申请/专利权人：燕山大学;唐山曹妃甸煤炭港务有限公司;河北燕大燕软信息系统有限公司

申请日：2021-11-24

公开（公告）日：2024-05-07

公开（公告）号：CN114067080B

主分类号：G06T17/20

分类号：G06T17/20;G06T7/00;G06T7/136;G06T7/62

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.05.07#授权;2022.03.08#实质审查的生效;2022.02.18#公开

摘要：本发明涉及一种获取料堆高程模型的方法及系统，该方法包括以下步骤：分别获取毫米波雷达、双天线差分北斗传感器和角编码器采集的数据；对所述毫米波雷达、双天线差分北斗传感器和角编码器采集的数据进行坐标系的转换和联合解算，得到料堆的原始点云数据；对所述原始点云数据进行预处理，得到预处理后的点云数据；利用基于三角剖分的差值算法对所述预处理后的点云数据进行处理，得到堆料高程模型。本发明具有很好的环境适应性、稳定性、便捷性和低成本等特点，能够满足实际的项目需求。

主权项：1.一种获取料堆高程模型的方法，其特征在于，包括以下步骤：分别获取毫米波雷达、双天线差分北斗传感器和角编码器采集的数据；所述毫米波雷达安装于堆料机的出料口；所述双天线差分北斗传感器安装于堆料机的回转平台上；所述角编码器安装于堆料机的大臂上；对所述毫米波雷达、双天线差分北斗传感器和角编码器采集的数据进行坐标系的转换和联合解算，得到料堆的原始点云数据；对所述原始点云数据进行预处理，得到预处理后的点云数据；利用基于三角剖分的插值算法对所述预处理后的点云数据进行处理，得到堆料高程模型；所述对所述毫米波雷达、双天线差分北斗传感器和角编码器采集的数据进行坐标系的转换和联合解算，得到料堆的原始点云数据，具体包括：分别建立长方形堆场水平直角全局坐标系O0-X0Y0Z0、堆料机水平直角坐标系O1-X1Y1Z1和毫米波雷达坐标系O-XYZ；其中，以堆料机在堆场轨道的起始点为原点O0，以宽边为所述长方形堆场水平直角全局坐标系的X0轴，以长边为所述长方形堆场水平直角全局坐标系的Y0轴，所述长方形堆场全局坐标系的Z0轴垂直于长方形堆场；以堆料机在长方形堆场的位置为所述堆料机水平直角坐标系的原点O1，以堆料机的大臂在长方形堆场平面的投影为所述堆料机水平直角坐标系的X1轴，以堆料机的回转轴中心线为所述堆料机水平直角坐标系的Z1轴，所述堆料机水平直角坐标系的Y1轴垂直于堆料机的大臂中心线和回转中心线所在的平面；以毫米波雷达的位置为所述毫米波雷达坐标系的原点O，所述毫米波雷达坐标系的X轴沿堆料机的大臂中线指向回转中心，所述毫米波雷达坐标系的Y轴垂直于堆料机的大臂中心线和回转轴中心线所在的平面，所述毫米波雷达坐标系的Z轴垂直于所述堆料机的大臂且向下；上采样所述双天线差分北斗传感器和所述角编码器采集的数据，得到与所述毫米波雷达采集到的相同帧数的数据；获取所述毫米波雷达采集到的第i帧数据x,0,z；将所述第i帧数据绕Y轴旋转γ＝θ+π和平移Δx1,0,Δz1，得到第一变换数据；其中，γ是绕Y轴旋转的角度，θ是堆料机的大臂俯仰角，Δx1＝L*cosθ，Δz1＝H+L*sinθ，L是堆料机的大臂的长度，H是堆料机的回转中心到地面的高度；将所述第一变换数据绕Z轴旋转α＝π2-ψ，得到第二变换数据；其中，α是绕Z轴旋转的角度，ψ是堆料机的大臂回转角；结合所述双天线差分北斗传感器采集的数据将所述第二变换数据平移得到第三变换数据；其中，是双天线差分北斗传感器获取的堆料机回转中心在堆场坐标系的位置信息；将所述第三变换数据逐帧解算到所述堆料机坐标系O1-X1Y1Z1中，得到料堆在所述堆料机坐标系O1-X1Y1Z1的原始点云数据；所述利用基于三角剖分的插值算法对所述预处理后的点云数据进行处理，得到堆料高程模型，具体包括：将所述预处理后的点云数据投影到二维平面，得到二维数据；求取二维数据的凸包；在所述凸包内进行格网划分，得到若干个格网点，每一个格网点为一个查询点；将所述预处理后的点云数据进行delaunay三角化，得到三角面片；将所述三角面片投影到二维平面，得到投影三角面片；通过检索得到每个查询点所属的投影三角面片；判断所述投影三角面片的几何形状是否趋近一条直线；若否，根据所述投影三角面片的坐标值求解出所述投影三角面片所在的平面方程；通过所述平面方程求取查询点的第一高程值；若是，则采用双线性内插方法逐个完成查询点的插值；根据所述插值求取查询点的第二高程值；根据所述第一高程值和所述第二高程值得到堆料高程模型。

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