CN111913005B - 车辆坠崖车速快速计算系统及计算方法 - Google Patents
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Abstract
本发明具体涉及车辆坠崖车速快速计算系统及计算方法。当出现坠崖事故的道路复杂难以人工勘测时,无人机的机体底部连接激光铅垂仪、激光测距传感器并与微型计算机通信连接;微型计算机还与触摸屏式控制设备通信连接;勘测时,按照确定坐标系步骤、崖坡测量步骤、车速计算步骤进行;本计算系统及计算方法极大提高了车辆坠崖类交通事故的现场处理速度,且适用于崖坡地形复杂、人员无法到达的情况,适用范围广。
Description
技术领域
本发明涉及交通事故鉴定技术领域,具体涉及车辆坠崖车速快速计算系统及计算方法。
背景技术
目前在山区公路经常发生车辆坠崖的交通事故,为了对交通事故进行调查,通常需要计算车辆坠崖时的车速,一般认为车辆坠崖时其运动状态可简化为平抛运动,因此计算车辆坠崖车速时需要知道车辆坠崖跌落时移动的水平距离及跌落的高度,为了测量水平距离及高度,往往需要人工方式测量,即测量人员测量坠崖处的崖坡坡度、崖坡底部距坠崖点的高度等,由于环境条件限制,崖坡较陡时无法测量,只能进行估算;另外车辆坠崖时,通常是沿公路边缘斜向方向驶离路面,测量时需要沿车辆的运动方向测量相应崖坡的尺寸,进一步给测量带来了难度,同时由于崖坡一般是由多段坡度不同的分段崖坡构成,因此测量时往往还需要测量多段崖坡,才能得到有效的尺寸,使得测量和计算过程往往耗费大量时间。
为了减少人工测量的工作量并提高测量误差,最新的办法是使用无人机搭载3D扫描仪,控制无人机在车辆坠崖的崖坡处进行环境地形扫描,然后在三维环境地形中再测量出车辆坠崖时的水平移动距离和坠落高度;但是该方式扫描环境地形时,3D扫描仪的扫描范围较窄,且扫描计算过程时长较长,3D扫描仪扫描出的数据还需要进行简化处理建模后才能用于车辆坠崖分析计算,往往需要数天才能计算完毕,因此无人机搭载3D扫描仪进行测量的方法其时间成本和设备成本高昂,不适合交通事故现场使用。
发明内容
本发明目的是提供一种成本低、使用方便、精度较好的车辆坠崖车速快速计算系统及计算方法。
为实现上述发明目的,本发明所采用的技术方案是:车辆坠崖车速快速计算系统,所述的计算系统包括无人机,无人机的机体底部或降落支架上通过螺栓或卡扣连接竖直朝下设置的激光铅垂仪、激光测距传感器;激光铅垂仪、激光测距传感器的信号线与无人机的无线信号通信装置通信连接,无线信号通信装置发射的无线信号由无人机控制器上设置的相匹配的无线信号通信器接收,无人机的控制器通过USB线或RS485总线与微型计算机通信连接;微型计算机还与触摸屏式控制设备通信连接;
所述的激光铅垂仪、激光测距传感器的电源线与无人机上搭载的动力电池电源线连接;所述的微型计算机、触摸屏式控制设备的电源线与蓄电池或供电插座连接;
所述的计算系统还包括长度为1m或2m的辅助长度尺,以及直径为一定值的辅助圆盘。
优选的,所述的辅助长度尺、辅助圆盘的表面粘贴反光贴纸或喷涂反光涂层。
优选的,所述的无人机为大疆精灵4 Phantom 4Pro V2.0四轴航拍飞行器,或大疆悟Inspire 2四轴航拍飞行器;所述的触摸屏式控制设备为苹果公司的ipad触摸屏式平板电脑,或触摸屏式智能手机,或触摸屏式笔记本电脑;所述的激光铅垂仪为亦力公司的对中指向工程专用激光铅垂仪,或JC-300激光垂准仪;所述的激光测距传感器为TOF激光雷达测距模块或松下HG-C1100激光位移传感器或TFminiPlus激光雷达传感器。
