现交叉三角形,交换GPS位置点顺序,进行后续计算;构建轨迹多边形单元:根据上述处理后的两组GPS坐标点,构建轨迹多边形单元。进行自相交判断。如果新构造的轨迹单元出现自相交的情况,则清空正在拼接的轨迹数据集,没有自相交则进行轨迹多边形拼接;轨迹拼接:将经过自相交检查的轨迹单元进行能否相连判断,如果能相连,则进行拼接处理,将轨迹单元中的后两个点点插入到轨迹多边形集合中;如果不能相连,则将轨迹单元作为新的轨迹保存到轨迹集合中;汇总数据到轨迹多边形集合:将拼接后的轨迹数据及新建的轨迹数据插入到轨迹数据集中,等待绘制功能模块读取数据集进行绘制;轨迹绘制种类:压实客户端系统可以提供历史及实时轨迹绘制两种方式,对于历史轨迹数据,客户端向服务器发送请求,服务器发送历史轨迹数据并存入本地数据库,客户端读取数据库进行绘制;对于实时轨迹数据,客户端向服务器发送请求,服务器发送实时数据,客户端进行实时绘制;轨迹绘制模式:通过筛选、建立、拼接、简化后得到最终绘制轨迹集。轨迹分层叠加,通过不同的颜色可以展示压实车辆碾压遍数信息等,通过车辆图形位置可以得到车辆实时位置信息。
在本发明中,本方法构建车辆轨迹数据速度快,正确率高,能够有效反映压实施工压路机碾压遍数及碾压区域位置,满足了压实施工质量监测管理的要求;本方法拼接轨迹能够有效解决轨迹数据杂乱的问题,可对轨迹快速筛选拼接,满足了压实施工质量监测管理的要求;本方法极大地减少了轨迹数据操作对人工干预的依赖,以较少的参数配置实现了轨迹数据构建、拼接自动化处理,为压实施工质量可视化监测提供了坚实的数据基础。
本发明提出的基于多边形的车辆行驶轨迹生成及拼接算法,应用于压实智能监控系统案例,它能够方便用户高效、高质、快速的完成压实作业,减少不必要操作及人力输出。本系统包括终端,服务端及客户端。终端卫星接收机及传感器装载在压路机等施工车辆上,接收卫星定位信息、温度、加速度等信息;收集后定时向服务端发送,服务端接收数据、解析计算数据,提供网络服务;客户端向服务器发送请求,服务端发送GPS位置数据及计算成果数据,客户端根据服务端发送的数据进行绘制,本文提出的算法即用于客户端轨迹数据的绘制。
在本发明方法中,车辆模型数据是基础数据,在施工车辆上安装设备时,需测试相关参数,建立车辆物理模型。根据车身安装卫星定位天线的位置、车身宽度、天线高度等信息,建立施工车辆物理模型,物理模型解算精度达到2cm以内。车辆模型数据用于解算车头朝向、地表高程、轨迹计算等;施工过程中采集的实时数据,由于各种外部环境的影响,如无线信号丢失、传感器异常、卫星定位精度失准等,会产生无效数据。对于卫星定位数据,只有固定状态的数据参与分析计算,其它状态的数据不参与分析计算;对于移动距离过小的数据,认为车辆停止,数据不作计算处理;对于传感器数据,进行数据阈值过滤。对此类无效数据进行过滤,分离出高精度卫星定位数据,剔除无效数据对轨迹数据集构建造成的干扰。本算法在数据筛选阶段主要将两个GPS点的间隔时间及间隔距离作为判断条件;对于两个连续的施工数据,如果卫星定位距离在阈值范围内,则产生轨迹,在轨迹覆盖范围内的地表单元格,以单元格中心与轨迹两端的距离为权重,进行线性插值,创建虚拟数据,增强数据连续性;提取实时数据中的压实施工车辆数据,进行时间排序、按车辆分组处理,提取每台车辆的有序数据。根据车辆模型,计算车头朝向,获取车辆宽度,由有效数据逐点计算多边形生成车辆轨迹,并与前次轨迹进行拼接检测,当检测可以拼接时,进行轨迹拼接,当不可拼接时,作为一段新的轨迹。将拼接及新生成的多边形轨迹数据存入轨迹数据集;对于拼接简化后的轨迹数据集,绘制方式可以定制化配置,颜色采用目标值、最大最小值、步长等多个指标结合的方式生成色带,根据需要表达的变量配置轨迹颜色,如碾压遍数,CMV值(压实度)等。最终方便用户生成压实遍数颜色配置,方便定制监测管理;对于绘制后的成果轨迹数据,采用LOD(细节层次模型)进行展示,及不同的缩放比例显示不同的内容,在小比例尺下通过栅格单元缩略显示轨迹单元格的颜色变化,在大比例尺下则显示为拼接简化后的多边形轨迹,采用这种模式能够提升渲染效率,满足在观察整体变化的同时,能够观察局部细节。
