【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)屬于建筑施工安全管理，尤其涉及一種基于混合現(xiàn)實的施工安全預(yù)警方法及系統(tǒng)。
技術(shù)介紹
1、隨著建筑工程規(guī)模的不斷擴大和復(fù)雜化，施工現(xiàn)場的安全管理面臨著越來越大的挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)的安全管理方法往往依賴于人工巡檢和經(jīng)驗判斷，難以及時發(fā)現(xiàn)和預(yù)防潛在的安全隱患。近年來，混合現(xiàn)實技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的快速發(fā)展為解決這一問題提供了新的可能性。
2、現(xiàn)有的基于混合現(xiàn)實技術(shù)的施工安全預(yù)警方法，主要實現(xiàn)了將虛擬模型與實際環(huán)境進行對齊，以便查看模型在真實空間中的相對位置。然而，為了避免干擾用戶的實際視野，通常在完成空間對齊后會隱藏真實空間映射網(wǎng)格，因此這部分?jǐn)?shù)據(jù)映射一般不再發(fā)揮作用，影響后續(xù)動態(tài)碰撞檢測，不能持續(xù)的進行高精度空間分析和風(fēng)險評估；此外，現(xiàn)有的混合現(xiàn)實設(shè)備由于采用slam(同時定位與地圖構(gòu)建)技術(shù)進行深度空間識別，難以與其他gps-rtk系統(tǒng)等高精度定位設(shè)備進行有效交互，這限制了其在復(fù)雜、大尺度施工環(huán)境中的應(yīng)用，影響設(shè)備定位精度。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、本專利技術(shù)為了解決上述問題，提出了一種基于混合現(xiàn)實的施工安全預(yù)警方法及系統(tǒng)，本專利技術(shù)將地理坐標(biāo)系數(shù)據(jù)映射到混合現(xiàn)實模型的空間坐標(biāo)系時，將地理坐標(biāo)系數(shù)據(jù)的經(jīng)度和緯度轉(zhuǎn)換為平面坐標(biāo)，將平面坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為同時定位與地圖構(gòu)建技術(shù)形成的空間映射網(wǎng)格本地坐標(biāo)系中；能夠?qū)⒏呔榷ㄎ幌到y(tǒng)獲取的施工設(shè)備實時位置數(shù)據(jù)，通過坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，可以將地理坐標(biāo)系數(shù)據(jù)精確映射到混合現(xiàn)實設(shè)備的模型空間坐標(biāo)系中，突破了傳統(tǒng)混合現(xiàn)實技術(shù)難以整合外部高精度定位數(shù)據(jù)的局限，實現(xiàn)了高
2、為了實現(xiàn)上述目的，本專利技術(shù)是通過如下的技術(shù)方案來實現(xiàn)：
3、第一方面，本專利技術(shù)提供了一種基于混合現(xiàn)實的施工安全預(yù)警方法，包括：
4、獲取施工現(xiàn)場的測繪數(shù)據(jù)，以及相關(guān)機械設(shè)備的幾何尺寸數(shù)據(jù)和地理坐標(biāo)系數(shù)據(jù)；
5、利用獲取的測繪數(shù)據(jù)和幾何尺寸數(shù)據(jù)，建立混合現(xiàn)實模型；
6、將地理坐標(biāo)系數(shù)據(jù)映射到混合現(xiàn)實模型的空間坐標(biāo)系中；其中，映射過程中，將地理坐標(biāo)系數(shù)據(jù)的經(jīng)度和緯度轉(zhuǎn)換為平面坐標(biāo)，將平面坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為同時定位與地圖構(gòu)建技術(shù)形成的空間映射網(wǎng)格本地坐標(biāo)系中；