根据上述的车辆坠崖车速快速计算系统进行车辆坠崖车速计算的方法,计算方法包括顺次进行的以下步骤:确定坐标系步骤、崖坡测量步骤、车速计算步骤;
步骤a:所述的确定坐标系步骤为:将无人机放置在车辆坠崖前驶离路面的位置,在无人机旁边放置辅助长度尺,然后通过触摸屏式控制设备或无人机的控制器启动无人机,使无人机竖直向上飞行一定高度H0,无人机在该高度H0下启动激光铅垂仪,使激光铅垂仪发出的光线竖直向下照射到地面上形成车辆驶离点D0,然后向下俯拍照片,将该照片定义为Z0;Z0中包括车辆驶离点D0所对应的照片中的位置d0,以及辅助长度尺;无人机将Z0发送给无人机控制器,无人机控制器将Z0发送给微型计算机;
步骤b:微型计算机在Z0中识别出d0以及辅助长度尺,计算辅助长度尺在照片Z0中的长度l0,并根据辅助长度尺的实际长度L0计算出缩放比μ,μ=L0/l0;然后将Z0发送到触摸屏式控制设备中显示;
步骤c:操作人员在触摸屏式控制设备中查找车辆坠崖后的坠落位置dn,;如Z0中未包括dn的位置,则操作人员控制触摸屏式控制设备向微型计算机发送无效指令,微型计算机控制无人机向上继续飞行一定高度,使H0的高度变高,然后返回步骤b;如Z0中包括dn的位置,则操作人员将dn的位置标记在Z0中;
步骤d:微型计算机在照片Z0中,将d0作为坐标原点(0,0,0),将辅助长度尺(4)的长度方向作为X轴方向,在坐标原点处显示出X轴,并绘制一条过坐标原点且与X轴垂直的直线作为Y轴;
步骤e:所述的崖坡测量步骤为:微型计算机在照片Z0中,将d0和dn连接,形成直线l2,计算出l2与X轴之间的角度α;然后由操作人员在l2中选择n-1个点位,分别标记为d1、d2…dn-1,其中n≥3;微型计算机根据缩放比μ计算出d1、d2…dn-1、dn所对应的现实环境中的坐标点D1、D2…Dn-1、Dn并将上述坐标发送给无人机控制器,无人机控制器控制无人机沿l2的方向以高度不变的方式水平飞行,依次在D1、D2…Dn-1、Dn位置悬停,悬停时激光测距传感器测量无人机在此位置距离崖坡的竖直高度H1、H2…Hn,无人机将H1…Hn发送给无人机控制器,无人机控制器再将此数据传送给微型计算机;
步骤f:所述的车速计算步骤为:微型计算机将D1、D2…Dn-1、Dn作为横坐标,将H1、H2…Hn作为纵坐标绘制出车辆坠崖前驶离路面位置D0至车辆坠崖后的坠落位置Dn的崖坡截面线Y0;然后将D0至Dn的水平距离作为车辆坠崖计算的水平距离x,将Hn减去H0的高度作为车辆坠崖计算的垂直距离h,使用下述公式求出车辆坠崖最低速度Vn:
式中:
Vn——车辆坠崖最低速度,单位为千米每小时(km/h);
x——路面驶离点至车辆跌落点的水平距离,单位为米(m);
h——路面驶离点至车辆跌落点的垂直高度(下落高度),单位为米(m);
g——重力加速度,取9.8m/s2;
步骤g:微型计算机根据Vn、x、h参数,以及经典物理学物体平抛运动公式绘制出车辆坠崖平抛曲线Sn;
步骤h:将Sn与崖坡截面线Y0进行对比,若二者不产生交点,则进入步骤i;若二者产生交点,则微型计算机向触摸屏式控制设备发送坠落点错误指令,并提醒操作人员需要重新选择dn,然后返回步骤c;
