CN110864678A - 无人测绘机gps坐标自动测绘方法以及系统 - Google Patents

无人测绘机gps坐标自动测绘方法以及系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及无人测绘机技术领域，提供了：一种无人测绘机GPS坐标自动测绘方法，包括如下步骤：S1，采集三维影像数据、经纬度数据、高度数据和无人测绘机的位置；S2，采用校准模块对采集到的经纬度数据进行校准操作；S3，采用坐标绘制模块根据采集到的三维影像数据、无人测绘机的高度数据、无人测绘机的位置以及经过校准模块校准过后的经纬度数据绘制目标区域GPS坐标。还提供一种无人测绘机GPS坐标自动测绘系统，其特征在于：包括三维扫描模块、经纬度采集模块、高度采集模块、定位模块、校准模块以及坐标绘制模块。本发明通过校准模块采用拉回较大偏移的GPS经纬度的校准的方式，可减少GPS经纬度坐标的偏移，提高GPS定位的准确度和里程的精准度。

Description

无人测绘机GPS坐标自动测绘方法以及系统
技术领域
本发明涉及无人测绘机技术领域，具体为一种无人测绘机GPS坐标自动测绘方法以及方法。
背景技术
测绘就是测量和绘图。以计算机技术、光电技术、网络通讯技术、空间科学、信息科学为基础，以全球导航卫星定位系统(GNSS)、遥感(RS)、地理信息系统(GIS)为技术核心，将地面已有的特征点和界线通过测量手段获得反映地面现状的图形和位置信息，供工程建设的规划设计和行政管理之用。然而，现有无人测绘机GPS坐标无法进行精确校准；同时，对GPS坐标噪声目前的去噪方法还不能剔除存在于低频中的有色噪声，并且即使削弱了噪声的强度，依然不能准确获得噪声振幅的估值，尤其是残留的有色噪声。
发明内容
本发明的目的在于提供一种无人测绘机GPS坐标自动测绘方法以及方法，至少可以解决现有技术中的部分缺陷。
为实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：一种无人测绘机GPS坐标自动测绘方法，包括如下步骤：
S1，采集测绘目标区域的三维影像数据，同时采用GPS模块采集所述测绘目标区域的经纬度数据，还采集无人测绘机的高度数据和采用定位模块对所述无人测绘机的位置进行定位；
S2，采用校准模块对采集到的经纬度数据进行校准操作；
S3，采用坐标绘制模块根据采集到的三维影像数据、无人测绘机的高度数据、无人测绘机的位置以及经过所述校准模块校准过后的经纬度数据绘制目标区域GPS坐标。
进一步，具体的校准步骤为：
S20，通过所述定位模块采集的与所述GPS模块采集时刻对应的位置的GPS经纬度坐标；
S21，利用当前采集时刻对应的当前位置的GPS经纬度坐标和与所述当前位置相邻的上一采集时刻对应的第一位置的GPS经纬度坐标，计算所述当前位置和所述第一位置之间的距离，判断所述距离是否大于预设阈值；
S22，若判断为是，则将获取的定位模块采集的与所述当前位置相邻的下一采集时刻对应的位置作为第二位置；在所述当前位置、所述第一位置和所述第二位置组成的几何角的等角线上选取第三位置；将所述第三位置的GPS经纬度坐标作为校准后的所述当前位置的GPS经纬度坐标。
进一步，在所述S1步骤后，采用去噪模块对采集的无人测绘机的位置的坐标数据进行去噪处理。
进一步，具体的去噪处理步骤为：
S10，通过数据处理程序获得GPS坐标时间序列的残差序列，估计出残差序列中白噪声的方差；根据白噪声的方差模拟出白噪声；将模拟白噪声以及残差序列同时进行小波分解；
S11，获取模拟白噪声的小波系数的信息熵以及残差序列的小波系数的信息熵；
S12，根据模拟白噪声的小波系数的信息熵以及残差序列的小波系数的信息熵，获得有色噪声的小波系数的信息熵：根据有色噪声的小波系数的信息熵获得有色噪声小波系数；
S13，将有色噪声的小波系数重构，获得有色噪声；将GPS坐标时间序列减去获得的有色噪声，最终得到不受有色噪声影响的时间序列。
进一步，在所述S10步骤中，获得一组GPS干净的坐标时间序列，根据运动模型以及坐标时间序列获得坐标残差序列，利用极大似然估计法分析坐标时间序列的最佳噪声组合模型，并估计出白噪声的方差。
