CN111818016B - 一种基于接口技术实现三维空间精准定位的方法和系统 - Google Patents

一种基于接口技术实现三维空间精准定位的方法和系统 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种基于接口技术实现三维空间精准定位的方法，包括以下步骤：S1：应用终端和展示终端在通信接口模块上进行登录匹配；S2：应用终端或展示终端向通信接口模块发送信息；S3：通信接口模块接收信息并对信息进行处理；S4：通信接口模块将处理后的信息转发到展示终端或应用终端；S5：应用终端和展示终端进行三维交互；S6：应用终端和展示终端退出登录，交互结束。本发明还提供一种应用以上方法的系统，包括若干个应用终端、通信接口模块、若干个展示终端、存储模块和转角坐标换算模块。本发明提供一种基于接口技术实现三维空间精准定位的方法和系统，采用模块化的通信接口技术，方便迭代、继承和升级，减少大量重复劳动，提高了效率。

Description

一种基于接口技术实现三维空间精准定位的方法和系统
技术领域
本发明涉及三维通信技术领域，更具体的，涉及一种基于接口技术实现三维空间精准定位的方法和系统。
背景技术
三维交互与展示技术已经成为一种应用广泛的主流技术，相较于传统的交互与展示技术，更易懂、更方便、更直观，且节省资源，优势十分明显。要实现三维模型的动态展示及与客户实时交互，必须与通信技术相结合。
目前市面上的三维通信技术，都是根据一些实际的需求而开发的，只为完成特定功能，对于三维交互与展示并没有一个标准，这就导致了研发成果不能继承，不便于代码复用。只要换了个研发团队或是换了客户，实现新的需求或变更需求时，就会重新研发，要进行很多重复劳动，效率低下。
发明内容
本发明为克服现有的三维通信技术因不便于代码复用导致效率低的技术缺陷，提供一种基于接口技术实现三维空间精准定位的方法和系统。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：
一种基于接口技术实现三维空间精准定位的方法，包括以下步骤：
S1：应用终端和展示终端在通信接口模块上进行登录匹配；
S2：所述应用终端或展示终端向所述通信接口模块发送信息；
S3：所述通信接口模块接收所述信息并对所述信息进行处理；
S4：所述通信接口模块将处理后的信息转发到所述展示终端或应用终端；
S5：所述应用终端和所述展示终端进行三维交互；
S6：所述应用终端和所述展示终端退出登录，交互结束。
上述方案中，采用模块化的通信接口技术，衔接客户应用终端与三维展示终端，实现了技术模块分离，最大限度的降低了模块间的耦合度，使功能模块的研发、运行都保持相对的独立性，方便迭代、继承和升级，一些常规性的需求变化不会导致重新开发，减少大量重复劳动，提高了效率。
优选的，在步骤S1中，所述应用终端和所述展示终端分别以预定的用户名和密码在所述通信接口模块上进行登录匹配；
如果用户名和密码正确，则登录用户合法，返回会话标识，所述应用终端和所述展示终端匹配成功；
如果用户名和密码不正确，则登录用户非法，随机返回测试数据，所述应用终端和所述展示终端匹配失败。
上述方案中，应用终端和展示终端向通信接口模块发送信息前要先通过用户名和密码核实身份，如果是非法用户将随机返回测试数据；如果是合法用户，则返回会话标识，应用终端或展示终端向通信接口模块发送信息时，要带上此会话标识，以示合法性，通信接口模块才会对信息进行优化处理，并转发到展示终端或应用终端。
优选的，所述信息包括指令信息和数据信息；所述数据信息包括位置坐标和转角坐标。
上述方案中，通信接口模块接收到指令信息后，会根据具体的功能定义，在通信接口模块上执行或原版转发；而接收到数据信息后，则会进行优化处理再转发。
上述方案中，数据信息包括原始数据(如硬件标识、位置坐标、实体转角等)、运行参数(如模型类型、安全等级、延迟允许、最大差值、最小差值、优化点数、速度级别等)、典型的运行轨迹(如直线运行、圆弧运行、S运行、高速运行、慢速运行等)和一些固定的参数配置组。
优选的，在步骤S3中，具体包括以下步骤：
S3.1：对所述数据信息进行合法性校验，得到有效数据；
S3.2：对有效数据进行格式化处理，得到统一格式的数据；
S3.3：对统一格式的数据进行优化处理，得到少量的数据值。
上述方案中，通过通信接口模块对数据信息进行校验、格式化、优化等处理，从而实现应用终端的精准定位在展示终端中进行精准的展示。
