RO126294B1 - Mobile system and process for mapping objects located at a large distance from roads - Google Patents
Mobile system and process for mapping objects located at a large distance from roads Download PDFInfo
- Publication number
- RO126294B1 RO126294B1 ROA200900577A RO200900577A RO126294B1 RO 126294 B1 RO126294 B1 RO 126294B1 RO A200900577 A ROA200900577 A RO A200900577A RO 200900577 A RO200900577 A RO 200900577A RO 126294 B1 RO126294 B1 RO 126294B1
- Authority
- RO
- Romania
- Prior art keywords
- target
- video camera
- angles
- laboratory vehicle
- gps
- Prior art date
Links
- 238000013507 mapping Methods 0.000 title claims abstract description 50
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 45
- 230000008569 process Effects 0.000 title claims abstract description 22
- 238000012937 correction Methods 0.000 claims abstract description 29
- 238000004422 calculation algorithm Methods 0.000 claims abstract description 14
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 48
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 30
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims description 23
- 230000009977 dual effect Effects 0.000 claims description 7
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 claims description 5
- 238000012805 post-processing Methods 0.000 claims description 5
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims description 4
- 230000008878 coupling Effects 0.000 claims description 3
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 claims description 3
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 claims description 3
- 230000002459 sustained effect Effects 0.000 abstract 1
- 239000013598 vector Substances 0.000 description 43
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 26
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 22
- 230000014509 gene expression Effects 0.000 description 12
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 11
- 230000008685 targeting Effects 0.000 description 9
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 7
- 210000001367 artery Anatomy 0.000 description 6
- 241001061260 Emmelichthys struhsakeri Species 0.000 description 4
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 4
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 4
- 238000007726 management method Methods 0.000 description 4
- 101100536354 Drosophila melanogaster tant gene Proteins 0.000 description 3
- 238000013480 data collection Methods 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 3
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 3
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 3
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 3
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 2
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 2
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 230000001413 cellular effect Effects 0.000 description 1
- 230000002860 competitive effect Effects 0.000 description 1
- 230000001010 compromised effect Effects 0.000 description 1
- 238000013500 data storage Methods 0.000 description 1
- 230000001934 delay Effects 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 230000003292 diminished effect Effects 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 238000011835 investigation Methods 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000011017 operating method Methods 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 1
- 238000013439 planning Methods 0.000 description 1
- 230000000644 propagated effect Effects 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 238000000844 transformation Methods 0.000 description 1
- 230000001960 triggered effect Effects 0.000 description 1
- 210000000689 upper leg Anatomy 0.000 description 1
Landscapes
- Position Fixing By Use Of Radio Waves (AREA)
- Navigation (AREA)
Abstract
Description
Prezenta invenție se referă la un sistem mobil și la un procedeu de cartare a unor obiective situate la distanțe mari de căile de acces rutiere. Sistemul mobil și procedeul de cartare, conform invenției, sunt destinate cartării unor obiective sau a unor componente ale acestora, în condițiile în care acestea se află la distanțe mari de arterele rutiere (clădiri, jalonări de terenuri) sau sunt inaccesibile în mod direct (diguri, poduri, halde de steril), de pe un vehicul laborator aflat în deplasare continuă.BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a mobile system and to a process for mapping objectives located at great distances from the access roads. The mobile system and the mapping process, according to the invention, are intended for the mapping of objectives or their components, provided that they are at great distances from the road arteries (buildings, land stretches) or are inaccessible directly (dams). , bridges, tailings dumps), from a continuously moving laboratory vehicle.
Inventarierea obiectivelor dispuse de-a lungul drumurilor, precum și a celor suspendate de-a lungul autostrăzilor naționale constituie o problemă importantă pentru managementul infrastructurilor de către administratorii lucrărilor publice. Odată cu creșterea cererilor de a regla densitățile de trafic mereu crescute, simultan cu reducerea bugetelor alocate în acest scop, metodele tradiționale de inventariere a autostrăzilor devin tot mai ineficiente.Inventory of the objectives set along the roads, as well as those suspended along the national highways, is an important problem for the management of the infrastructures by the public works administrators. With the increasing demand to adjust the ever increasing traffic densities, simultaneously with the reduction of the budgets allocated for this purpose, the traditional methods of inventory of the highways are becoming more inefficient.