进一步，在所述S12步骤中，分别利用离散小波变换和小波包变换同时对模拟白噪声以及残差序列进行小波分解。
进一步，采用无线控制模块对所述无人测绘机进行无线远程遥控。
进一步，采用存储模块存储采集的三维影像数据、无人测绘机的高度数据、无人测绘机的位置、经过所述校准模块校准过后的经纬度数据以及绘制的目标区域GPS坐标。
进一步，采用显示模块显示采集的三维影像数据、无人测绘机的高度数据、无人测绘机的位置、经过所述校准模块校准过后的经纬度数据以及绘制的目标区域GPS坐标。
本发明实施例提供另一种技术方案：一种无人测绘机GPS坐标自动测绘系统，其特征在于：包括三维扫描模块、经纬度采集模块、高度采集模块、定位模块、校准模块以及坐标绘制模块，
所述三维扫描模块，用于采集测绘目标区域的三维影像数据；
所述经纬度采集模块，用于采用GPS模块采集所述测绘目标区域的经纬度数据；
所述高度采集模块，用于采集无人测绘机的高度数据；
所述定位模块，用于对所述无人测绘机的位置进行定位；
所述校准模块，用于对采集到的经纬度数据进行校准操作；
所述坐标绘制模块，用于根据采集到的三维影像数据、无人测绘机的高度数据、无人测绘机的位置以及经过所述校准模块校准过后的经纬度数据绘制目标区域GPS坐标。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：通过校准模块采用拉回较大偏移的GPS经纬度的校准的方式，可减少GPS经纬度坐标的偏移，提高GPS定位的准确度和里程的精准度，且校准过程中是根据当前位置与前一采集时刻对应的位置的距离差进行的判定，适用于任何的路线和场所，具有普适性；同时，通过去噪模块有效去除了GPS坐标时间序列中有色噪声的影响；对于剩余的仅受白噪声影响的坐标时间序列，利用普通最小二乘即可获得准确的测站运动参数；采用离散小波变换以及小波包变换对GPS坐标残差序列进行分解，获得的有色噪声顾及了其在不同频带(包括高频)上的特征，与原始的有色噪声在时域以及频域上更加接近，提高坐标准确性。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种无人测绘机GPS坐标自动测绘方法的步骤流程图；
图2为本发明实施例提供的一种无人测绘机GPS坐标自动测绘方法的系统结构框图；
附图标记中：1-电源模块；2-三维扫描模块；3-经纬度采集模块；4-高度采集模块；5-主控模块；6-无线遥控模块；7-校准模块；8-定位模块；9-去噪模块；10-坐标绘制模块；11-存储模块；12-显示模块。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1，本发明实施例提供一种无人测绘机GPS坐标自动测绘方法，包括如下步骤：S1，采集测绘目标区域的三维影像数据，同时采用GPS模块采集所述测绘目标区域的经纬度数据，还采集无人测绘机的高度数据和采用定位模块对所述无人测绘机的位置进行定位；S2，采用校准模块对采集到的经纬度数据进行校准操作；S3，采用坐标绘制模块根据采集到的三维影像数据、无人测绘机的高度数据、无人测绘机的位置以及经过所述校准模块校准过后的经纬度数据绘制目标区域GPS坐标。优选的，具体的校准步骤为：S20，通过所述定位模块采集的与所述GPS模块采集时刻对应的位置的GPS经纬度坐标；S21，利用当前采集时刻对应的当前位置的GPS经纬度坐标和与所述当前位置相邻的上一采集时刻对应的第一位置的GPS经纬度坐标，计算所述当前位置和所述第一位置之间的距离，判断所述距离是否大于预设阈值；S22，若判断为是，则将获取的定位模块采集的与所述当前位置相邻的下一采集时刻对应的位置作为第二位置；在所述当前位置、所述第一位置和所述第二位置组成的几何角的等角线上选取第三位置；将所述第三位置的GPS经纬度坐标作为校准后的所述当前位置的GPS经纬度坐标。其中，所述几何角以所述第一位置为顶点，分别以所述第一位置和所述当前位置之间的连线以及所述第一位置和所述第二位置之间的连线为边；所述第三位置和所述第一位置的距离等于所述预设阈值。通过校准模块采用拉回较大偏移的GPS经纬度的校准的方式，可减少GPS经纬度坐标的偏移，提高GPS定位的准确度和里程的精准度，且校准过程中是根据当前位置与前一采集时刻对应的位置的距离差进行的判定，适用于任何的路线和场所，具有普适性。