7、為空間映射網(wǎng)格中的每個網(wǎng)格單元分配初始權(quán)重值，對權(quán)重進行動態(tài)調(diào)整來改變網(wǎng)格大小，實現(xiàn)動態(tài)管理空間映射網(wǎng)格數(shù)據(jù)；基于動態(tài)管理的空間映射網(wǎng)格數(shù)據(jù)進行碰撞檢測，得到碰撞檢測結(jié)果；
8、根據(jù)碰撞檢測結(jié)果，進行風(fēng)險評估和安全預(yù)警。
9、進一步的，對地理坐標(biāo)系數(shù)據(jù)進行噪聲過濾和異常值檢測；采用卡爾曼濾波算法對轉(zhuǎn)換后的位置數(shù)據(jù)進行平滑處理，并結(jié)合設(shè)備的運動模型進行位置預(yù)測。
10、進一步的，在空間映射網(wǎng)格中，選擇已知參考點；以及在混合現(xiàn)實模型中設(shè)備的模型空間中獲取參考點，用作對齊和轉(zhuǎn)換的基準(zhǔn)；
11、計算坐標(biāo)系原點與參考點的平面坐標(biāo)差，并應(yīng)用到其他點；根據(jù)已知參考點在兩坐標(biāo)系中的方位角，得到角度差；
12、根據(jù)參考點的信息，自動同步對齊空間模型及虛擬模型，并保持虛擬模型的結(jié)構(gòu)比例；在坐標(biāo)漂移的情況下，通過參考點自動校準(zhǔn)，進行漂移補償，實現(xiàn)虛擬模型與空間模型的一致性。
13、進一步的，對空間數(shù)據(jù)映射進行網(wǎng)格化處理和動態(tài)權(quán)重賦值，按照距離預(yù)定軌跡的最小距離設(shè)置最大的網(wǎng)格尺寸和相應(yīng)的第一權(quán)重，按照至運動設(shè)備模型距離動態(tài)設(shè)置第二權(quán)重；距離越近網(wǎng)格尺寸越小，第一權(quán)重和第二權(quán)重越大。
14、進一步的，使用預(yù)設(shè)的軌跡權(quán)重函數(shù)計算網(wǎng)格單元的軌跡距離權(quán)重，并調(diào)整網(wǎng)格大小；如果單元到軌跡的最小距離小于預(yù)設(shè)的閾值，則網(wǎng)格尺寸縮小，并增加權(quán)重第一權(quán)重；使用預(yù)設(shè)的設(shè)備距離權(quán)重函數(shù)計算設(shè)備模型距離權(quán)重；如果單元到設(shè)備模型的最小距離小于設(shè)備模型的閾值，網(wǎng)格尺寸再次縮小，并增加第二權(quán)重；計算網(wǎng)格單元的最終權(quán)重值為第一權(quán)重和第二權(quán)重的乘積；
15、根據(jù)最終權(quán)重對網(wǎng)格單元進行排序，權(quán)重越高的網(wǎng)格單元優(yōu)先級越高；將最終權(quán)重高于預(yù)設(shè)權(quán)值的網(wǎng)格單元置于優(yōu)先隊列的前端進行優(yōu)先加載；在每次設(shè)備移動時，實時更新網(wǎng)格單元的權(quán)重和優(yōu)先級；對于設(shè)備前進方向上的網(wǎng)格單元，設(shè)定一個滾動窗口，在滾動窗口內(nèi)動態(tài)重新計算軌跡距離和設(shè)備距離，并調(diào)整其權(quán)重；
16、使用最終權(quán)重高于預(yù)設(shè)權(quán)值的網(wǎng)格單元進行碰撞檢測；設(shè)備在移動過程中，首先加載最終權(quán)重高于預(yù)設(shè)權(quán)值的網(wǎng)格單元的數(shù)據(jù)，忽略或延遲其他權(quán)重的網(wǎng)格單元；每次調(diào)用時，僅檢索軌跡沿線周圍最終權(quán)重高于預(yù)設(shè)權(quán)值的網(wǎng)格單元數(shù)據(jù)；設(shè)置一定范圍的緩存機制，對軌跡附近的網(wǎng)格單元數(shù)據(jù)進行緩存，當(dāng)設(shè)備移動到新的位置，重新計算當(dāng)前滾動窗口內(nèi)各個網(wǎng)格單元的權(quán)重，并根據(jù)更新的權(quán)重調(diào)整優(yōu)先隊列。
17、進一步的，采用分離軸定理進行碰撞檢測，包括預(yù)設(shè)軌跡模式和實時位置模式；