优选的，在步骤S3.1中，通过设置最大差值阈值对单位时间内所述通信接口模块接收到的数据信息进行合法性校验，将超出最大差值阈值的数据信息视为无效数据并过滤掉，从而筛选出未超出最大差值阈值的数据信息，得到有效数据。
上述方案中，过滤掉无效数据，简化传输数据量，降低通信成本，提高通信效率。
优选的，在步骤S3.2中，将有效数据格式统一成六点坐标[(x，y，z),(rx，ry，rz)]，即[位置坐标：(横向坐标，纵向坐标，深度坐标)，转角坐标：(横向转角，纵向转角，自转转角)]。
上述方案中，来自于不同应用终端的数据信息的格式各有差异，将不同格式的数据信息统一成标准格式，由展示终端统一按标准格式进行解析，起到了简单、便捷、高效的效果。
优选的，当有效数据中缺少转角坐标时，由转角坐标换算模块根据所述通信接口模块在单位时间内接收到的一系列位置坐标进行换算得到转角坐标。
上述方案中，如果定位数据缺乏自转的转角坐标，则需要调用转角坐标换算模块中的自转坐标生成函数，补充转角坐标，保证发向展示终端的数据的完整性。
优选的，在步骤S3.3中，通过对统一格式的数据进行曲线拟合并截取中点值，实现优化处理，具体步骤如下：
S3.3.1：选取合适的曲线类型；
S3.3.2：求线性方程和进行方差分析，完成曲线拟合；
S3.3.3：将线性方程转换为关于原变量X、Y的函数表达式，并截取其中点值。
上述方案中，选取直线(即曲率为0)，按最小二乘法原理求线性方程和方差分析；经过这些步骤处理后，截取到的中点值是单位时间内少量的坐标值，且能精准描述模型的运动轨变，减少大量通信数据，使三维模型展示更平顺。
优选的，在步骤S3.3.2中，曲线拟合过程如下：
选择样本回归模型：
Figure GDA0003466251100000031
Figure GDA0003466251100000032
平方损失函数：
Figure GDA0003466251100000033
求Q对
Figure GDA0003466251100000041
的偏导数：
Figure GDA0003466251100000042
由于函数的极值点为偏导为0的点，则
Figure GDA0003466251100000043
Figure GDA0003466251100000044
其中，ei为样本值(Xi，Yi)与观测值
Figure GDA0003466251100000045
的残差，
Figure GDA0003466251100000046
均为待估参数，Q为残差平方和，n为单位时间内通信接口模块接收到的并通过处理后得到的统一格式的数据的数量。
上述方案中，所选择的回归模型应该使所有观察值的Q达到最小，通过求Q对两个待估参数的偏导为0的点来确定
Figure GDA0003466251100000047
的取值，从而确定拟合所选取的直线，当Q的最小值小于配置所定义的最小差值阈值，则可以认为曲线拟合成功。
同时，本发明还提供了一种应用以上方法的系统，包括若干个所述应用终端、所述通信接口模块、若干个所述展示终端、存储模块和所述转角坐标换算模块，所述应用终端、展示终端均与所述通信接口模块通信连接，所述存储模块、转角坐标换算模块均与所述通信接口模块电性连接；
所述应用终端按照预定协议向所述通信接口模块发送信息，同时还接收所述通信接口模块发送过来的信息；
所述通信接口模块用于接收所述应用终端、展示终端发送的信息，并对接收的信息进行处理和转发；
所述展示终端按照预定协议向所述通信接口模块发送信息，同时还接收所述通信接口模块发送过来的信息；
所述存储模块用于存储原始数据、系统参数和实时数据；
所述转角坐标换算模块用于对位置坐标进行换算得到转角坐标。
上述方案中，若干个应用终端通过TCP/IP、UDP、HTTP、RS232等通信协议，连接到通信接口模块，同时若干个展示终端也通过TCP/IP、UDP等通信协议连接到通信接口模块；通信接口模块根据应用终端和展示终端发送过来的信息，结合存储模块和转角坐标换算模块对信息进行分析、匹配和转发，从而实现展示终端和应用终端之间一对一、一对多或多对多的三维交互功能。
上述方案中，采用模块化的通信接口技术，使应用研发人员只需关注应用终端如何按照预定协议发送轨迹、状态数据，接受控制指令和数据信息，展示研发人员只负责接收指令和数据，驱动模型执行动作；同时，用户也可以通过展示终端的展示界面，向应用终端发送信息，驱动应用终端行动和执行其它任务。