作为本发明实施例的优化方案，在所述S1步骤后，采用去噪模块对采集的无人测绘机的位置的坐标数据进行去噪处理。优选的，具体的去噪处理步骤为：S10，通过数据处理程序获得GPS坐标时间序列的残差序列，估计出残差序列中白噪声的方差；根据白噪声的方差模拟出白噪声；将模拟白噪声以及残差序列同时进行小波分解；S11，获取模拟白噪声的小波系数的信息熵以及残差序列的小波系数的信息熵；S12，根据模拟白噪声的小波系数的信息熵以及残差序列的小波系数的信息熵，获得有色噪声的小波系数的信息熵：根据有色噪声的小波系数的信息熵获得有色噪声小波系数；S13，将有色噪声的小波系数重构，获得有色噪声；将GPS坐标时间序列减去获得的有色噪声，最终得到不受有色噪声影响的时间序列。通过去噪模块有效去除了GPS坐标时间序列中有色噪声的影响。
进一步优化上述方案，在所述S10步骤中，获得一组GPS干净的坐标时间序列，根据运动模型以及坐标时间序列获得坐标残差序列，利用极大似然估计法分析坐标时间序列的最佳噪声组合模型，并估计出白噪声的方差。对于剩余的仅受白噪声影响的坐标时间序列，利用普通最小二乘即可获得准确的测站运动参数。
进一步优化上述方案，在所述S12步骤中，分别利用离散小波变换和小波包变换同时对模拟白噪声以及残差序列进行小波分解。噪声影响的坐标时间序列，利用普通最小二乘即可获得准确的测站运动参数；采用离散小波变换以及小波包变换对GPS坐标残差序列进行分解，获得的有色噪声顾及了其在不同频带(包括高频)上的特征，与原始的有色噪声在时域以及频域上更加接近，提高坐标准确性。
作为本发明实施例的优化方案，采用无线控制模块对所述无人测绘机进行无线远程遥控。
作为本发明实施例的优化方案，采用存储模块存储采集的三维影像数据、无人测绘机的高度数据、无人测绘机的位置、经过所述校准模块校准过后的经纬度数据以及绘制的目标区域GPS坐标。
作为本发明实施例的优化方案，采用显示模块显示采集的三维影像数据、无人测绘机的高度数据、无人测绘机的位置、经过所述校准模块校准过后的经纬度数据以及绘制的目标区域GPS坐标。
请参阅图2，本发明实施例提供一种无人测绘机GPS坐标自动测绘系统，包括三维扫描模块、经纬度采集模块、高度采集模块、定位模块、校准模块以及坐标绘制模块。除此以外，还包括电源模块、主控模块、无线遥控模块、去噪模块、存储模块以及显示模块。其中，所述三维扫描模块，与主控模块连接，用于通过三维激光扫描仪采集测绘目标区域的三维影像数据；所述经纬度采集模块，与主控模块连接，用于采用GPS模块采集所述测绘目标区域的经纬度数据；所述高度采集模块，用于通过测距仪采集无人测绘机的高度数据；所述定位模块，用于通过GPS定位器对所述无人测绘机的位置进行定位；所述校准模块，用于通过校准程序对采集到的经纬度数据进行校准操作；所述坐标绘制模块，用于通过绘制程序根据采集到的三维影像数据、无人测绘机的高度数据、无人测绘机的位置以及经过所述校准模块校准过后的经纬度数据绘制目标区域GPS坐标；所述电源模块，与主控模块连接，用于为无人测绘机GPS坐标自动测绘系统供电；所述主控模块，与电源模块、三维扫描模块、经纬度采集模块、高度采集模块、无线遥控模块、校准模块、定位模块、去噪模块、坐标绘制模块、存储模块、显示模块连接，用于通过嵌入式单片机控制各个模块正常工作；所述无线遥控模块，与主控模块连接，用于通过无线发射器连接遥控器进行无线远程遥控测绘机；所述去噪模块，与主控模块连接，用于通过数据处理程序对采集的坐标数据进行去噪处理；所述存储模块，与主控模块连接，用于通过存储器存储采集的三维影像数据、经纬度、高度、测绘机位置、绘制的GPS坐标数据；所述显示模块，与主控模块连接，用于通过显示器显示采集的三维影像数据、经纬度、高度、测绘机位置、绘制的GPS坐标数据信息。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种无人测绘机GPS坐标自动测绘方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1，采集测绘目标区域的三维影像数据，同时采用GPS模块采集所述测绘目标区域的经纬度数据，还采集无人测绘机的高度数据和采用定位模块对所述无人测绘机的位置进行定位；