步骤i:微型计算机将崖坡截面Y0、车辆坠崖最低速度Vn及对应Sn发送到触摸屏式控制设备进行显示。
优选的,所述的步骤f中,微型计算机将D0至D1、D0至D2…D0至Dn-1、D0至Dn依次作为车辆坠崖计算的水平距离x1、x2…xn,将H1-H0、H2-H0…Hn-H0依次作为车辆坠崖计算的垂直距离h1、h2…hn,求出多个车辆坠崖最低速度V1…Vn;
所述的步骤g中,根据Vn、xn、hn参数,依次绘制出S2…Sn;
所述的步骤h中,将S1、S2…Sn依次与崖坡截面线Y0进行对比,若二者产生交点,则删除相应的Sn、Vn,若S1、S2…Sn中至少剩余一个,则进入步骤i,否则微型计算机向触摸屏式控制设备发送坠落点错误指令,并提醒操作人员需要重新选择dn,返回步骤c;
所述的步骤i中,将未删除的车辆坠崖最低速度V1、V2。。。Vn及对应的S1。。。Sn,以及Y0发送到触摸屏式控制设备并进行显示。
本发明具有以下有益效果:无人机测量坠落点位置的各尺寸时可以实现快速测量,且省略了崖坡勘测步骤,可以适应崖坡地形复杂的情况,测量速度快且适用范围广。
附图说明
图1为分析系统的电路原理示意图;
图2为实施例一步骤b中俯拍照片示意图;
图3为实施例一步骤e中测量d0与dn之间的水平距离示意图;
图4为分析系统进行计算方法的流程图示意图。
具体实施方式
如图1所述的计算系统包括无人机1,无人机1的机体底部或降落支架上通过螺栓或卡扣连接竖直朝下设置的激光铅垂仪2、激光测距传感器3;激光铅垂仪2、激光测距传感器3的信号线与无人机1的无线信号通信装置6通信连接,无线信号通信装置6发射的无线信号由无人机控制器上设置的相匹配的无无线信号通信器接收,无人机控制器通过USB线或RS485总线与微型计算机9通信连接;微型计算机9还与触摸屏式控制设备5通信连接;
所述的激光铅垂仪2、激光测距传感器3的电源线与无人机1上搭载的动力电池电源线连接;所述的微型计算机9、触摸屏式控制设备5的电源线与蓄电池或供电插座连接;
所述的无人机1为大疆精灵4Phantom 4Pro V2.0四轴航拍飞行器,或大疆悟Inspire 2四轴航拍飞行器;所述的触摸屏式控制设备5为苹果公司的ipad触摸屏式平板电脑,或触摸屏式智能手机,或触摸屏式笔记本电脑;所述的激光铅垂仪2为亦力公司的对中指向工程专用激光铅垂仪,或JC-300激光垂准仪;所述的激光测距传感器3为TOF激光雷达测距模块或松下HG-C1100激光位移传感器或TFminiPlus激光雷达传感器;所述的微型计算机9可以是笔记本电脑或平板电脑或具有最小计算机系统的AT89C52单片机开发板或STM32单片机开发板。
可以使用大疆无人机或其他品牌的无人机,在无人机上安装测距传感器和激光铅垂仪,测距传感器和激光铅垂仪的信号线与一个无线信号收发器连接,无线信号收发器与带有无线信号模块的AT89C52单片机或STM32单片机连接,单片机再通过USB数据线分别与无人机控制器、触摸屏式手机连接,这时无人机的飞行可以由无人机控制器或单片机控制,测距传感器和激光铅垂仪的信号和控制则由单片机单独控制。
所述的计算系统还包括长度为1m或2m的辅助长度尺4,以及直径为一定值的辅助圆盘10,为了方便计算机识别照片中的辅助长度尺和辅助圆盘,可以在辅助长度尺4、辅助圆盘10的表面粘贴反光贴纸或喷涂特殊颜色的反光涂层,例如黄色或红色;计算机可以在照片中通过辅助长度尺4、辅助圆盘10表面喷涂的颜色对其进行识别。