与现有技术相比，本发明技术方案的有益效果是：
本发明提供了一种基于接口技术实现三维空间精准定位的方法，采用模块化的通信接口技术，衔接客户应用终端与三维展示终端，实现了技术模块分离，最大限度的降低了模块间的耦合度，使功能模块的研发、运行都保持相对的独立性，方便迭代、继承和升级，一些常规性的需求变化不会导致重新开发，减少大量重复劳动，提高了效率。同时，本发明还提供了一种应用以上方法的系统，应用终端通过TCP/IP、UDP、HTTP、RS232等通信协议，连接到通信接口模块，同时展示终端也通过TCP/IP、UDP等通信协议连接到通信接口模块；通信接口模块根据应用终端和展示终端发送过来的信息，结合存储模块和转角坐标换算模块对信息进行分析、匹配和转发，从而实现展示终端和应用终端之间的一对一、一对多或多对多三的维交互功能。
附图说明
图1为本发明的技术方案实施步骤流程图；
图2为本发明中实施例2的模块连接示意图；
图3为本发明中实施例3的模块连接示意图；
图4为本发明中实施例4的模块连接示意图。
具体实施方式
附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；
为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；
对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
下面结合附图和实施例对本发明的技术方案做进一步的说明。
实施例1
如图1所示，一种基于接口技术实现三维空间精准定位的方法，包括以下步骤：
S1：应用终端和展示终端在通信接口模块上进行登录匹配；
S2：所述应用终端或展示终端向所述通信接口模块发送信息；
S3：所述通信接口模块接收所述信息并对所述信息进行处理；
S4：所述通信接口模块将处理后的信息转发到所述展示终端或应用终端；
S5：所述应用终端和所述展示终端进行三维交互；
S6：所述应用终端和所述展示终端退出登录，交互结束。
在实施过程中，采用模块化的通信接口技术，衔接客户应用终端与三维展示终端，实现了技术模块分离，最大限度的降低了模块间的耦合度，使功能模块的研发、运行都保持相对的独立性，方便迭代、继承和升级，一些常规性的需求变化不会导致重新开发，减少大量重复劳动，提高了效率。
更具体的，在步骤S1中，所述应用终端和所述展示终端分别以预定的用户名和密码在所述通信接口模块上进行登录匹配；
如果用户名和密码正确，则登录用户合法，返回会话标识，所述应用终端和所述展示终端匹配成功；
如果用户名和密码不正确，则登录用户非法，随机返回测试数据，所述应用终端和所述展示终端匹配失败。
在实施过程中，应用终端和展示终端向通信接口模块发送信息前要先通过用户名和密码核实身份，如果是非法用户将随机返回测试数据；如果是合法用户，则返回会话标识，应用终端或展示终端向通信接口模块发送信息时，要带上此会话标识，以示合法性，通信接口模块才会对信息进行优化处理，并转发到展示终端或应用终端。
更具体的，所述信息包括指令信息和数据信息；所述数据信息包括位置坐标和转角坐标。
在实施过程中，通信接口模块接收到指令信息后，会根据具体的功能定义，在通信接口模块上执行或原版转发；而接收到数据信息后，则会进行优化处理再转发。
在实施过程中，数据信息包括原始数据(如硬件标识、位置坐标、实体转角等)、运行参数(如模型类型、安全等级、延迟允许、最大差值、最小差值、优化点数、速度级别等)、典型的运行轨迹(如直线运行、圆弧运行、S运行、高速运行、慢速运行等)和一些固定的参数配置组。
更具体的，在步骤S3中，具体包括以下步骤：
S3.1：对所述数据信息进行合法性校验，得到有效数据；
S3.2：对有效数据进行格式化处理，得到统一格式的数据；
S3.3：对统一格式的数据进行优化处理，得到少量的数据值。
在实施过程中，通过通信接口模块对数据信息进行校验、格式化、优化等处理，从而实现应用终端的精准定位在展示终端中进行精准的展示。
更具体的，在步骤S3.1中，通过设置最大差值阈值对单位时间内所述通信接口模块接收到的数据信息进行合法性校验，将超出最大差值阈值的数据信息视为无效数据并过滤掉，从而筛选出未超出最大差值阈值的数据信息，得到有效数据。
在实施过程中，过滤掉无效数据，简化传输数据量，降低通信成本，提高通信效率。