以上对本发明的较佳实施例进行了描述。需要理解的是,本发明并不局限于上述特定实施方式,其中未尽详细描述的设备和结构应该理解为用本领域中的普通方式予以实施;任何熟悉本领域的技术人员,在不脱离本发明技术方案范围情况下,都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰,或修改为等同变化的等效实施例,这并不影响本发明的实质内容。因此,凡是未脱离本发明技术方案的内容,依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰,均仍属于本发明技术方案保护的范围内。
Claims (4)
1.一种基于多边形的车辆行驶轨迹生成及拼接方法,其特征在于,包括车辆建模,所述车辆建模根据车身安装卫星定位天线的位置、车头朝向、车身宽度、天线高度的信息,建立施工车辆物理模型,根据车辆宽度动态设置车辆轨迹宽度;轨迹数据的初筛选模块,基于施工过程中采集的实时数据,由于各种外部环境的影响,会产生无效数据,通过轨迹初筛选条件,对此类无效数据进行过滤,分离出高精度卫星定位数据,剔除无效数据对轨迹构建的干扰;方位角中心点解算模块,根据车身物理模型信息,结合高精度卫星定位数据,解算车辆安装卫星定位天线中心点坐标,根据车辆宽度及方位角计算前后两组轨迹边界GPS点坐标,判断两组GPS点是否出现倒转,如果是则会出现交叉三角形,交换GPS位置点顺序,进行后续计算,还包括构建轨迹多边形单元模块,根据处理后的两组GPS坐标点,构建轨迹多边形单元,进行自相交判断,如果新构造的轨迹单元出现自相交的情况,则清空正在拼接的轨迹数据集,没有自相交则进行轨迹多边形拼接,还包括轨迹拼接模块:将经过自相交检查的轨迹单元进行能否相连判断,如果能相连,则进行拼接处理,将轨迹单元中的后两个点插入到轨迹多边形集合中;如果不能相连,则将轨迹单元作为新的轨迹保存到轨迹集合中。
2.如权利要求1所述的一种基于多边形的车辆行驶轨迹生成及拼接方法,其特征在于,将拼接后的轨迹数据及新建的轨迹数据插入到轨迹数据集中,等待绘制功能模块读取数据集进行绘制。
3.如权利要求2所述的一种基于多边形的车辆行驶轨迹生成及拼接方法,其特征在于,通过压实客户端系统提供历史及实时轨迹绘制两种方式,对于历史轨迹数据,客户端向服务器发送请求,服务器发送历史轨迹数据并存入本地数据库,客户端读取数据库进行绘制;对于实时轨迹数据,客户端向服务器发送请求,服务器发送实时数据,客户端进行实时绘制。
4.如权利要求3所述的一种基于多边形的车辆行驶轨迹生成及拼接方法,其特征在于,通过筛选、建立、拼接、简化后得到最终绘制轨迹集,轨迹分层叠加,通过不同的颜色展示压实车辆碾压遍数信息,通过车辆图形位置得到车辆实时位置信息。
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CN109443360A (zh) | 2019-03-08 |
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