根据上述的车辆坠崖车速快速计算系统进行车辆坠崖车速计算的方法包括顺次进行的以下步骤:确定坐标系步骤、崖坡测量步骤、车速计算步骤;
步骤a:所述的确定坐标系步骤为:将无人机放置在车辆坠崖前驶离路面的位置,在无人机旁边放置辅助长度尺4,然后通过触摸屏式控制设备5或无人机1的控制器启动无人机1,使无人机1竖直向上飞行一定高度H0,无人机1在该高度H0下启动激光铅垂仪,使激光铅垂仪发出的光线竖直向下照射到地面上形成车辆驶离点D0,然后向下俯拍照片,将该照片定义为Z0;Z0中包括车辆驶离点D0所对应的照片中的位置d0,以及辅助长度尺4;无人机1将Z0发送给无人机控制器,无人机控制器将Z0发送给微型计算机9;
步骤b:微型计算机9在Z0中识别出d0以及辅助长度尺4,计算辅助长度尺4在照片Z0中的长度l0,并根据辅助长度尺4的实际长度L0计算出缩放比μ,μ=L0/l0;然后将Z0发送到触摸屏式控制设备5中显示;
步骤c:操作人员在触摸屏式控制设备5中标记出车辆坠崖后的坠落位置dn在Z0中;如Z0中未包括dn的位置,则操作人员控制触摸屏式控制设备5向微型计算机9发送无效指令,微型计算机9控制无人机1向上继续飞行一定高度,使H0的高度变高,然后重复步骤b;
步骤d:微型计算机9在照片Z0中,将d0作为坐标原点0,0,0,将辅助长度尺4的长度方向作为X轴方向,在坐标原点处显示出X轴,并绘制一条过坐标原点且与X轴垂直的直线作为Y轴;
步骤e:所述的崖坡测量步骤为:微型计算机9在照片Z0中,将d0和dn连接,形成直线l2,计算出l2与X轴之间的角度α;然后由操作人员在l2中选择n-1个点位,分别标记为d1、d2…dn-1,其中n≥3;微型计算机9根据缩放比μ计算出d1、d2…dn-1,以及dn所对应的现实环境中的坐标点D1、D2…Dn-1、Dn,并将上述坐标发送给无人机控制器,无人机控制器控制无人机1沿l2的方向以高度不变的方式水平飞行,依次在D1、D2…Dn-1、Dn位置悬停,悬停时激光测距传感器3测量无人机1在此位置距离崖坡的竖直高度H1、H2…Hn,无人机将H1…Hn发送给无人机控制器,无人机控制器再将此数据传送给微型计算机9;
步骤f:所述的车速计算步骤为:微型计算机9将D1、D2…Dn-1、Dn作为横坐标,将H1-H0、H2-H0…Hn-H0作为纵坐标,绘制出车辆坠崖前驶离路面位置D0至车辆坠崖后的坠落位置Dn的崖坡截面线Y0;然后将D0至Dn的水平距离作为车辆坠崖计算的水平距离x,将Hn减去H0的高度作为车辆坠崖计算的垂直距离h,使用下述公式求出车辆坠崖最低速度Vn:
式中:
Vn——车辆坠崖最低速度,单位为千米每小时(km/h);
x——路面驶离点至车辆跌落点的水平距离,单位为米(m);
h——路面驶离点至车辆跌落点的垂直高度(下落高度),单位为米(m);
g——重力加速度,取9.8m/s2;
步骤g:微型计算机9根据Vn、x、h参数,以及经典物理学物体平抛运动公式绘制出车辆坠崖平抛曲线Sn;
步骤h:将Sn与崖坡截面线Y0进行对比,若二者不产生交点,则进入步骤i;若二者产生交点,则微型计算机9向触摸屏式控制设备5发送坠落点错误指令,并提醒操作人员需要重新选择dn,然后返回步骤c;
