(19)国家知识产权局 (12)发明 专利 (10)授权公告 号 (45)授权公告日 (21)申请 号 202210794447.5 (22)申请日 2022.07.07 (65)同一申请的已公布的文献号 申请公布号 CN 114862956 A (43)申请公布日 2022.08.05 (73)专利权人 中国长江三峡集团有限公司 地址 100038 北京市海淀区玉渊潭南路1号 (72)发明人 宋子达　李向前　林恩德　房宽达　 于琦　庄宇飞　尚超　 (74)专利代理 机构 北京三聚阳光知识产权代理 有限公司 1 1250 专利代理师 甄蒙蒙 (51)Int.Cl. G06T 7/73(2017.01) G06T 17/05(2011.01)G06T 19/20(2011.01) 审查员 吴少鸿 (54)发明名称 一种适用 于隧洞施工的扫描设备移动定位 方法及系统 (57)摘要 本发明提供的一种适用于隧洞施工的扫描 设备移动定位方法及系统， 该方法包括： 获取扫 描设备距离其最大扫描范围内各人工地标的第 一信息集； 通过INS处理器分析所述移动轨迹预 估扫描设备停止时的坐标参数； 当扫描设备行进 停止后， 计算扫描设备的精炼SLAM解算范围； 基 于SLAM精炼解算范围， 分析得到扫描设备距离目 标解算地标的第二信息集； 计算扫描设备较初始 位置的三维坐标移动变化量集合； 基于SLA M处理 器及INS处理器的定位精度， 对INS预估的三维坐 标移动变化量集合及SLAM解算的三维坐标移动 变化量集合进行加权分析计算得到扫描设备移 动后的定位坐标参数。 通过实施本发明， 提升了 扫描设备的移动定位精度。 权利要求书3页 说明书9页 附图3页 CN 114862956 B 2022.09.09 CN 114862956 B 1.一种适用于隧洞施工的扫描设备移动定位方法， 其特征在于， 所述扫描设备配置 SLAM处理器及INS处理器， 所述 适用于隧洞施工的扫描设备移动定位方法， 包括： 测定扫描设备初始移动位置坐标参数， 扫描初始位置的环境特征， 获取扫描设备距离 其最大扫描范围内各 人工地标的第一信息集， 所述第一信息集用于SLAM解 算； 获取扫描设备行进过程中的移动轨迹， 通过INS处理器分析所述移动轨迹预估扫描设 备停止时的坐标参数； 当扫描设备行进停止后， 获取扫描设备当前位置的环境特征， 根据扫描设备的预估停 止坐标参数及扫描设备当前位置的环境特 征， 计算扫描设备的精炼SLAM解 算范围； 基于所述精炼SLAM解算范围， 分析得到扫描设备距离目标解算地标的第二信息集， 所 述第二信息集用于SLAM解算， 所述目标解算地标为扫描设备有效移动扫描重叠区范围内的 人工地标； 根据所述第一信息集、 所述第二信息集及所述目标解算地标的坐标参数， 利用SLAM处 理器计算扫描设备较初始位置的三维坐标移动变化 量集合； 基于SLAM处理器及INS处理器的定位精度， 对INS预估的三维坐标移动变化量集合及 SLAM解算的三维坐标移动变化量集合进行加权分析计算得到扫描设备移动后的定位坐标 参数。 2.根据权利要求1所述的适用于隧洞施工的扫描设备移动定位方法， 其特征在于， 所述 获取扫描设备行进过程中的移动轨迹， 通过INS处理器分析所述移动轨迹预估扫描设备停 止时的坐标参数， 包括： 通过INS处理器分析移动轨迹， 计算扫描设备移动后较初始位置的三维坐标移动变化 量集合； 根据所述三维坐标移动变化量集合及初始移动 位置坐标参数， 利用第 一预设公式计算 扫描设备停止时的预估位置坐标参数。 3.