CN112558132A - 一种智慧灯杆监测方法、计算机介质及装置 - Google Patents

一种智慧灯杆监测方法、计算机介质及装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及高精度定位技术领域，公开了一种智慧灯杆监测方法、计算机介质及装置：获取所述灯杆的伪距观测值和载波相位观测值，获取所述灯杆附近基准站的坐标信息和导航电文，解算得到所述灯杆的第一坐标信息；获取所述灯杆在IMU惯性系统下的第一姿态角信息，根据所述第一坐标信息在每一个预设监测周期内更新所述第一姿态角信息，生成第二姿态角信息；将所述第一坐标信息及所述第二姿态角信息与预设阈值进行对比，生成监测信息。

Description

一种智慧灯杆监测方法、计算机介质及装置
技术领域
本发明涉及高精度定位技术领域，特别是涉及一种智慧灯杆监测方法、计算机介质及装置。
背景技术
近年来，智慧灯杆在传统照明功能灯杆的基础上，集成了智慧照明、气象站与空气质量监测等环境监测、WIFI与4G/5G等无线通信、视频监控一键报警等公共安全、汽车充电桩与无人机充电坞等能源业务、广告牌与信息交互等信息发布、交通信号灯与路况摄像头等智慧交通多种功能的新一代智能城市信息基础设施。
传统的灯杆/路灯由于功能单一并不需要人为进行监测和干预，而智慧灯杆由于集成众多功能于一身，自身的姿态、变形和沉降等都会对其功能和性能产生一定的影响，而且随着智慧城市建设，智慧型灯杆的数量是巨大的，对所有的智慧灯杆进行监测是一个挑战。
发明内容
为至少解决智慧灯杆监测的技术问题，本发明提出了一种智慧灯杆监测方法，其技术方案如下：获取所述灯杆的伪距观测值和载波相位观测值，获取所述灯杆附近基准站的坐标信息和导航电文，解算得到所述灯杆的第一坐标信息；获取所述灯杆在IMU惯性系统下的第一姿态角信息，根据所述第一坐标信息在每一个预设监测周期内更新所述第一姿态角信息，生成第二姿态角信息；将所述第一坐标信息及所述第二姿态角信息与预设阈值进行对比，生成监测信息。
优选地，获取距离所述灯杆距离最近的基准站的坐标信息和导航电文，解算得到所述灯杆的第一坐标信息。
优选地，将所述第一坐标信息及所述第二姿态角信息与预设阈值进行对比，将未超过预设阈值的所述第一坐标信息及所述第二姿态角信息作为观测值，进行三维约束平差，生成监测信息。
优选地，将获取所述灯杆附近基准站的坐标信息和导航电文设定为第一周期，将获取所述灯杆在IMU惯性系统下的第一姿态角信息设定为第二周期，在每一第一周期运行结束后运行每一第二周期内的IMU惯性系统的初始化程序。
优选地，将所述第一坐标信息及所述第二姿态角信息与预设阈值进行对比，若超出预设阈值，则发出预警信息，生成监测信息。
优选地，将所述第一坐标信息及所述第二姿态角信息与预设阈值进行对比，统计超出预设阈值的所述第一坐标信息及姿态角信息。
本发明也提出了一种计算机介质，所述计算机介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现所述的监测方法。
此外，本发明还提出了一种智慧灯杆监测装置，其特征在于：所述智慧灯杆监测装置包括数据采集模块、数据分析模块和监测模块；
所述数据采集模块用于获取所述灯杆的伪距观测值和载波相位观测值，获取所述灯杆附近基准站的坐标信息和导航电文；所述数据采集模块还用于获取所述灯杆在IMU惯性系统下的第一姿态角信息；
所述数据分析模块用于解算得到所述灯杆的第一坐标信息；所述数据分析模块还用于根据所述第一坐标信息在每一个预设监测周期内更新所述第一姿态角信息，生成第二姿态角信息；
所述监测模块用于将所述第一坐标信息及所述第二姿态角信息与预设阈值进行对比，生成监测信息。
优选地，所述监测装置设置有水浸检测器件或温湿度传感器或用电安全检测器件。
本发明的一些技术效果在于：IMU惯性系统的高频采样辅助卫星定位系统的低频采样，可有效降低系统功耗，卫星定位系统有源定位与IMU惯性系统无源定位相结合，提高了监测方法的可靠性，此外，将智慧灯杆作为控制点进行处理，为城市建设施工测量提供便利。