步骤i:微型计算机9将崖坡截面Y0、车辆坠崖最低速度Vn及对应Sn发送到触摸屏式控制设备5进行显示。
实施例一:使用大疆精灵4Phantom 4 Pro V2.0四轴航拍飞行器,该飞行器自带有测距传感器,只需要额外安装一个激光铅垂仪即可,将激光铅垂仪的电源线与飞行器的电池连接,或者在飞行器支架上额外安装一块锂离子电池对激光铅垂仪供电;起飞前手动打开激光铅垂仪的开关,使用完毕后关闭即可;大疆精灵4的飞行器控制器带有的USB数据线接口与ipad mini 4平板电脑连接,在ipad mini 4平板电脑上安装大疆DJ GO 4软件,即可实现通过ipad mini 4平板电脑对飞行器进行控制,同时可以在平板电脑上实时查看或者编辑飞行器发送的航拍照片,此时ipad mini 4平板电脑即作为微型计算机,也作为触摸屏式控制设备进行使用。
针对四川广元某地发生的交通事故,该事故中,车辆从道路右侧冲出路面并落在右侧的崖坡下方,对事故现场进行调查时,可以直接找到车辆的驶离路面位置和坠落位置,但由于崖坡坡度较陡,人员难以直接测量崖坡尺寸,因此使用本分析系统进行快速分析;无人机起飞垂直升高20m后俯拍的照片Z0如图2所示,则H0=20m,微型计算机在照片Z0中已识别出原点d0以及辅助长度尺4,测量人员通过触摸屏式控制设备5在照片Z0中标出了车辆坠落点dn的位置;
如图3所示的,微型计算机在Z0中连接d0、dn,形成水平直线l2,并测量出水平辅助尺的长度为2cm,水平辅助尺的实际长度为2m,则缩放比μ=2/0.02=100;照片中l2的长度为14.65cm,则车辆驶离点距跌落点的水平距离为14.65m;
测量人员在l2中选择两个点位d1、d2;微型计算机将照片Z0中的d1、d2所对应的崖坡实际位置D1、D2,以及坠落位置Dn发送给无人机控制器,无人机控制器控制飞行器依次水平移动至D1、D2、Dn,测量出对应的H1、H2、Hn的高度依次为23.5m、25.5m、28.4m;
将将D1、D2…Dn-1、Dn作为横坐标,将H1-H0、H2-H0…Hn-H0作为纵坐标,绘制出的崖坡截面线Y0如图4所示,根据步骤f中的公式,计算出车辆驶离路面的最小速度Vn为40.2km/h;
该案件中,测量人员使用水平仪、铅垂仪、塔尺、卷尺等测量工具在车辆坠落点进行了复测,测量结果为车辆驶离点距离坠落点水平距离14.83m,车辆驶离点距离坠落点竖直距离8.72m,计算出的车辆驶离路面的最小速度Vn为40km/h;该结果与本分析系统计算出的结果40.2km/h基本一致。
使用传统方式测量耗时约为2h,使用本分析系统进行测量耗时约为27min,经过实际案件检验,本分系统及计算方法相比于传统方式速度明显提高,极大提高了车辆坠崖类交通事故的现场处理速度,且适用于崖坡地形复杂、人员无法到达的情况,适用范围广。
实施例二:在某些坠崖交通事故中,车辆最后停止位置并不是实际坠落点,而是与崖坡发生了多次接触翻滚后停驶,为了计算车辆的坠崖前车速,需要找出第一坠崖点,当崖坡地势复杂难以现场勘测时,测量人员需要估测多个坠崖点位进行分析,此时测量人员使用本分析系统,可以将d1、d2…dn-1作为多个估测坠崖点;
则在步骤f中,微型计算机9将D0至D1、D0至D2…D0至Dn-1、D0至Dn依次作为车辆坠崖计算的水平距离x1、x2…xn,将H1-H0、H2-H0…Hn-H0依次作为车辆坠崖计算的垂直距离h1、h2…hn,求出多个车辆坠崖最低速度V1…Vn;