18、預(yù)設(shè)軌跡模式中，基于施工規(guī)劃，在建模階段生成設(shè)備運動的三維軌跡；沿預(yù)設(shè)軌跡實地進行虛擬空間掃描，獲取空間映射網(wǎng)格；根據(jù)掃描結(jié)果，在設(shè)備上運行碰撞檢測；實時位置模式中，利用地理坐標(biāo)系數(shù)據(jù)持續(xù)更新運動設(shè)備在混合現(xiàn)實空間中的位置。
19、第二方面，本專利技術(shù)還提供了一種基于混合現(xiàn)實的施工安全預(yù)警系統(tǒng)，包括：
20、數(shù)據(jù)采集模塊，被配置為：獲取施工現(xiàn)場的測繪數(shù)據(jù)，以及相關(guān)機械設(shè)備的幾何尺寸數(shù)據(jù)和地理坐標(biāo)系數(shù)據(jù)；
21、混合現(xiàn)實模型建立模塊，被配置為：利用獲取的測繪數(shù)據(jù)和幾何尺寸數(shù)據(jù)，建立混合現(xiàn)實模型；
22、坐標(biāo)系數(shù)據(jù)映射模塊，被配置為：將地理坐標(biāo)系數(shù)據(jù)映射到混合現(xiàn)實模型的空間坐標(biāo)系中；其中，映射過程中，將地理坐標(biāo)系數(shù)據(jù)的經(jīng)度和緯度轉(zhuǎn)換為平面坐標(biāo)，將平面坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為同時定位與地圖構(gòu)建技術(shù)形成的空間映射網(wǎng)格本地坐標(biāo)系中；
23、碰撞檢測模塊，被配置為：為空間映射網(wǎng)格中的每個網(wǎng)格單元分配初始權(quán)重值，對權(quán)重進行動態(tài)調(diào)整來改變網(wǎng)格大小，實現(xiàn)動態(tài)管理空間映射網(wǎng)格數(shù)據(jù)；基于動態(tài)管理的空間映射網(wǎng)格數(shù)據(jù)進行碰撞檢測，得到碰撞檢測結(jié)果；
24、安全預(yù)警模塊，被配置為：根據(jù)碰撞檢測結(jié)果，進行風(fēng)險評估和安全預(yù)警。
25、第三方面，本專利技術(shù)還提供了一種計算機可讀存儲介質(zhì)，其上存儲有計算機程序，該程序被處理器執(zhí)行時實現(xiàn)了第一方面所述的基于混合現(xiàn)實的施工安全預(yù)警方法的步驟。
26、第四方面，本專利技術(shù)還提供了一種電子設(shè)備，包括存儲器、處理器及存儲在存儲器上并能夠在處理器上運行的計算機程序，所述處理器執(zhí)行所述程序時實現(xiàn)了第一方面所述的基于混合現(xiàn)實的施工安全預(yù)警方法的步驟。
27、第五方面，本專利技術(shù)還提供了一種計算機程序產(chǎn)品，所述計算機程序產(chǎn)品包括計算機程序，所述計算機程序被處理器執(zhí)行時，實現(xiàn)了第一方面所述的基于混本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護點】
1.一種基于混合現(xiàn)實的施工安全預(yù)警方法，其特征在于，包括：
2.如權(quán)利要求1所述的一種基于混合現(xiàn)實的施工安全預(yù)警方法，其特征在于，對地理坐標(biāo)系數(shù)據(jù)進行噪聲過濾和異常值檢測；采用卡爾曼濾波算法對轉(zhuǎn)換后的位置數(shù)據(jù)進行平滑處理，并結(jié)合設(shè)備的運動模型進行位置預(yù)測。
3.如權(quán)利要求1所述的一種基于混合現(xiàn)實的施工安全預(yù)警方法，其特征在于，在空間映射網(wǎng)格中，選擇已知參考點；以及在混合現(xiàn)實模型中設(shè)備的模型空間中獲取參考點，用作對齊和轉(zhuǎn)換的基準(zhǔn)；
4.如權(quán)利要求1所述的一種基于混合現(xiàn)實的施工安全預(yù)警方法，其特征在于，對空間數(shù)據(jù)映射進行網(wǎng)格化處理和動態(tài)權(quán)重賦值，按照距離預(yù)定軌跡的最小距離設(shè)置最大的網(wǎng)格尺寸和相應(yīng)的第一權(quán)重，按照至運動設(shè)備模型距離動態(tài)設(shè)置第二權(quán)重；距離越近網(wǎng)格尺寸越小，第一權(quán)重和第二權(quán)重越大。