附图说明
为更好地理解本发明的技术方案，可参考下列的、用于对现有技术或实施例进行辅助说明的附图。这些附图将对现有技术或本发明部分实施例中，涉及到的产品或方法有选择地进行展示。这些附图的基本信息如下：
图1为一个实施例中，一种智慧灯杆监测方法的示意图。
具体实施方式
下文将对本发明涉及的技术手段或技术效果作进一步的展开描述，显然，所提供的实施例仅是本发明的部分实施方式，而并非全部。基于本发明中的实施例以及图文的明示或暗示，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所能获得的所有其他实施例，都将在本发明保护的范围之内。
在总体思路上，本发明提供了一种智慧灯杆的监测方法，包括以下步骤：获取所述灯杆的伪距观测值和载波相位观测值，获取所述灯杆附近基准站的坐标信息和导航电文，解算得到所述灯杆的第一坐标信息；获取所述灯杆在IMU惯性系统下的第一姿态角信息，根据所述第一坐标信息在每一个预设监测周期内更新所述第一姿态角信息，生成第二姿态角信息；将所述第一坐标信息及所述第二姿态角信息与预设阈值进行对比，生成监测信息。
如图1所示，所述智慧灯杆通过卫星导航系统获得观测值是伪距观测值和载波相位观测值,以每一个智慧灯杆的观测值作为流动参考站；通过智慧灯杆附近的CORS基准站网络获取CORS基准站的坐标位置和导航电文，利用地面多个智慧灯杆流动参考站组成的连续运行参考站网，通过综合各个流动参考站的观测值，来建立精确的误差模型来修正CORS基准站的坐标位置相关误差，最终拟合成VRS虚拟参考站的观测数据，依据RTCM的标准协议生成VRS的RTCM电文，将流动参考站和基准站数据组合成双差观测方程，进行RTK基线解算；由卡尔曼滤波参数估计算法，估算位置参数和模糊度的浮点解，由最小二乘模糊度降相关LAMBDA算法估计整周模糊度，最终得到所述智慧灯杆的高精度位置信息，即解算得到所述灯杆的第一坐标信息。
根据IMU惯性系统连续采集的陀螺仪和加速度计的原始观测数据，通过求解四元数的具体数值，根据陀螺仪测得角速度，知道前一时刻四元数的值，就可以通过迭代更新下一时刻的四元数的值，从此可以更新各个时刻的四元数的值。所以在程序开始时刻时，给定一个四元数的初值,通过陀螺仪不断测得的角速度去更新四元数；通过互补滤波，在姿态更新中与陀螺仪测得的加速度相加，得到一个修正的角速度值，获得的修正的加速度去更新四元数，从而获得准确的姿态角信息。
预设监测周期指的是智慧灯杆监测方法的运行周期，例如检测周期可以设定为一分钟运行一次或者一个小时运行若干次等。对于智慧灯杆的管理者而言，区域内的各个智慧灯杆的详细坐标信息在建设智慧灯杆的时候是已知的或被精确测量了的，根据解算得到的所述灯杆的第一坐标信息，如果第一坐标信息与所述智慧灯杆的详细坐标信息间的数值变化较大，则说明所述智慧灯杆的位置发生了变化，虽然IMU惯性系统在高频的工作，但仍有必要对当前的智慧灯杆的第一姿态角信息也进行更新，因此在每一个预设监测周期内，根据卫星导航系统解算得到的第一坐标信息后，重启所述IMU惯性系统更新所述第一姿态角信息，生成第二姿态角信息。
将所述第一坐标信息及所述第二姿态角信息与预设阈值进行对比，预设阈值指的是根据所述智慧灯杆的详细坐标信息设定的所述第一坐标的最大误差量以及根据IMU惯性系统设定的所述第一姿态角的最大偏移量，如果算是第一坐标信息未超过所述做大误差量且所述第二姿态角未超过所述最大偏移量，则说明所述智慧灯杆处于正常的工作状态，生成对应的监测信息，如果算是第一坐标信息超过所述做大误差量且所述第二姿态角超过所述最大偏移量，则说明所述智慧灯杆处于不正常的工作状态，生成对应的监测信息。
在一些实施例中，获取距离所述灯杆距离最近的基准站的坐标信息和导航电文，解算得到所述灯杆的第一坐标信息。
一般而言，相邻的基线在十几公里或者几十公里之间，选取距离所述智慧灯杆最近的基准站，则拟合出来的VRS虚拟参考站与所述智慧灯杆之间的距离也较近，更容易解算得到所述智慧灯杆的高精度位置信息。
