CN215375793U - 一种数字孪生地图采集设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种数字孪生地图采集设备，包括激光雷达组、相机组、RTK组件、电磁波信号探针、同步板卡、IMU、工控机以及作为安装基础并用于将所述激光雷达组、相机组、RTK组件、电磁波信号探针、同步板卡、IMU以及工控机集成在一起以保持设备整体性的刚性壳体；所述同步板卡分别与所述激光雷达组、相机组、RTK组件、电磁波信号探针、IMU以及工控机电连接，以使各要素的数据同步采集。本实用新型通过刚性壳体将激光雷达组、相机组、RTK组件、电磁波信号探针、同步板卡、IMU以及工控机集成在一起并以同步板卡同步各要素的采集，提高各要素的信息融合精度，且设备结构紧凑集成于刚性壳体，能减小体积、减轻重量，方便设备运输和存储。

Description

一种数字孪生地图采集设备

技术领域

本实用新型涉及信息采集技术领域，尤其涉及一种数字孪生地图采集设备。

背景技术

数字孪生地图是指能够反映真实世界道路、楼房、设施等位置、尺寸、轨迹信息的全息地图，该地图一般包含空间三维激光点云、空间三维全景影像数据、空间地理位置坐标信息、空间电磁波信号分布数据等。基于数字孪生地图，能够把真实世界(即线下世界)的场景进行数字化。即用模型和数据完全孪生一个线上世界，并和线下世界之间存在某种关联。例如，建立一个厂房的数字孪生地图，将厂房流水线的在线监测传感器数据实时接入数字孪生地图中相应的虚拟设备模型中，在可视化界面上，进行数据的统一显示、管理、运算、处理，并实现线上监测工厂运行情况，并控制线下的运营和操作流程。

数字孪生地图的建立是以真实的场景为蓝本，为了更加真实地在线上显示真实场景，需要实地精准采集相关数据。在该地图中，空间三维激光点云通常采用多线激光雷达采集，空间三维全景影像数据通常采用全景相机采集，轨迹姿态通常采用惯性导航器件IMU采集，空间地理位置坐标信息通常采用高精度定位设备RTK采集，空间电磁波信号分布数据通常采用电磁波信号探针等采集等等。现有的信息采集的设备大多只具有部分要素采集功能，全要素采集需要多个设备共同完成，但不同的设备之间容易因同步误差而导致整体的信息融合精度低，也存在容易相互干涉的问题和架设好采集位置后不便移动的问题，导致信息采集的成本高。

实用新型内容

为了克服上述现有技术所述的至少一种缺陷，本实用新型提供一种数字孪生地图采集设备。

本实用新型为解决其问题所采用的技术方案是：

一种数字孪生地图采集设备，包括激光雷达组、相机组、RTK组件、电磁波信号探针、同步板卡、IMU、工控机以及作为安装基础并用于将所述激光雷达组、相机组、RTK组件、电磁波信号探针、同步板卡、IMU以及工控机集成在一起以保持设备整体性的刚性壳体，其中：

所述同步板卡分别与所述激光雷达组、相机组、RTK组件、电磁波信号探针、IMU以及工控机电连接，以使各要素的数据同步采集。

进一步地，所述刚性壳体包括机箱以及相机盒，所述相机盒通过连接件连接于所述机箱的上方；

所述激光雷达组包括第一激光雷达以及第二激光雷达，所述第一激光雷达水平设于所述机箱与所述相机盒之间，所述第二激光雷达垂直设于所述机箱的外侧；所述RTK组件和所述电磁波信号探针设于所述相机盒的外侧，所述同步板卡、所述IMU和所述工控机设于所述机箱内，所述相机组贯穿设于所述相机盒内。

进一步地，所述相机组包括多台相机，其中一台所述相机设置于所述相机盒的顶部中间，其余所述相机交错设置于所述相机盒的周侧，以使多台所述相机交错采集周边的信息。

进一步地，所述相机的数量为五台，其中一台所述相机设置于所述相机盒的顶部中间，四台所述相机上下左右交错设置于所述相机盒的周侧。

进一步地，所述RTK组件设于所述相机盒的周侧相邻两个所述相机之间，并通过与所述相机盒连接的外伸架支撑。

进一步地，所述RTK组件包括RTK高精度定位模块和与所述RTK高精度定位模块电连接的RTK天线。

进一步地，所述电磁波信号探针设于所述外伸架上。

进一步地，所述机箱内还设有用于安装所述同步板卡和所述IMU的安装板，所述安装板设于所述工控机的上方；

所述安装板上设有多个接入插口，所述接入插口与所述同步板卡电连接。

进一步地，所述刚性壳体为固定组合的一体件。

进一步地，所述机箱的底部设置有多个吸盘。

综上所述，本实用新型提供的数字孪生地图采集设备具有如下技术效果：

1)通过刚性壳体将激光雷达组、相机组、RTK组件、电磁波信号探针、同步板卡、IMU以及工控机集成在一起并以同步板卡同步各要素的采集，提高各要素的信息融合精度，且设备结构紧凑集成于刚性壳体，能减小体积、减轻重量，方便设备运输和存储；