5.如權(quán)利要求4所述的一種基于混合現(xiàn)實的施工安全預(yù)警方法，其特征在于，使用預(yù)設(shè)的軌跡權(quán)重函數(shù)計算網(wǎng)格單元的軌跡距離權(quán)重，并調(diào)整網(wǎng)格大小；如果單元到軌跡的最小距離小于預(yù)設(shè)的閾值，則網(wǎng)格尺寸縮小，并增加權(quán)重第一權(quán)重；使用預(yù)設(shè)的設(shè)備距離權(quán)重函數(shù)計算設(shè)備模
6.如權(quán)利要求1所述的一種基于混合現(xiàn)實的施工安全預(yù)警方法，其特征在于，采用分離軸定理進行碰撞檢測，包括預(yù)設(shè)軌跡模式和實時位置模式；
7.一種基于混合現(xiàn)實的施工安全預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于，包括：
8.一種計算機可讀存儲介質(zhì)，其上存儲有計算機程序，其特征在于，該程序被處理器執(zhí)行時實現(xiàn)了如權(quán)利要求1-6任一項所述的基于混合現(xiàn)實的施工安全預(yù)警方法的步驟。
9.一種電子設(shè)備，包括存儲器、處理器及存儲在存儲器上并能夠在處理器上運行的計算機程序，其特征在于，所述處理器執(zhí)行所述程序時實現(xiàn)了如權(quán)利要求1-6任一項所述的基于混合現(xiàn)實的施工安全預(yù)警方法的步驟。
10.一種計算機程序產(chǎn)品，其特征在于，所述計算機程序產(chǎn)品包括計算機程序，所述計算機程序被處理器執(zhí)行時，實現(xiàn)了如權(quán)利要求1-6任一項所述的基于混合現(xiàn)實的施工安全預(yù)警方法的步驟。
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種基于混合現(xiàn)實的施工安全預(yù)警方法，其特征在于，包括：
2.如權(quán)利要求1所述的一種基于混合現(xiàn)實的施工安全預(yù)警方法，其特征在于，對地理坐標(biāo)系數(shù)據(jù)進行噪聲過濾和異常值檢測；采用卡爾曼濾波算法對轉(zhuǎn)換后的位置數(shù)據(jù)進行平滑處理，并結(jié)合設(shè)備的運動模型進行位置預(yù)測。
3.如權(quán)利要求1所述的一種基于混合現(xiàn)實的施工安全預(yù)警方法，其特征在于，在空間映射網(wǎng)格中，選擇已知參考點；以及在混合現(xiàn)實模型中設(shè)備的模型空間中獲取參考點，用作對齊和轉(zhuǎn)換的基準(zhǔn)；
4.如權(quán)利要求1所述的一種基于混合現(xiàn)實的施工安全預(yù)警方法，其特征在于，對空間數(shù)據(jù)映射進行網(wǎng)格化處理和動態(tài)權(quán)重賦值，按照距離預(yù)定軌跡的最小距離設(shè)置最大的網(wǎng)格尺寸和相應(yīng)的第一權(quán)重，按照至運動設(shè)備模型距離動態(tài)設(shè)置第二權(quán)重；距離越近網(wǎng)格尺寸越小，第一權(quán)重和第二權(quán)重越大。
5.如權(quán)利要求4所述的一種基于混合現(xiàn)實的施工安全預(yù)警方法，其特征在于，使用預(yù)設(shè)的軌跡權(quán)重函數(shù)計算網(wǎng)格單元的軌跡距離權(quán)重，并調(diào)整網(wǎng)格大小；如果單元到軌跡的最小距離小于預(yù)設(shè)的閾值，則網(wǎng)格尺寸縮小，并增加權(quán)重第一權(quán)重；使...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：張思祥，王子龍，郎需軍，張慧芳，劉永民，杜軍偉，徐子軒，孫成賢，姚樹眾，
申請(專利權(quán))人：山東電力工程咨詢院有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：
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