在一些实施例中，将所述第一坐标信息及所述第二姿态角信息与预设阈值进行对比，将未超过预设阈值的所述第一坐标信息及所述第二姿态角信息作为观测值，进行三维约束平差，生成监测信息。
对于未超过预设阈值的所述第一坐标信息及所述第二姿态角信息，如图1所示，则说明监测结果正常的数据，将所有正常数据的灯杆的监测定位结果作为观测值，进行三维约束平差，进一步得到更加精确的灯杆坐标信息，为城市的基础测绘和施工建设提供精准的位置网络信息。
在一些实施例中，将获取所述灯杆附近基准站的坐标信息和导航电文设定为第一周期，将获取所述灯杆在IMU惯性系统下的第一姿态角信息设定为第二周期，在每一第一周期运行结束后运行每一第二周期内的IMU惯性系统的初始化程序。
由于IMU惯性系统具有高频自主无源等特点，但是随着时间的推移系统的误差会逐渐累积，因此每隔一段时间根据卫星导航系统的定位结果来重新初始化IMU惯性系统的初始状态参数，即可以将卫星导航系统的采样间隔时间作为IMU的初始化周期，将获取所述灯杆附近基准站的坐标信息和导航电文设定为第一周期即为采样间隔，将获取所述灯杆在IMU惯性系统下的第一姿态角信息设定为第二周期，即为初始化周期，在每一第一周期运行结束后运行每一第二周期内的IMU惯性系统的初始化程序即根据卫星导航系统的定位结果对IMU惯性系统进行初始化。
在一些实施例中，将所述第一坐标信息及所述第二姿态角信息与预设阈值进行对比，若超出预设阈值，则发出预警信息，生成监测信息。
预设阈值指的是根据所述智慧灯杆的详细坐标信息设定的所述第一坐标的最大误差量以及根据IMU惯性系统设定的所述第一姿态角的最大偏移量，当所述第一坐标信息及所述第二姿态角信息超出预设阈值，说明所述智慧灯杆的位置及姿态角发生了变化，则发出预警信息，生成监测信息。
在一些实施例中，将所述第一坐标信息及所述第二姿态角信息与预设阈值进行对比，统计超出预设阈值的所述第一坐标信息及所述第二姿态角信息。
预设阈值指的是根据所述智慧灯杆的详细坐标信息设定的所述第一坐标的最大误差量以及根据IMU惯性系统设定的所述第一姿态角的最大偏移量，对超出预设阈值的所述第一坐标信息及所述第二姿态角信息进行统计，有利于分析所述智慧灯杆发生变化的频率。
在一些实施例中，将所述监测信息进行可视化展示。
如图1所示，将所述监测信息结果通过后台的高精度感知服务平台输出，并在系统前端进行可视化展示，系统能够根据当前的结果和参数自动判断所述智慧灯杆的状态和变形情况，对于超出预设阈值的结果通过平台自动发出警告提示。
本发明也提供了一种计算机介质，其特征在于：所述计算机介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现所述的监测方法。
本领域技术人员可以理解的是，实施例中的全部或部分步骤，可以通过计算机程序来指令相关的硬件实现，该程序可以存储于计算机可读介质中，可读介质可以包括闪存盘、移动硬盘、只读存储器、随机存取器、磁盘或光盘等各种可以存储程序代码的介质。
此外本发明还提供了一种智慧灯杆监测装置，其特征在于：所述高精度融合定位装置包括数据采集模块、数据分析模块和监测模块；所述数据采集模块用于获取所述灯杆的伪距观测值和载波相位观测值，获取所述灯杆附近基准站的坐标信息和导航电文；所述数据采集模块还用于获取所述灯杆在IMU惯性系统下的第一姿态角信息；所述数据分析模块用于解算得到所述灯杆的第一坐标信息；所述数据分析模块还用于根据所述第一坐标信息在每一个预设监测周期内更新所述第一姿态角信息，生成第二姿态角信息；所述监测模块用于将所述第一坐标信息及所述第二姿态角信息与预设阈值进行对比，生成监测信息。
在一些实施例中，所述模块，即数据数据采集模块、数据分析模块和监测模块可以是集成在一个整体工作单元上运行，可以是分别属于独立的工作单元相互间配合运行。
在一些实施例中，所述智慧灯杆监测装置设置有水浸检测器件或温湿度传感器或用电安全检测器件。