所述的步骤g中,根据Vn、xn、hn参数,依次绘制出S2…Sn;
所述的步骤h中,将S1、S2…Sn依次与崖坡截面线Y0进行对比,若二者产生交点,则删除相应的Sn、Vn,若S1、S2…Sn中至少剩余一个,则进入步骤i,否则微型计算机9向触摸屏式控制设备5发送坠落点错误指令,并提醒操作人员需要重新选择dn,返回步骤c;
所述的步骤i中,将未删除的车辆坠崖最低速度V1、V2。。。Vn及对应的S1。。。Sn,以及Y0发送到触摸屏式控制设备5并进行显示。
相较于实施例一的单坠落点分析计算,实施例二中的多估测点计算方法具有更好的适用范围,且可以快速计算出各估测点位相对应的车辆坠崖速度,并根据平抛理论将错误的估测点位提前删除,极大提高了车辆坠崖分析的速度及准确度。
实施例三:当车辆坠崖的地点位于桥梁、城市高架桥等路段时,道路上方的空间中肯能会存在一定的障碍物或遮挡物,例如树枝、电缆等,此时无人机无法通过直线上升、直线水平移动的方式测量,现有技术中,无人机的自动寻路技术已经大规模应用,因此本实施例三中可以直接使用带有自动寻路避障功能的无人机(1),例如dji大疆御air2无人机mavic air2自带高级辅助驾驶系统,可以实现自动避障功能;本申请不涉及无人机的自动避障和路径规划方法,可以使用现有的成熟方法,也可以使用多个现有的软件模组进行系统搭建,也可以使用其他算法进行自动避障和路径规划。
也可以在无人机1的机体顶部安装环境探测模组,环境探测模组包括多个红外式距离传感器和摄像头,红外式距离传感器、摄像头的通信线通过无人机1的无线信号通信装置6与微型计算机9通信连接。
所述的步骤a中,无人机1启动时先离开地面0.5-1m,然后启动环境探测模组,若无人机1上方存在障碍物,则微型计算机9使用A*算法寻找其他路径,绕开障碍物后飞至预定位置。
所述的步骤e中,微型计算机9根据缩放比μ计算出d1、d2…dn-1、dn所对应的现实环境中的坐标点D1、D2…Dn-1、Dn后,控制无人机1的环境探测模组探测无人机1周围环境,然后按照A*算法计算无人机1飞行至D1、D2…Dn-1、Dn位置的路径,并依据规划路径依次飞行至D1、D2…Dn-1、Dn位置,飞行至D1、D2…Dn-1、Dn位置时,调整无人机1的高度保持D0悬停,无人机1的高度悬停时激光测距传感器3测量无人机1在此位置距离崖坡的竖直高度H1、H2…Hn,无人机将H1…Hn数据传送给微型计算机9。
Claims (7)
1.车辆坠崖车速快速计算系统,所述的计算系统包括无人机(1),无人机(1)的机体底部或降落支架上通过螺栓或卡扣连接竖直朝下设置的激光铅垂仪(2)、激光测距传感器(3);激光铅垂仪(2)、激光测距传感器(3)的信号线与无人机(1)的无线信号通信装置(6)通信连接,无线信号通信装置(6)发射的无线信号由无人机控制器上设置的相匹配的无线信号通信器接收,无人机(1)的控制器通过USB线或RS485总线与微型计算机(9)通信连接;微型计算机(9)还与触摸屏式控制设备(5)通信连接;
所述的激光铅垂仪(2)、激光测距传感器(3)的电源线与无人机(1)上搭载的动力电池电源线连接,或与单独安装在无人机(1)支架上的锂电池连接;所述的微型计算机(9)、触摸屏式控制设备(5)的电源线与蓄电池或供电插座连接;
所述的计算系统还包括长度为1m或2m的辅助长度尺(4),以及直径为一定值的辅助圆盘(10);