Diferitele facilități dispuse pe autostrăzi, dintre care se menționează în primul rând semnele de circulație, pot să fie supuse unor reglementări sau specificații referitoare la dimensiunea, poziționarea sau vizibilitatea lor. în consecință, verificarea faptului că un singur semn de circulație este dispus în mod corespunzător poate să necesite măsurători manuale ale poziției semnului respectiv, în raport cu un marcaj al kilometrajului de referință și cu obiectul indicat de semn. Distanța față de marginea autostrăzii și înălțimea semnului deasupra pavimentului pot fi, de asemenea, importante. Măsurarea acestor parametri este consumatoare de timp și necesită multă manoperă. în plus, poate să fie necesar să se verifice în mod periodic faptul că semnul nu a fost deteriorat până la starea la care vizibilitatea sa este compromisă, că a fost vandalizat sau că a fost avariat din diferite motive. Din punctul de vedere al protecției față de posibile viitoare litigii, o înregistrare imagistică de referință poate să fie de ajutor.The different facilities on the highways, of which the traffic signs are mentioned first, may be subject to regulations or specifications regarding their size, positioning or visibility. Consequently, verifying that a single traffic sign is properly disposed of may require manual measurements of the position of the respective sign, in relation to a marking of the reference mileage and to the object indicated by the sign. The distance from the edge of the freeway and the height of the sign above the pavement can also be important. Measuring these parameters is time consuming and requires a lot of work. In addition, it may be necessary to check periodically that the sign has not been damaged until its visibility is compromised, vandalized or damaged for various reasons. From the point of view of protection against possible future litigation, a reference imaging record may be helpful.
Efortul implicat de aceste activități este deosebit, atât în ceea ce privește manopera, cât și aportul financiar, necesitând nu numai timpul necesar pentru efectuarea acestor măsurători, ci și timpul necesar pentru deplasarea la și între site-urile prospectate. La aceasta, se adaugă și riscul pentru siguranța operatorilor în condițiile în care aceștia lucrează și parchează vehiculele pe marginea unor autostrăzi aglomerate. în final, datele, achiziționate prin această investigare intensivă (a unui singur semn), necesită să fie introduse într-un același tip de sistem de management al bazei de date.The effort involved in these activities is special, both in terms of manpower and financial contribution, requiring not only the time required to make these measurements, but also the time required to travel to and between the prospected sites. To this is added the risk for the safety of the operators as they work and park the vehicles on the busy freeways. Finally, the data, acquired through this intensive investigation (of a single sign), needs to be entered in the same type of database management system.
Devine tot mai evident faptul că, pentru a răspunde în mod adecvat necesităților de măsurători și de inventariere, este necesară o soluție radical nouă; o soluție care să nu mai necesite măsurători manuale în teren și care să fie în cea mai mare parte automată.It is becoming increasingly obvious that in order to adequately meet the needs of measurement and inventory, a radically new solution is needed; a solution that no longer requires manual field measurements and is mostly automatic.
în raport cu măsurătorile manuale, această tehnologie automatizată prezintă numeroase avantaje, dintre care se menționează:Compared to manual measurements, this automated technology has many advantages, which include:
1. Inventarierea și realizarea măsurătorilor se pot efectua rapid, cu o întârziere redusă, între momentul identificării unei caracteristici și cel al încorporării acesteia într-o bază de date. Pentru măsurătorile manuale, durata de timp necesară pentru această operație este de regulă mai mare și poate să implice un efort semnificativ, și întreruperi datorate controlului și problemelor de trafic. în plus, în cazul sistemului automat, vor fi mai puține întârzieri datorate condițiilor adverse de vreme.1. Inventory and measurement measurements can be carried out quickly, with a small delay, between the moment of identifying a characteristic and that of incorporating it into a database. For manual measurements, the time required for this operation is usually longer and may involve significant effort, and interruptions due to traffic control and problems. In addition, in the case of the automatic system, there will be fewer delays due to adverse weather conditions.
2. Datorită vitezei cu care se efectuează măsurătorile, acestea devin mai ieftine, chiar dacă se au în vedere costurile de capital necesare pentru achiziționarea echipamentului.2. Due to the speed with which the measurements are made, they become cheaper, even if the capital costs required to purchase the equipment are taken into account.
3. Datele colectate sunt mai obiective, mai precise și raportate în mod uniform. Măsurătorile manuale sunt realizate în mod tipic de diferite echipe de operatori cu diferite grade de obiectivitate în măsurători și în raportări. în funcție de competența echipei, de condițiile de vreme și de gradul de oboseală al echipei, în măsurătorile manuale pot să apară mai multe erori.3. The data collected are more objective, more accurate and evenly reported. Manual measurements are typically performed by different teams of operators with varying degrees of objectivity in measurements and reporting. Depending on the competence of the team, the weather conditions and the degree of fatigue of the team, several errors may occur in manual measurements.