所述智慧灯杆监测装置设置有水浸检测器件或温湿度传感器或用电安全检测器件，通过水浸检测器件检测智慧灯杆内部是否发生浸水，确保所述智慧灯杆重要区域的用电安全，还可以通过设置温湿度传感器对所述智慧灯杆附近特定空间区域的温度和湿度情况进行实时采集用电安全检测器件检测所述智慧灯杆内部重要用电设备的用电安全，当然本领域技术人员也可以根据实际需要同时安装上述器件或传感器。
通过外接相应的其他器件或传感器强化智慧灯杆在智慧城市建设中的高精度融合监测能力。
在符合本领域技术人员的知识和能力水平范围内，本文提及的各种实施例或者技术特征在不冲突的情况下，可以相互组合而作为另外一些可选实施例，这些并未被一一罗列出来的、由有限数量的技术特征组合形成的有限数量的可选实施例，仍属于本发明揭露的技术范围内，亦是本领域技术人员结合附图和上文所能理解或推断而得出的。
最后再次强调，上文所列举的实施例，为本发明较为典型的、较佳实施例，仅用于详细说明、解释本发明的技术方案，以便于读者理解，并不用以限制本发明的保护范围或者应用。
因此，在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等而获得的技术方案，都应被涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种智慧灯杆监测方法，其特征在于，包括以下步骤：
获取所述灯杆的伪距观测值和载波相位观测值，获取所述灯杆附近基准站的坐标信息和导航电文，解算得到所述灯杆的第一坐标信息；
获取所述灯杆在IMU惯性系统下的第一姿态角信息，根据所述第一坐标信息在每一个预设监测周期内更新所述第一姿态角信息，生成第二姿态角信息；
将所述第一坐标信息及所述第二姿态角信息与预设阈值进行对比，生成监测信息。
2.根据权利要求1所述的监测方法，其特征在于：
获取距离所述灯杆距离最近的基准站的坐标信息和导航电文，解算得到所述灯杆的第一坐标信息。
3.根据权利要求1所述的监测方法，其特征在于：
将所述第一坐标信息及所述第二姿态角信息与预设阈值进行对比，将未超过预设阈值的所述第一坐标信息及所述姿态角信息作为观测值，进行三维约束平差，生成监测信息。
4.根据权利要求1所述的监测方法，其特征在于：
将获取所述灯杆附近基准站的坐标信息和导航电文设定为第一周期，将获取所述灯杆在IMU惯性系统下的第一姿态角信息设定为第二周期，在每一第一周期运行结束后运行每一第二周期内的IMU惯性系统的初始化程序。
5.根据权利要求1所述的监测方法，其特征在于：
将所述第一坐标信息及所述第二姿态角信息与预设阈值进行对比，若超出预设阈值，则发出预警信息，生成监测信息。
6.根据权利要求1所述的监测方法，其特征在于：
将所述第一坐标信息及所述第二姿态角信息与预设阈值进行对比，统计超出预设阈值的所述第一坐标信息及所述姿态角信息。
7.根据权利要求1所述的监测方法，其特征在于：
将所述监测信息进行可视化展示。
8.一种计算机介质，其特征在于：
所述计算机介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现所述1-7的监测方法。
9.一种智慧灯杆监测装置，其特征在于：所述智慧灯杆监测装置包括数据采集模块、数据分析模块和监测模块；
所述数据采集模块用于获取所述灯杆的伪距观测值和载波相位观测值，获取所述灯杆附近基准站的坐标信息和导航电文；所述数据采集模块还用于获取所述灯杆在IMU惯性系统下的第一姿态角信息；
所述数据分析模块用于解算得到所述灯杆的第一坐标信息；所述数据分析模块还用于根据所述第一坐标信息在每一个预设监测周期内更新所述第一姿态角信息，生成第二姿态角信息；
所述监测模块用于将所述第一坐标信息及所述第二姿态角信息与预设阈值进行对比，生成监测信息。
10.一种智慧灯杆监测装置，其特征在于：
所述监测装置设置有水浸检测器件或温湿度传感器或用电安全检测器件。
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