所述的车辆坠崖车速快速计算系统实现车辆坠崖车速计算的方法,包括顺次进行的以下步骤:确定坐标系步骤、崖坡测量步骤、车速计算步骤;
步骤a:所述的确定坐标系步骤为:将无人机放置在车辆坠崖前驶离路面的位置,在无人机旁边放置辅助长度尺(4),然后通过触摸屏式控制设备(5)或无人机(1)的控制器启动无人机(1),使无人机(1)竖直向上飞行一定高度H0,无人机(1)在该高度H0下启动激光铅垂仪,使激光铅垂仪发出的光线竖直向下照射到地面上形成车辆驶离点D0,测量人员将辅助圆盘(10)摆放在车辆驶离点D0位置,然后控制无人机(1)向下俯拍照片,将该照片定义为Z0;Z0中包括车辆驶离点D0所对应的照片中的位置d0,以及辅助长度尺(4)、辅助圆盘(10);无人机(1)将Z0发送给无人机控制器,无人机控制器将Z0发送给微型计算机(9);
步骤b:微型计算机(9)在Z0中识别出d0以及辅助长度尺(4),计算辅助长度尺(4)在照片Z0中的长度l0,并根据辅助长度尺(4)的实际长度L0计算出缩放比μ,μ=L0/l0;然后将Z0发送到触摸屏式控制设备(5)中显示;
步骤c:操作人员在触摸屏式控制设备(5)中查找车辆坠崖后的坠落位置dn,如Z0中未包括dn的位置,则操作人员控制触摸屏式控制设备(5)向微型计算机(9)发送无效指令,微型计算机(9)控制无人机(1)向上继续飞行一定高度,使H0的高度变高,然后返回步骤b;如Z0中包括dn的位置,则操作人员将dn的位置标记在Z0中;
步骤d:微型计算机(9)在照片Z0中,将d0作为坐标原点(0,0,0),将辅助长度尺(4)的长度方向作为X轴方向,在坐标原点处显示出X轴,并绘制一条过坐标原点且与X轴垂直的直线作为Y轴;
步骤e:所述的崖坡测量步骤为:微型计算机(9)在照片Z0中,将d0和dn连接,形成直线l2,计算出l2与X轴之间的角度α;然后由操作人员在l2中选择n-1个点位,分别标记为d1、d2……dn-1,其中n≥3;微型计算机(9)根据缩放比μ计算出d1、d2……dn-1、dn所对应的现实环境中的坐标点D1、D2……Dn-1、Dn并控制无人机(1)沿l2的方向以高度不变的方式水平飞行,依次在D1、D2……Dn-1、Dn位置悬停,悬停时激光测距传感器(3)测量无人机(1)在此位置距离崖坡的竖直高度H1、H2……Hn,无人机将H1……Hn数据传送给微型计算机(9);
步骤f:所述的车速计算步骤为:微型计算机(9)将D1、D2……Dn-1、Dn作为横坐标,将H1、H2……Hn作为纵坐标绘制出车辆坠崖前驶离路面位置D0至车辆坠崖后的坠落位置Dn的崖坡截面线Y0;然后将D0至Dn的水平距离作为车辆坠崖计算的水平距离x,将Hn减去H0的高度作为车辆坠崖计算的垂直距离h,使用下述公式求出车辆坠崖最低速度Vn:
式中:
Vn——车辆坠崖最低速度,单位为千米每小时(km/h);
x——路面驶离点至车辆跌落点的水平距离,单位为米(m);
h——路面驶离点至车辆跌落点的垂直高度,单位为米(m);
g——重力加速度,取9.8m/s2;
步骤g:微型计算机(9)根据Vn、x、h参数,以及经典物理学中物体平抛运动公式绘制出车辆坠崖平抛曲线Sn;
步骤h:将Sn与崖坡截面线Y0进行对比,若二者不产生交点,则进入步骤i;若二者产生交点,则微型计算机(9)向触摸屏式控制设备(5)发送坠落点错误指令,并提醒操作人员需要重新选择dn,然后返回步骤c;