RO 126294 Β1RO 126294 Β1
4. Prin folosirea acestor tehnologii automatizate, poate fi stabilită o înregistrare 1 permanentă. Măsurătorile pot fi repetate în orice moment, prin reanalizarea înregistrării video, fără a fi necesară o întoarcere în teren. 34. By using these automated technologies, a permanent record 1 can be established. The measurements can be repeated at any time, by re-analyzing the video recording, without the need for a return to the field. 3
Sistemele mobile de cartare (MMS - Mobile Mapping Systems) realizează prospectarea dinamică a rețelelor de drumuri și a obiectelor adiacente lor, în scopul creării unor hărți 5 digitale, care includ atât geometria drumurilor, cât și caracteristicile acestora. Ca urmare, sistemele mobile de cartare (MMS) integrează cele mai multe dintre tehnicile de prospectare 7 curente, respectiv, receptori GPS, senzori inerțiali, imagistică digitală, telemetrare laser, astfel că un sistem mobil de cartare (MMS) implică un vehicul laborator care este echipat cu: 9Mobile mapping systems (MMS - Mobile Mapping Systems) perform dynamic surveying of road networks and their adjacent objects, in order to create 5 digital maps, which include both road geometry and their characteristics. As a result, mobile mapping systems (MMS) integrate most of the current 7 prospecting techniques, respectively, GPS receivers, inertial sensors, digital imaging, laser telemetry, so a mobile mapping system (MMS) involves a laboratory vehicle that is equipped with: 9
- un sistem de poziționare globală GPS, de înaltă precizie, precum sistemul GPS diferențial pe faza purtătoarei (CDGPS - Carrier-phase Differential Global Positioning 11 Systern), asociat cu un sistem de navigație inerțială (INS - Inerțial Navigation System) în montaj rigid (strapdown) care asigură precizia măsurătorilor chiar și atunci când nu este 13 posibilă recepția semnalelor satelitare. Pentru a măsura distanța acoperită, poate fi adăugat un odometru (senzor de roată); 15- a high precision global GPS positioning system, such as Carrier-phase Differential Global Positioning 11 Systern (CDGPS), combined with an inertial navigation system (INS) in rigid mount ( strapdown) which ensures the accuracy of the measurements even when it is not possible to receive satellite signals. To measure the distance covered, an odometer (wheel sensor) can be added; 15
- un modul imagistic, pentru achiziția de date imagistice, compus dintr-una sau mai multe camere video, pentru a înregistra elementele ambientale ale drumului; modulul 17 imagistic este sincronizat cu timpul GPS, pentru a obține coordonatele de loc și poziția unghiulară pentru fiecare imagine; 19- an imaging module, for the acquisition of imaging data, composed of one or more video cameras, to record the environmental elements of the road; the imaging module 17 is synchronized with the GPS time, to obtain the location coordinates and the angular position for each image; 19
- un modul de procesare date, care combină datele de poziționare și imaginile, cu scopul de a defini o poziție precisă și fiabilă pentru obiectele dorite. Legat de aceasta, este 21 de menționat faptul că standardul internațional (ISO) GDF - Geographic Data File precizează modul în care trebuie să fie descrise drumurile, pentru a fi interpretate corect de 23 către sistemele de navigație.- a data processing module, which combines positioning data and images, in order to define a precise and reliable position for the desired objects. In this regard, it is 21 mentioned that the international standard (ISO) GDF - Geographic Data File specifies the way in which the roads must be described, in order to be correctly interpreted by 23 to the navigation systems.
Astfel, societatea americană Lambda Tech Internațional Inc. (Fort Wayne, Indiana, 25 SUA) a realizat un sistem mobil de cartare (MMS), numit GPSVision™, care este prevăzut cu un modul de poziționare constituit din receptoare GPS cu dublă frecvență, un sistem 27 integrat GPS/INS, ce înglobează un sistem de navigație inerțială (INS) și un dispozitiv de măsurare a distanței (DMI - Distance Measurement Instrument) pentru măsurarea distanței 29 liniare străbătute, în combinație cu patru camere video, digitale, de înaltă rezoluție. Fiind montat pe un vehicul laborator (autodubă) sau pe un vehicul feroviar pentru șine înalte, 31 sistemul GPSVision™ se poate deplasa cu vitezele autorizate, pe drumuri și pe căi ferate, simultan cu colectarea de imagini digitale ale infrastructurii drumurilor sau căilor ferate sau 33 ale ambientului acestora.Thus, the American company Lambda Tech International Inc. (Fort Wayne, Indiana, 25 USA) developed a mobile mapping system (MMS), called GPSVision ™, which is equipped with a positioning module consisting of dual frequency GPS receivers, an integrated GPS / INS 27 system, which includes an inertial navigation system (INS) and a distance measurement device (DMI - Distance Measurement Instrument) for measuring the 29 linear distance traveled, in combination with four high resolution digital, video cameras. Being mounted on a laboratory vehicle (self-propelled) or high-speed rail vehicle, 31 the GPSVision ™ system can travel at authorized speeds, on roads and railways, simultaneously with digital image collection of road or rail infrastructure or 33 of their environment.