2)激光雷达组纵横交错设置，便于提高设备移动中采集点的位置精度，结合相机组、RTK组件和IMU，便于采集完整且高精度空间信息；

3)通过将相机盒内的相机交错设置，缩小相机之间的间距，减小相机信息采集的死角，该创新的相机内部结构，使设备能在尽量少的相机或采集较少的数据便能获得较好拼接质量的全景照片；

4)设置电磁波信号探针检测判断并记录设备采集信息位置周围的空间基站信号和WIFI分布情况和信号强度；

5)通过吸盘能将设备安装于固定的位置或可移动的装置上，提高了设备的稳定性，扩展了设备的应用范围。

附图说明

图1为本实用新型数字孪生地图采集设备的结构示意图

图2为本实用新型数字孪生地图采集设备另一视角的结构示意图；

图3为本实用新型的相机盒的内部结构示意图。

其中，附图标记含义如下：

1、刚性壳体；11、机箱；12、相机盒；13、连接件；14、外伸架；2、相机；31、第一激光雷达；32、第二激光雷达；4、RTK组件；41、RTK 天线；42、RTK高精度定位模块；5、电磁波信号探针；6、吸盘。

具体实施方式

为了更好地理解和实施，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在限制本实用新型。

参阅1-3，本实用新型提供了一种数字孪生地图采集设备，包括激光雷达组、相机组、RTK(实时动态定位技术)组件、电磁波信号探针5、同步板卡、IMU(惯性测量单元)、工控机以及作为安装基础并用于将激光雷达组、相机组、RTK组件4、电磁波信号探针5、同步板卡、IMU以及工控机集成在一起以保持设备整体性的刚性壳体1；同步板卡分别与激光雷达组、相机组、RTK组件4、电磁波信号探针5、IMU以及工控机电连接，以使各要素的数据同步采集。

其中，刚性壳体1为固定组合的一体件，以使设备的各要素固定在刚性壳体1内，在信息采集的过程中不会发生相对移动，便于对传感器的位置的标定和采集数据的高精度融合。

不同的要素通过不同的设备采集，能获得更好的数据，但是不同的设备之间采集的信息，无法高精度融合在一起，会因时间或角度误差而导致信息融合过程中出现信息缺失，且多设备缺乏机动性，不便于一起移动，无法实现移动采集，降低数据采集的采集效率。本实用新型通过将所有的传感器和工控机集成在一个刚性壳体1上，通过同步板卡将各要素的采集进行同步，传感器间没有相对运动，不会引入随机振动误差，便于传感器之间的标定和校准，且集成的设备体积小、重量轻，实现设备的一体化，提高设备的机动性。

在实用新型中，作为一种可选地实施方式，刚性壳体1包括机箱11 以及相机盒12，相机盒12通过连接件13连接于机箱11的上方；激光雷达组包括第一激光雷达31以及第二激光雷达32，第一激光雷达31水平设于机箱11与相机盒12之间，第二激光雷达32垂直设于机箱11的外侧； RTK组件4和电磁波信号探针5设于相机盒12的外侧，同步板卡、IMU 和工控机设于机箱11内，相机组贯穿设于相机盒12内。激光雷达组纵横交错设置，便于提高设备移动中采集点的位置精度，结合相机组、RTK组件4和IMU，便于采集完整且高精度空间信息。

其中，连接件13包括一个主支撑条和三个辅助支撑条，一个主支撑条和三个辅助支撑条均匀设置在第二激光雷达32的周侧。

在实用新型中，作为一种可选地实施方式，相机组包括多台相机2，其中一台相机2设置于相机盒12的顶部中间，其余相机2交错设置于相机盒12的周侧，以使多台相机2交错采集周边的信息。通过将相机盒12内的相机2交错设置，缩小相机2之间的间距，减小相机2信息采集的死角，该创新的相机2内部结构，使设备能在尽量少的相机2或采集较少的数据便能获得较好拼接质量的全景照片。其中，作为一种可选的实施例，相机 2的数量为三台，其中一台相机2设置于相机盒12的顶部中间，两台相机 2左右交错设置于相机盒12的对称侧面；作为另一种可选的实施例，相机 2的数量为五台，其中一台相机2设置于相机盒12的顶部中间，四台相机 2上下左右交错设置于相机盒12的周侧。本实用新型以相机2的数量为五台为示例。本实用新型采用具有侧面环绕镜头的高分辨率全景相机2。

在实用新型中，作为一种可选地实施方式，RTK组件4设于相机盒12 的周侧相邻两个相机2之间，并通过与相机盒12连接的外伸架14支撑。 RTK组件4包括RTK高精度定位模块42和与RTK高精度定位模块42电连接的RTK天线41。