更具体的，在步骤S3.2中，将有效数据格式统一成六点坐标[(x，y，z),(rx，ry，rz)]，即[位置坐标：(横向坐标，纵向坐标，深度坐标)，转角坐标：(横向转角，纵向转角，自转转角)]。
在实施过程中，来自于不同应用终端的数据信息的格式各有差异，将不同格式的数据信息统一成标准格式，由展示终端统一按标准格式进行解析，起到了简单、便捷、高效的效果。
更具体的，当有效数据中缺少转角坐标时，由转角坐标换算模块根据所述通信接口模块在单位时间内接收到的一系列位置坐标进行换算得到转角坐标。
在实施过程中，如果定位数据缺乏自转的转角坐标，则需要调用转角坐标换算模块中的自转坐标生成函数，补充转角坐标，保证发向展示终端的数据的完整性。
更具体的，在步骤S3.3中，通过对统一格式的数据进行曲线拟合并截取中点值，实现优化处理，具体步骤如下：
S3.3.1：选取合适的曲线类型；
S3.3.2：求线性方程和进行方差分析，完成曲线拟合；
S3.3.3：将线性方程转换为关于原变量X、Y的函数表达式，并截取其中点值。
在实施过程中，选取直线(即曲率为0)，按最小二乘法原理求线性方程和方差分析；经过这些步骤处理后，截取到的中点值是单位时间内少量的坐标值，且能精准描述模型的运动轨变，减少大量通信数据，使三维模型展示更平顺。
更具体的，在步骤S3.3.2中，曲线拟合过程如下：
选择样本回归模型：
Figure GDA0003466251100000081
Figure GDA0003466251100000082
平方损失函数：
Figure GDA0003466251100000083
求Q对
Figure GDA0003466251100000084
的偏导数：
Figure GDA0003466251100000085
由于函数的极值点为偏导为0的点，则
Figure GDA0003466251100000086
Figure GDA0003466251100000087
其中，ei为样本值(Xi，Yi)与观测值
Figure GDA0003466251100000088
的残差，
Figure GDA0003466251100000089
均为待估参数，Q为残差平方和，n为单位时间内通信接口模块接收到的并通过处理后得到的统一格式的数据的数量。
在实施过程中，所选择的回归模型应该使所有观察值的Q达到最小，通过求Q对两个待估参数的偏导为0的点来确定
Figure GDA0003466251100000091
的取值，从而确定拟合所选取的直线，当Q的最小值小于配置所定义的最小差值阈值，则可以认为曲线拟合成功。
实施例2
如图2所示，一种应用以上方法的系统，包括一个所述应用终端、所述通信接口模块、一个所述展示终端、存储模块和所述转角坐标换算模块，所述应用终端、展示终端均与所述通信接口模块通信连接，所述存储模块、转角坐标换算模块均与所述通信接口模块电性连接；
所述应用终端按照预定协议向所述通信接口模块发送信息，同时还接收所述通信接口模块发送过来的信息；
所述通信接口模块用于接收所述应用终端、展示终端发送的信息，并对接收的信息进行处理和转发；
所述展示终端按照预定协议向所述通信接口模块发送信息，同时还接收所述通信接口模块发送过来的信息；
所述存储模块用于存储原始数据、系统参数和实时数据；
所述转角坐标换算模块用于对位置坐标进行换算得到转角坐标。
实施例3
如图3所示，一种应用以上方法的系统，结构与实施例2所述的系统基本相同，其区别在于所述展示终端有三个。
实施例4
如图4所示，一种应用以上方法的系统，结构与实施例2所述的系统基本相同，其区别在于所述应用终端有两个，所述展示终端有四个。
在实施过程中，应用终端通过TCP/IP、UDP、HTTP、RS232等通信协议，连接到通信接口模块，同时展示终端也通过TCP/IP、UDP等通信协议连接到通信接口模块；通信接口模块根据应用终端和展示终端发送过来的信息，结合存储模块和转角坐标换算模块对信息进行分析、匹配和转发，从而实现展示终端和应用终端之间的一对一、一对多或多对多的三维交互功能。
在实施过程中，采用模块化的通信接口技术，使应用研发人员只需关注应用终端如何按照预定协议发送轨迹、状态数据，接受控制指令和数据信息，展示研发人员只负责接收指令和数据，驱动模型执行动作；同时，用户也可以通过展示终端的展示界面，向应用终端发送信息，驱动应用终端行动和执行其它任务。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种基于接口技术实现三维空间精准定位的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：应用终端和展示终端在通信接口模块上进行登录匹配；