Camerele video digitale sunt montate deasupra vehiculului laborator și pot fi orientate 35 spre înainte, spre lateral sau spre înapoi, în funcție de cerințele aplicației, astfel că pot fi calculate locațiile țintelor vizate, în raport cu poziția vehiculului laborator, prin utilizarea unor 37 algoritmi de triangulație, datorită vizualizării, la un moment dat, din poziții diferite, a aceleiași zone din teren, cu ajutorul camerelor video. 39Digital video cameras are mounted on top of the laboratory vehicle and can be oriented 35 forward, sideways or backwards, depending on the requirements of the application, so that the locations of the targeted targets can be calculated, based on the position of the laboratory vehicle, using 37 algorithms. triangulation, due to the view, at one point, from different positions, of the same area on the ground, with the help of video cameras. 39
Ca urmare, în condițiile în care sistemul integrat GPS/INS furnizează poziția și direcția sistemului GPSVision™, iar perechile de camere sincronizate preiau imagini stereo, 41 care sunt marcate, fiecare, cu coordonatele de loc și poziția unghiulară din care au fost achiziționate, oricare obiect vizibil în ambele imagini ale unei perechi stereo, poate fi măsurat 43 și localizat cu precizie, într-un sistem global de coordonate. Imaginile sunt preluate la intervale de 16 m, pentru autostrăzi și căi ferate, în timp ce distanțele de achiziție cuprinse 45 între 10 și 12 m, definite de utilizator, pot fi utilizate pentru străzi din zone rezidențiale sau urbane. 47As a result, when the integrated GPS / INS system provides the position and direction of the GPSVision ™ system, and the pairs of synchronized cameras take stereo images, 41 which are each marked with the location coordinates and angular position from which they were acquired, whatever visible object in both images of a stereo pair, can be measured 43 and located accurately, in a global coordinate system. The images are taken at intervals of 16 m, for highways and railways, while the purchase distances between 45 and 10 m, defined by the user, can be used for streets in residential or urban areas. 47
RO 126294 Β1RO 126294 Β1
Imaginile digitale stereo, datele GPS și datele de navigație inerțială sunt colectate și înscrise în registrul de date GPSVision™, în condițiile în care, după procesarea datelor GPS și corectarea diferențială a acestora, datele de poziționare ale obiectivelor vizate se înscriu în limitele unei arii circulare cu diametrul de un metru sau mai puțin, în raport cu locația lor reală.Stereo digital images, GPS data and inertial navigation data are collected and entered in the GPSVision ™ data register, provided that, after processing the GPS data and their differential correction, the positioning data of the targeted objectives are within the limits of a circular area. with a diameter of one meter or less, in relation to their actual location.
Un exemplu similar de sistem mobil de cartare și de colectare a datelor, care poate carta căi ferate, artere rutiere și infrastructuri de transport (spre exemplu, drumuri, semne de circulație și poduri), în timp ce se deplasează cu vitezele normale de trafic, este reprezentat de sistemul GPSVan™, realizat de Centrul de Cartare de la Universitatea de Stat din Ohio, și care este constituit și acesta din două componente principale: un modul de poziționare și un modul de imagistică.A similar example of a mobile mapping and data collection system, which can map railways, road arteries and transport infrastructures (for example, roads, traffic signs and bridges), while traveling at normal traffic speeds, it is represented by the GPSVan ™ system, created by the Mapping Center at Ohio State University, which is also composed of two main components: a positioning module and an imaging module.
Modulul de poziționare al echipamentului GPSVan™ integrează un sistem de poziționare globală GPS, în regim diferențial de funcționare, cu un sistem de navigație bazată pe estimări DRS (Dead-Reckoning System), independent, care înregistrează poziția vehiculului în perioadele de pierdere temporară a datelor GPS (perioade de blocaj al semnalului satelitar de către copaci sau de alte elemente de obstrucționare). Atribute suplimentare, așa cum sunt semnele de circulație, podurile etc. pot fi înregistrate de către un operator al sistemului, prin utilizarea unui calculator portabil și a unei tastaturi de calculator sau a unui ecran sensibil la atingere, aferente calculatorului portabil al sistemului.The GPSVan ™ Positioning Module integrates a global GPS positioning system, in differential operating mode, with an independent DRS (Dead-Reckoning System) navigation system, which records the vehicle's position during periods of temporary loss of data. GPS (periods of satellite signal blocking by trees or other obstruction elements). Additional attributes, such as traffic signs, bridges, etc. can be recorded by a system operator, by using a laptop and a computer keyboard or touch screen, related to the system laptop.
Modulul imagistic al echipamentului GPSVan™ include un sistem stereometric de două camere video, care înregistrează imagini stereo ale arterelor rutiere, în cursul deplasării, pe acestea, a vehiculului laborator. Sistemul stereo este completat cu un sistem prevăzut cu o cameră analogică, care funcționează într-un mod video continuu, prin care achiziționează o logare fotografică a prospectării. Fiecare cadru video este marcat în timp cu semnalul GPS, iar coordonatele geodezice (respectiv, latitudine, longitudine și înălțime elipsoidală) sunt atribuite fiecărei imagini. Perechile digitale stereo sunt procesate într-un mod postmisiune, pentru a determina coordonatele geodezice ale unor obiective, așa cum sunt marginile și liniile de centru ale drumurilor, curbele, semnele de circulație, bornele de kilometraj etc, cu o precizie relativă de 5...10 cm, în limitele unor distanțe de 10...40 de metri față de vehicul.The imaging module of the GPSVan ™ equipment includes a stereo system of two camcorders, which record stereo images of the road arteries, during the movement thereof, of the laboratory vehicle. The stereo system is complemented by a system equipped with an analog camera, which operates in a continuous video mode, through which it acquires a photographic logging of the prospect. Each video frame is marked in time with the GPS signal, and the geodesic coordinates (respectively, latitude, longitude and ellipsoidal height) are assigned to each image. The stereo digital pairs are processed in a post-mission way, to determine the geodesic coordinates of some objectives, such as the edges and center lines of the roads, curves, traffic signs, mileage limits, etc., with a relative accuracy of 5. .10 cm, within distances of 10 ... 40 meters from the vehicle.