在实用新型中，作为一种可选地实施方式，电磁波信号探针5设于外伸架14上。电磁波信号探针5是一种传感器，能检测设备采集信息位置周围的空间电磁波分布情况，无线连接并控制覆盖范围内的设备。本实用新型以WIFI探针作为电磁波信号探针5为示例。WiFi探针技术是指基于 WiFi探测技术来识别AP(无线访问接入点)附近已开启WiFi的智能手机或者WiFi终端(笔记本，平板电脑等)，无需用户接入WiFi，WiFi探针就能够识别用户的信息。当WIFI终端位于探针信号覆盖区域内且带有 WiFi探针的设备打开，WIFI终端就能被探针探测出来，无论是IOS或者安卓系统都能轻易检测到，并且获取设备的MAC地址。电磁波信号探针 5的设置，是便于设备放置在室内或特定场合中，识别探针覆盖范围内的WIFI终端和手机基站信号分布，并记录相关数据，然后和采集设备采集的地理位置坐标信息融合，得到基于位置坐标的信号强度分布数据。

在实用新型中，作为一种可选地实施方式，机箱11内还设有用于安装同步板卡和IMU的安装板，安装板设于工控机的上方；安装板上设有多个接入插口，接入插口与同步板卡电连接。这些接入插口分别对应连接激光雷达组、相机组、RTK高精度定位模块42、电磁波信号探针5以及工控机。

在实用新型中，作为一种可选地实施方式，机箱11的底部设置有多个吸盘6。通过吸盘6能将设备稳定地安装于固定的位置或可移动的装置上，提高了设备的稳定性，扩展了设备的应用范围。本实用新型以四个真空吸盘6为示例。

本实用新型方案所公开的技术手段不仅限于上述实施方式所公开的技术手段，还包括由以上技术特征任意组合所组成的技术方案。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种数字孪生地图采集设备，其特征在于，包括激光雷达组、相机组、RTK组件(4)、电磁波信号探针(5)、同步板卡、IMU、工控机以及作为安装基础并用于将所述激光雷达组、相机组、RTK组件(4)、电磁波信号探针(5)、同步板卡、IMU以及工控机集成在一起以保持设备整体性的刚性壳体(1)，其中：

所述同步板卡分别与所述激光雷达组、相机组、RTK组件(4)、电磁波信号探针(5)、IMU以及工控机电连接，以使各要素的数据同步采集。

2.根据权利要求1所述的数字孪生地图采集设备，其特征在于，所述刚性壳体(1)包括机箱(11)以及相机盒(12)，所述相机盒(12)通过连接件(13)连接于所述机箱(11)的上方；

所述激光雷达组包括第一激光雷达(31)以及第二激光雷达(32)，所述第一激光雷达(31)水平设于所述机箱(11)与所述相机盒(12)之间，所述第二激光雷达(32)垂直设于所述机箱(11)的外侧；所述RTK组件(4)和所述电磁波信号探针(5)设于所述相机盒(12)的外侧，所述同步板卡、所述IMU和所述工控机设于所述机箱(11)内，所述相机组贯穿设于所述相机盒(12)内。

3.根据权利要求2所述的数字孪生地图采集设备，其特征在于，所述相机组包括多台相机(2)，其中一台所述相机(2)设置于所述相机盒(12)的顶部中间，其余所述相机(2)交错设置于所述相机盒(12)的周侧，以使多台所述相机(2)交错采集周边的信息。

4.根据权利要求3所述数字孪生地图采集设备，其特征在于，所述相机(2)的数量为五台，其中一台所述相机(2)设置于所述相机盒(12)的顶部中间，四台所述相机(2)上下左右交错设置于所述相机盒(12)的周侧。

5.根据权利要求3或4所述的数字孪生地图采集设备，其特征在于，所述RTK组件(4)设于所述相机盒(12)的周侧相邻两个所述相机(2)之间，并通过与所述相机盒(12)连接的外伸架(14)支撑。

6.根据权利要求5所述的数字孪生地图采集设备，其特征在于，所述RTK组件(4)包括RTK高精度定位模块(42)以及与所述RTK高精度定位模块(42)电连接的RTK天线(41)。

7.根据权利要求6所述的数字孪生地图采集设备，其特征在于，所述电磁波信号探针(5)设于所述外伸架(14)上。

8.根据权利要求7所述的数字孪生地图采集设备，其特征在于，所述机箱(11)内还设有用于安装所述同步板卡和所述IMU的安装板，所述安装板设于所述工控机的上方；

所述安装板上设有多个接入插口，所述接入插口与所述同步板卡电连接。

9.根据权利要求2或8所述的数字孪生地图采集设备，其特征在于，所述刚性壳体(1)为固定组合的一体件。

10.根据权利要求9所述的数字孪生地图采集设备，其特征在于，所述机箱(11)的底部设置有多个吸盘(6)。

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