S2：所述应用终端或展示终端向所述通信接口模块发送信息；
S3：所述通信接口模块接收所述信息并对所述信息进行处理；
S4：所述通信接口模块将处理后的信息转发到所述展示终端或应用终端；
S5：所述应用终端和所述展示终端进行三维交互；
S6：所述应用终端和所述展示终端退出登录，交互结束；
所述信息包括指令信息和数据信息；所述数据信息包括位置坐标和转角坐标；
在步骤S3中，具体包括以下步骤：
S3.1：对所述数据信息进行合法性校验，得到有效数据；
S3.2：对有效数据进行格式化处理，得到统一格式的数据；
S3.3：对统一格式的数据进行优化处理，得到少量的数据值；
在步骤S3.3中，通过对统一格式的数据进行曲线拟合并截取中点值，实现优化处理，具体步骤如下：
S3.3.1：选取合适的曲线类型；
S3.3.2：求线性方程和进行方差分析，完成曲线拟合；
S3.3.3：将线性方程转换为关于原变量X、Y的函数表达式，并截取其中点值；
在步骤S3.3.2中，曲线拟合过程如下：
选择样本回归模型：
Figure FDA0003466251090000011
Figure FDA0003466251090000012
平方损失函数：
Figure FDA0003466251090000021
求Q对
Figure FDA0003466251090000022
的偏导数：
Figure FDA0003466251090000023
由于函数的极值点为偏导为0的点，则
Figure FDA0003466251090000024
Figure FDA0003466251090000025
其中，ei为样本值(Xi，Yi)与观测值
Figure FDA0003466251090000026
的残差，
Figure FDA0003466251090000027
均为待估参数，Q为残差平方和，n为单位时间内通信接口模块接收到的并通过处理后得到的统一格式的数据的数量。
2.根据权利要求1所述的一种基于接口技术实现三维空间精准定位的方法，其特征在于，在步骤S1中，所述应用终端和所述展示终端分别以预定的用户名和密码在所述通信接口模块上进行登录匹配；
如果用户名和密码正确，则登录用户合法，返回会话标识，所述应用终端和所述展示终端匹配成功；
如果用户名和密码不正确，则登录用户非法，随机返回测试数据，所述应用终端和所述展示终端匹配失败。
3.根据权利要求1所述的一种基于接口技术实现三维空间精准定位的方法，其特征在于，在步骤S3.1中，通过设置最大差值阈值对单位时间内所述通信接口模块接收到的数据信息进行合法性校验，将超出最大差值阈值的数据信息视为无效数据并过滤掉，从而筛选出未超出最大差值阈值的数据信息，得到有效数据。
4.根据权利要求1所述的一种基于接口技术实现三维空间精准定位的方法，其特征在于，在步骤S3.2中，将有效数据格式统一成六点坐标[(x，y，z),(rx，ry，rz)]，即[位置坐标：(横向坐标，纵向坐标，深度坐标)，转角坐标：(横向转角，纵向转角，自转转角)]。
5.根据权利要求4所述的一种基于接口技术实现三维空间精准定位的方法，其特征在于，当有效数据中缺少转角坐标时，由转角坐标换算模块根据所述通信接口模块在单位时间内接收到的一系列位置坐标进行换算得到转角坐标。
6.一种基于接口技术实现三维空间精准定位的系统，用于执行权利要求1～5任一项所述的方法，其特征在于，包括若干个所述应用终端、所述通信接口模块、若干个所述展示终端、存储模块和转角坐标换算模块，所述应用终端、展示终端均与所述通信接口模块通信连接，所述存储模块、转角坐标换算模块均与所述通信接口模块电性连接；
所述应用终端按照预定协议向所述通信接口模块发送信息，同时还接收所述通信接口模块发送过来的信息；
所述通信接口模块用于接收所述应用终端、展示终端发送的信息，并对接收的信息进行处理和转发；
所述展示终端按照预定协议向所述通信接口模块发送信息，同时还接收所述通信接口模块发送过来的信息；
所述存储模块用于存储原始数据、系统参数和实时数据；
所述转角坐标换算模块用于对位置坐标进行换算得到转角坐标。
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