Din cele prezentate, rezultă că atât echipamentul GPSVision™, cât și echipamentul GPSVan™, constituie, în esența lor, un sistem de stereoviziune cu bază fixă, având coordonatele de loc și poziție unghiulară cunoscute, furnizate de componenta GPS/INS și, respectiv, de componenta GPS/DRS. Această bază fixă este reprezentată de distanța, pe lățimea capotei vehiculului laborator, dintre axele optice ale celor două camere video, distanță de montaj care, în cazul ambelor echipamente GPSVision™ și GPSVan™, este de circa 1,2 m. Această valoare redusă a bazei fixe, face însă ca diferența dintre unghiurile direcțiilor de vizare ale celor două camere video să fie sub valoarea minimă măsurabilă de către sistemul optic, atunci când acesta vizează ținte aflate la o distanță mai mare de aproximativ 40 m față de vehiculul laborator. Această limitare la o valoare destul de redusă a distanței de observare constituie de altfel principalul dezavantaj al sistemelor stereometrice bazate pe utilizarea unei perechi de camere video, montate pe același vehicul laborator.From the foregoing, it turns out that both GPSVision ™ and GPSVan ™ equipment are, in essence, a fixed-base stereo vision system, having the known location and angular position coordinates, provided by the GPS / INS component and, respectively, of GPS / DRS component. This fixed base is represented by the distance, on the width of the hood of the laboratory vehicle, between the optical axes of the two camcorders, mounting distance which, in the case of both GPSVision ™ and GPSVan ™ equipment, is about 1,2 m. However, the difference between the viewing directions of the two cameras is below the minimum value measurable by the optical system, when it targets targets more than 40 m from the laboratory vehicle. This limitation to a rather small value of the viewing distance is also the main disadvantage of stereometric systems based on the use of a pair of video cameras, mounted on the same laboratory vehicle.
Pentru a remedia acest neajuns, sistemul de cartare mobilă Applanix LANDMark™, realizat de către societatea Applanix Corporation, Ontario, Canada, se bazează, în funcționarea sa, pe utilizarea unui sistem automat, digital, unicameral, pentru achiziția imaginilor obiectivelor vizate din teren. Pentru ca această modalitate de funcționare să fie posibilă, respectiv, pentru a asigura sistemului de cartare mobilă Applanix LANDMark™ capacitatea de a compara pixelii din cadre succesive, dintr-o secvență imagistică cu marcajTo remedy this shortcoming, the Applanix LANDMark ™ mobile mapping system, developed by Applanix Corporation, Ontario, Canada, relies, in its operation, on the use of an automated, digital, single-camera system, for the acquisition of field target images. To make this operation possible, respectively, to provide the Applanix LANDMark ™ mobile mapping system the ability to compare pixels from successive frames, from an image sequence to a markup
RO 126294 Β1 de timp, respectivul sistem este prevăzut cu un sistem de poziționare și orientare pentru 1 vehicule terestre POS LV™ {Position Orientation System for Land Vehicles), de precizie, constituit prin cuplajul strâns, realizat între o unitate de măsurare inerțială IMU {Inerțial 3 Measurement Unit) și un receptor GPS cu dublă frecvență.EN 126294 Β1 of time, the respective system is provided with a positioning and orientation system for 1 POS LV ™ {Position Orientation System for Land Vehicles), constituted by the tight coupling, made between an inertial measuring unit IMU { Inertial 3 Measurement Unit) and a dual frequency GPS receiver.
De asemenea, o altă componentă esențială de tip echipament {hardware), a 5 sistemului de poziționare și orientare pentru vehicule terestre POS LV™, este constituită din instrumentul de măsurare a distanțelor DMI {Distance Measurement Instrument), care este 7 montat pe axul roților motoare ale vehiculului laborator și care furnizează pulsuri electrice, la intervale unghiulare egale, de rotație, ale respectivelor roți. Aceste pulsuri sunt convertite 9 de către către sistemul de poziționare și orientare pentru vehicule terestre POS LV™, în măsurători ale distanței incrementale, străbătut[ de către vehicul, pentru situațiile în care 11 semnalele GPS nu sunt disponibile.Also, another essential component of the equipment (hardware), the 5 positioning and guidance system for POS LV ™ land vehicles, is the DMI (Distance Measurement Instrument), which is 7 mounted on the wheel axis. engines of the laboratory vehicle and which provide electric pulses, at equal angular intervals, of rotation, of the respective wheels. These pulses are converted 9 by the positioning and guidance system for POS LV ™ land vehicles, in incremental distance measurements, traveled [by the vehicle, for situations where 11 GPS signals are not available.