步骤i:微型计算机(9)将崖坡截面Y0、车辆坠崖最低速度Vn车辆坠崖平抛曲线Sn发送到触摸屏式控制设备(5)进行显示。
2.根据权利要求1所述的车辆坠崖车速快速计算系统,其特征在于:所述的步骤f中,微型计算机(9)将D0至D1、D0至D2……D0至Dn-1、D0至Dn依次作为车辆坠崖计算的水平距离x1、x2……xn,将H1-H0、H2-H0…Hn-H0依次作为车辆坠崖计算的垂直距离h1、h2……hn,求出多个车辆坠崖最低速度V1……Vn;
所述的步骤g中,根据Vn、xn、hn参数,依次绘制出 S1……Sn;
所述的步骤h中,将S1、S2……Sn依次与崖坡截面线Y0进行对比,若二者产生交点,则删除相应的Sn、Vn,若S1、S2……Sn中至少剩余一个,则进入步骤i,否则微型计算机(9)向触摸屏式控制设备(5)发送坠落点错误指令,并提醒操作人员需要重新选择dn,返回步骤c;
所述的步骤i中,将未删除的车辆坠崖最低速度V1、V2……Vn及对应的S1……Sn,以及Y0发送到触摸屏式控制设备(5)并进行显示。
3.根据权利要求1所述的车辆坠崖车速快速计算系统,其特征在于:所述的步骤a中,无人机(1)启动时先离开地面0.5-1m,然后启动环境探测模组,若无人机(1)上方存在障碍物,则微型计算机(9)使用A*算法寻找其他路径,绕开障碍物后飞至预定位置。
4.根据权利要求1所述的车辆坠崖车速快速计算系统,其特征在于:所述的步骤e中,微型计算机(9)根据缩放比μ计算出d1、d2……dn-1、dn所对应的现实环境中的坐标点D1、D2……Dn-1、Dn后,控制无人机(1)的环境探测模组探测无人机(1)周围环境,然后按照A*算法计算无人机(1)飞行至D1、D2……Dn-1、Dn位置的路径,并依据规划路径依次飞行至D1、D2……Dn-1、Dn位置,飞行至D1、D2……Dn-1、Dn位置时,调整无人机(1)的高度保持D0悬停,无人机(1)的高度悬停时激光测距传感器(3)测量无人机(1)在此位置距离崖坡的竖直高度H1、H2……Hn,无人机将H1……Hn数据传送给微型计算机(9)。
5.根据权利要求1所述的车辆坠崖车速快速计算系统,其特征在于:所述的辅助长度尺(4)、辅助圆盘(10)的表面粘贴反光贴纸或喷涂反光涂层。
6.根据权利要求1所述的车辆坠崖车速快速计算系统,其特征在于:所述的计算系统还包括安装在无人机(1)的机体顶部的环境探测模组,环境探测模组包括多个红外式距离传感器和摄像头,红外式距离传感器、摄像头的通信线通过无人机(1)的无线信号通信装置(6)与微型计算机(9)通信连接。
7.根据权利要求1所述的车辆坠崖车速快速计算系统,其特征在于:所述的无人机(1)为大疆精灵4 Phantom 4 Pro V2.0四轴航拍飞行器,或大疆悟 Inspire 2 四轴航拍飞行器;所述的触摸屏式控制设备(5)为苹果公司的ipad触摸屏式平板电脑,或触摸屏式智能手机,或触摸屏式笔记本电脑;所述的激光铅垂仪(2)为对中指向工程专用激光铅垂仪,或JC-300激光垂准仪;所述的激光测距传感器(3)为TOF激光雷达测距模块或HG- C1100 激光位移传感器或TFminiPlus激光雷达传感器。
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