S2，采用校准模块对采集到的经纬度数据进行校准操作；
S3，采用坐标绘制模块根据采集到的三维影像数据、无人测绘机的高度数据、无人测绘机的位置以及经过所述校准模块校准过后的经纬度数据绘制目标区域GPS坐标。
2.如权利要求1所述的无人测绘机GPS坐标自动测绘方法，其特征在于，在所述S2步骤中，具体的校准步骤为：
S20，通过所述定位模块采集的与所述GPS模块采集时刻对应的位置的GPS经纬度坐标；
S21，利用当前采集时刻对应的当前位置的GPS经纬度坐标和与所述当前位置相邻的上一采集时刻对应的第一位置的GPS经纬度坐标，计算所述当前位置和所述第一位置之间的距离，判断所述距离是否大于预设阈值；
S22，若判断为是，则将获取的定位模块采集的与所述当前位置相邻的下一采集时刻对应的位置作为第二位置；在所述当前位置、所述第一位置和所述第二位置组成的几何角的等角线上选取第三位置；将所述第三位置的GPS经纬度坐标作为校准后的所述当前位置的GPS经纬度坐标。
3.如权利要求1所述的无人测绘机GPS坐标自动测绘方法，其特征在于：在所述S1步骤后，采用去噪模块对采集的无人测绘机的位置的坐标数据进行去噪处理。
4.如权利要求3所述的无人测绘机GPS坐标自动测绘方法，其特征在于，具体的去噪处理步骤为：
S10，通过数据处理程序获得GPS坐标时间序列的残差序列，估计出残差序列中白噪声的方差；根据白噪声的方差模拟出白噪声；将模拟白噪声以及残差序列同时进行小波分解；
S11，获取模拟白噪声的小波系数的信息熵以及残差序列的小波系数的信息熵；
S12，根据模拟白噪声的小波系数的信息熵以及残差序列的小波系数的信息熵，获得有色噪声的小波系数的信息熵：根据有色噪声的小波系数的信息熵获得有色噪声小波系数；
S13，将有色噪声的小波系数重构，获得有色噪声；将GPS坐标时间序列减去获得的有色噪声，最终得到不受有色噪声影响的时间序列。
5.如权利要求4所述的无人测绘机GPS坐标自动测绘方法，其特征在于，在所述S10步骤中，获得一组GPS干净的坐标时间序列，根据运动模型以及坐标时间序列获得坐标残差序列，利用极大似然估计法分析坐标时间序列的最佳噪声组合模型，并估计出白噪声的方差。
6.如权利要求4所述的无人测绘机GPS坐标自动测绘方法，其特征在于，在所述S12步骤中，分别利用离散小波变换和小波包变换同时对模拟白噪声以及残差序列进行小波分解。
7.如权利要求1所述的无人测绘机GPS坐标自动测绘方法，其特征在于：采用无线控制模块对所述无人测绘机进行无线远程遥控。
8.如权利要求1所述的无人测绘机GPS坐标自动测绘方法，其特征在于：采用存储模块存储采集的三维影像数据、无人测绘机的高度数据、无人测绘机的位置、经过所述校准模块校准过后的经纬度数据以及绘制的目标区域GPS坐标。
9.如权利要求1所述的无人测绘机GPS坐标自动测绘方法，其特征在于：采用显示模块显示采集的三维影像数据、无人测绘机的高度数据、无人测绘机的位置、经过所述校准模块校准过后的经纬度数据以及绘制的目标区域GPS坐标。
10.一种无人测绘机GPS坐标自动测绘系统，其特征在于：包括三维扫描模块、经纬度采集模块、高度采集模块、定位模块、校准模块以及坐标绘制模块，
所述三维扫描模块，用于采集测绘目标区域的三维影像数据；
所述经纬度采集模块，用于采用GPS模块采集所述测绘目标区域的经纬度数据；
所述高度采集模块，用于采集无人测绘机的高度数据；
所述定位模块，用于对所述无人测绘机的位置进行定位；
所述校准模块，用于对采集到的经纬度数据进行校准操作；
所述坐标绘制模块，用于根据采集到的三维影像数据、无人测绘机的高度数据、无人测绘机的位置以及经过所述校准模块校准过后的经纬度数据绘制目标区域GPS坐标。
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