Pe baza acestei dotări, în procesul de achiziție a datelor, operatorul conduce 13 vehiculul la vitezele permise pe autostrada respectivă, pentru a înregistra datele cu privire la suprafața drumului și/sau la obiectivele de pe partea laterală a acestuia. Sistemul 15Based on this equipment, in the process of data acquisition, the operator drives 13 the vehicle at the speeds allowed on the respective highway, to record the data on the road surface and / or the objectives on its side. System 15
LANDMark™ poate fi instalat, de asemenea, și pe vehicule de căi ferate, pentru a efectua aceleași activități și pentru a înregistra obiectivele și alte caracteristici de interes, existente 17 de-a lungul traseului.LANDMark ™ can also be installed on rail vehicles, to perform the same activities and to record the objectives and other features of interest, existing 17 along the route.
Trebuie însă remarcat faptul că, deși sistemul de poziționare și orientare pentru 19 vehicule terestre POS LV™, utilizat de sistemul de cartare mobilă Applanix LANDMark™, asigură acestuia o precizie corespunzătoare de poziționare, sistemul său automat de 21 achiziție a imaginilor și, respectiv, ansamblul sistemului optic al unicei camerei video digitale utilizată, prezintă dezavantajul că nu permite preluarea decât a obiectivelor situate în 23 apropierea arterelor rutiere străbătute. Pentru a compensa acest aspect, realizatorii sistemului de cartare mobilă Applanix LANDMark™ au recurs la o soluție, care este însă mai 25 greu aplicabilă de toți cei implicați în asemenea operații, și anume, la soluția combinării surselor de date preluate din teren, cu cele preluate din aeronave, folosindu-se în acest scop 27 aplicații precum sunt Google Street View™ și Microsoft Virtual Earth™, pentru a obține o vizualizare, pe plan superior, a locației precise a unei zone de interes. 29It should be noted, however, that although the positioning and guidance system for 19 POS LV ™ land vehicles, used by the Applanix LANDMark ™ mobile mapping system, provides it with proper positioning accuracy, its automatic 21 image acquisition system and, respectively, the optical system assembly of the only digital video camera used, has the disadvantage that it only allows the acquisition of the objectives located in 23 near the road crossings. To compensate for this, the makers of the Applanix LANDMark ™ mobile mapping system have resorted to a solution, which is 25 times harder to apply to all involved in such operations, namely, to the solution of combining the data sources taken from the ground with those taken from aircraft, using 27 applications such as Google Street View ™ and Microsoft Virtual Earth ™, to obtain a top-level view of the precise location of an area of interest. 29
Un alt sistem mobil unicameral de cartare este reprezentat și de sistemul mobil ARAN {AutomaticRoadAnalyser), realizat de societatea Roadware Group Inc., Ontario, Canada, 31 în prezent Fugro Roadware Inc., și care este destinat să realizeze măsurarea și inventarierea autostrăzilor, prin colectarea datelor măsurătorilor referitoare la obiecte, 33 caracteristici, structuri și marcaje de teren, situate de-a lungul autostrăzilor și al șoselelor, pentru planificarea, managementul și întreținerea acestora. 35Another unicameral mobile mapping system is represented by the ARAN {AutomaticRoadAnalyser) mobile system, developed by Roadware Group Inc., Ontario, Canada, currently 31 Fugro Roadware Inc., and which is intended to measure and inventory highways, through data collection of measurements related to objects, 33 features, structures and land markings, located along highways and roads, for their planning, management and maintenance. 35
Dintre aplicațiile sistemului mobil ARAN, se menționează în primul rând faptul că acest sistem permite să se stabilească, rapid și în mod repetabil, o bază de date inițială, de 37 management, a semnelor de circulație. Atunci când este utilizat în conjuncție cu fluxul de date al sistemului GPS, sistemul mobil ARAN poate fi utilizat pentru a atribui coordonatele 39 geografice - geocodare, liniei de centru, marginii și umerii drumurilor, împreună cu locația și tipul diferitelor elemente adiacente ale marginii de drum. 41Of the applications of the ARAN mobile system, it is mentioned first of all that this system allows to establish, quickly and repeatedly, an initial database, of 37 management, of the traffic signs. When used in conjunction with the GPS data flow, the ARAN mobile system can be used to assign geographical coordinates - geocoding, center line, road edges and shoulders, along with the location and type of different adjacent road edge elements. . 41
Sistemul mobil ARAN poate fi utilizat și de sistemul de monitorizare a autostrăzilorThe ARAN mobile system can also be used by the motorway monitoring system
HMS {Highway Monitoring System), pentru a înregistra un număr de date de reper precum 43 sunt: numărul de piste, lățimea acestora și a umerilor.HMS {Highway Monitoring System), to record a number of landmark data such as 43 are: number of tracks, their width and shoulders.
Partea mobilă a sistemului realizează colectarea în teren a datelor și constă dintr-un 45 vehicul multifuncțional, prevăzut cu o cameră video de înaltă rezoluție, precis calibrată, montată în interiorul cabinei vehiculului și orientată spre partea dreaptă a drumului sau pe 47 capota acestuia, pentru obținerea unor imagini panoramice, cu un instrument de măsurare a distanțelor, pentru poziționarea spațială, cu un sistem giroscopic geometric și cu un sistem 49 ultrasonic de nivelmetrie, pentru măsurarea precisă a unghiului de poziție al vehiculului.The mobile part of the system performs data collection on the ground and consists of a 45 multifunctional vehicle, equipped with a high resolution video camera, precisely calibrated, mounted inside the vehicle cab and oriented to the right side of the road or on its 47 hood, for obtaining panoramic images, with a distance measuring instrument, for spatial positioning, with a geometrical gyroscopic system and with an ultrasonic level 49 system, for precise measurement of the vehicle's position angle.