根据权利要求1所述的适用于隧洞施工的扫描设备移动定位方法， 其特征在于， 所述 当扫描设备行进停止后， 获取扫描设备当前位置的环境特征， 根据扫描设备 的预估停止坐 标参数及扫描设备当前位置的环境特 征， 计算扫描设备的精炼SLAM解 算范围， 包括： 根据扫描设备的预估停止坐标参数计算扫描设备移动前后的有效移动扫描重叠区， 并 依据人工地标的坐标参数确定有效移动扫描重 叠区范围内的人工地标为目标解 算地标； 根据扫描设备的预估停止坐标参数及目标解 算地标的坐标参数， 精炼SLAM解 算范围。 4.根据权利要求3所述的适用于隧洞施工的扫描设备移动定位方法， 其特征在于， 还包 括： 当所述精炼SLAM解算范围未包含目标解算地标时， 逐渐扩大解算范围直至包含目标解 算地标。 5.根据权利要求1所述的适用于隧洞施工的扫描设备移动定位方法， 其特征在于， 还包 括： 利用如下公式对INS预估的三维坐标移动变化量集合及SLAM解算的三维坐标移动变化 量集合进行加权分析计算得到扫描设备移动 后的定位 坐标参数：权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 114862956 B 2其中， （Dx1, Dy1, Dz1） 为扫描设备移动后的定位坐标参数， 为INS 分析计算扫描设备较初始位置的三维坐标移动变化量集合， （DS x1, DSy1, DSz1） 为SLAM分 析计算扫描设备较初始位置的三维坐标移动变化量集合， m为INS处理器的精度系数， n为 SLAM处理器的精度系数， （D x0, Dy0, Dz0） 为扫描设备初始 移动位置坐标参数。 6.根据权利要求1所述的适用于隧洞施工的扫描设备移动定位方法， 其特征在于， 还包 括： 获取预先布设在隧洞中的人工地标坐标参数。 7.根据权利要求6所述的适用于隧洞施工的扫描设备移动定位方法， 其特征在于， 所述 获取预先布设在隧洞中的人工地标坐标参数， 包括： 在隧洞中按预设布设规则沿洞线布设人工地标； 以扫描设备初始位置为基点， 以扫描设备沿洞线的行进方向为Y坐标轴建立工程 坐标； 通过测量确定各人工地标在所述工程坐标下的三维位置参数， 并将各人工地标与 所述 三维位置参数绑定， 确定各 人工地标坐标参数。 8.一种适用于隧洞施工的扫描设备移动定位系统， 其特 征在于， 包括： 第一获取模块， 用于测定扫描设备初始移动位置坐标参数， 扫描初始位置的环境特征， 获取扫描设备距离其最大扫描 范围内各人工地标的第一信息集， 所述第一信息集用于SLAM 解算； 坐标预估模块， 用于获取扫描设备行进过程中的移动轨迹， 通过INS处理器分析所述移 动轨迹预估扫描设备停止时的坐标参数； 范围精炼模块， 用于当扫描设备行进停止后， 获取扫描设备当前位置的环境特征， 根据 扫描设备的预估停止坐标参数及扫描设备当前位置的环 境特征， 计算扫描设备的精炼SLAM 解算范围； 分析处理模块， 用于基于所述精炼SLAM解算范围， 分析得到扫描设备距离目标解算地 标的第二信息集， 所述第二信息集用于SLAM解算， 所述目标解算地标为扫描设备有效移动 扫描重叠区范围内的人工地标； 坐标计算模块， 用于根据所述第一信息集、 所述第二信息集及所述目标解算地标的坐 标参数， 利用SLAM处 理器计算扫描设备较初始位置的三维坐标移动变化 量集合； 定位坐标模块， 用于基于SLAM处理器及INS处理器的定位精度， 对INS预估的三维坐标 移动变化量集合及SLAM解算的三维坐标移动变化量集合进行加权分析计算得到扫描设备 移动后的定位 坐标参数。 9.一种计算机可读存储介质， 其特征在于， 所述计算机可读存储介质存储有计算机指 令， 所述计算机指令用于使所述计算机执行如权利要求1 ‑7任一项所述的适用于隧洞施工 的扫描设备移动定位方法。权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 114862956 B 3