RO 126294 Β1RO 126294 Β1
Pentru măsurarea distanțelor străbătute de vehiculul laborator, în cursul efectuării determinărilor, este utilizat un encoder optic, dispus pe axul motor al vehiculului, pentru a contoriza rotațiile respectivului ax, iar codul de timp al achiziției datelor este realizat prin pulsul de marcare furnizat de un recorder video cu bandă, la intervale de 1/30 s.To measure the distances traveled by the laboratory vehicle, during the determinations, an optical encoder, disposed on the motor axis of the vehicle, is used to count the rotations of the respective axis, and the time code of the data acquisition is realized by the marking pulse provided by a recorder video with tape, at intervals of 1/30 s.
în același timp, unghiul de poziție curent al vehiculului este determinat cu ajutorul unui sistem utilizabil pentru navigația pe distanțe scurte, și anume, un sistem compus din două giroscoape convenționale, care furnizează date de tip analogic și dintre care un giroscop este utilizat pentru a măsura tangajul și ruliul, iar cel de-al doilea pentru a măsura azimutul. în afara valorilor absolute ale unghiurilor de tangaj și de ruliu ale vehiculului, determinate cu grupul giroscopic, echipamentul cu care este prevăzut sistemul mobil ARAN realizează măsurarea acestor unghiuri și în raport cu planul pavimentului de drum, cu ajutorul a patru senzori ultrasonici, dispuși la cele patru colțuri ale vehiculului, senzori care măsoară distanța dintre șasiul vehiculului și suprafața pavimentului drumului, la intervale de 1/15 s, cu o precizie de 1,0 mm, într-un domeniu cuprins între -128 și +129 mm față de data de referință considerată.at the same time, the current position angle of the vehicle is determined using a system usable for short-distance navigation, namely, a system composed of two conventional gyros, which provide analog type data and from which a gyroscope is used to measure the tangage and the roll, and the second to measure the azimuth. Apart from the absolute values of the vehicle's pitch and roll angles, determined with the gyroscopic group, the equipment with which the ARAN mobile system is provided performs the measurement of these angles and in relation to the road floor plan, with the help of four ultrasonic sensors, arranged at those four corners of the vehicle, sensors that measure the distance between the vehicle chassis and the road surface, at intervals of 1/15 s, with an accuracy of 1.0 mm, in a range between -128 and +129 mm from the date of considered reference.
în mod opțional, sistemul mobil ARAN mai dispune și de un receptor GPS, care este utilizat pentru a obține o informație mai precisă de poziție, în condițiile în care datele GPS standard sunt corectate diferențial, pentru a obține o rezoluție maximă de până la 1 m. Cu o frecvență de înregistrare mai redusă decât cea utilizată pentru datele giroscopice sau pentru cele de nivel, datele GPS sunt raportate la fiecare secundă sau la fiecare 30 de cadre de imagine, interpolarea între aceste momente realizându-se prin navigația inerțială, care utilizează datele giroscopice și cele ale instrumentului de măsură de tip codificator electromecanic (encoder) pentru măsurarea distanțelor.Optionally, the ARAN mobile system also has a GPS receiver, which is used to obtain more precise position information, provided that the standard GPS data are differentially corrected, for a maximum resolution of up to 1 m. With a lower recording frequency than that used for gyroscopic or level data, GPS data is reported every second or every 30 frames of image, the interpolation between these moments being done by inertial navigation, which uses the data. gyroscopic and those of the measuring instrument of the type electromechanical encoder (encoder) for the measurement of distances.
Achiziția datelor este asigurată de către un sistem computerizat, iar sistemul video utilizează un cod de timp, pentru a realiza sincronizarea imaginilor achiziționate cu baza de date geometrice și de poziție. Pe această bază, sistemul mobil ARAN este prevăzut cu o aplicație software Surveyor®, care poate efectua măsurători pe imagini multiple, utilizând procedeul de triangulație, sau pe imagini singulare, utilizând planul idealizat al autostrăzii ca o referință. Stația de lucru prevăzută cu aplicația software Surveyor® constă dintr-un calculator PC, monitoare multiple și înregistratoare video cu bandă, iar calculatorul menționat utilizează un cârd de captură video cu capacitate de compresie a imaginilor achiziționate.Data acquisition is ensured by a computer system, and the video system uses a time code to synchronize the acquired images with the geometric and position database. On this basis, the ARAN mobile system is provided with a Surveyor® software application, which can perform measurements on multiple images, using the triangulation process, or on single images, using the idealized freeway plan as a reference. The workstation provided with the Surveyor® software consists of a PC computer, multiple monitors and video tape recorders, and the mentioned computer uses a video capture card capable of compressing the acquired images.
Dezavantajul soluției adoptate de către sistemul mobil ARAN se datorează însă faptului că nu se utilizează decât în mod opțional un receptor GPS, astfel că declanșarea din exterior a camerei video nu se efectuează de către semnalul recepționat de la sistemul satelitar GPS, pentru a se realiza marcarea tuturor imaginilor cu timpul universal UTC, achiziționarea fiecărui cadru video realizându-se la intervale de o secundă sau de 1/15 s, comandate de către dispozitivul de temporizare (timer) al înregistratorului video cu bandă (tape video recorder), ceea ce are drept rezultat faptul că sincronizarea unor imagini multiple este însoțită de erori suplimentare.The disadvantage of the solution adopted by the ARAN mobile system is, however, due to the fact that only a GPS receiver is optionally used, so that the external triggering of the video camera is not carried out by the signal received from the GPS satellite system, in order to make the marking. for all images with UTC universal time, each video frame is acquired at intervals of one second or 1/15 s, controlled by the timer of the video tape recorder (tape video recorder), which has the right As a result, the synchronization of multiple images is accompanied by additional errors.
O abordare diferită, în ceea ce privește soluționarea componentei de poziționare, prezintă însă sistemul mobil de cartare Photobus, realizat de către Geodetic Engineering Laboratory (TOPO) din cadrul Institutului Federal Elvețian de Tehnologie din Lausanne -EPFL (Swiss Federal Institute of Technology Lausanne). Un ansamblu de dispozitiveîn care sunt incluse receptoare GPS, un sistem de navigație inerțială (INS) și camere cu senzor fotoelectric CCD sunt montate pe un vehicul mobil, terestru, cu care sistemul Photobus efectuează prospectarea automată a unor caracteristici specifice ale drumurilor, așa cum sunt linia de centru, marcajele și semnele de drum, la viteze de până la 100 km/h și cu o precizie de poziționare de nivel subdecimetric.However, a different approach regarding the positioning component solution presents the Photobus mobile mapping system, developed by the Geodetic Engineering Laboratory (TOPO) at the Swiss Federal Institute of Technology in Lausanne-EPFL (Swiss Federal Institute of Technology Lausanne). A set of devices including GPS receivers, an inertial navigation system (INS) and cameras with a photoelectric CCD sensor are mounted on a mobile, land vehicle, with which the Photobus system automatically searches for specific road features, such as center line, markings and road signs, at speeds up to 100 km / h and with a precision of sub-centimeter positioning.
RO 126294 Β1RO 126294 Β1
Pentru a realiza o poziționare limitată numai la unele obiective, așa cum sunt 1 semnele de circulație, ale căror dimensiuni sunt apriori cunoscute, și în condițiile în care atât aceste obiective, cât și vehiculul laborator se mențin în același plan orizontal, echipamentul 3 mobil Photobus utilizează, în mod separat, o singură cameră video, care este plasată în plan orizontal, perpendicular pe axa longitudinală a vehiculului laborator. 5To achieve a positioning limited only to some objectives, such as 1 traffic signs, whose dimensions are known a priori, and provided that both these objectives and the laboratory vehicle are kept in the same horizontal plane, the 3 Mobile Photobus equipment it uses, separately, a single video camera, which is placed horizontally, perpendicular to the longitudinal axis of the laboratory vehicle. 5
Tot în același mod, prin utilizarea separată a unei singure camere video, se realizează și cartarea în timp real a geometriei drumurilor. în acest scop, achiziția imaginilor 7 și procesarea acestora este realizată în mod autonom de către o cameră de tip Ethercam, orientată în jos pe direcție verticală și care este înzestrată, ca și prima cameră menționată, 9 cu un PC încorporat. Fiind triggerate prin comanda externă furnizată de un puls GPS, pentru a garanta o sincronizare precisă, sistemele video, cu pixeli CMOS, care captează cadrele 11 prin intermediul pixelilor lor de tip CMOS, aceștia sunt mai puțin afectați de către variațiile de iluminare, efect întâlnit la variantele care utilizează senzori CCD. 13Also, by using a single camcorder separately, real-time mapping of road geometry is performed. For this purpose, the acquisition of images 7 and their processing is carried out autonomously by an Ethercam type camera, oriented downwards in a vertical direction and which is endowed, like the first mentioned camera, 9 with a built-in PC. Being triggered by the external command provided by a GPS pulse, to ensure accurate synchronization, video systems, with CMOS pixels, which capture frames 11 through their CMOS-type pixels, are less affected by the variations in illumination, an effect encountered. for variants using CCD sensors. 13
Cea de-a doua componentă a sistemului este reprezentată de o stație de bază mobilă, care asigură determinarea, în timp real, a poziției și a orientării (azimutului), pentru 15 camera Ethercam, în zona străbătută de echipamentul Photobus. Această stație se bazează pe utilizarea unui receptor GPS cu antenă duală, al cărui cip (chip) primar transmite în mod 17 permanent corecții RTK către cipul secundar, cu scopul de a obține orientarea (azimut-ul) cu o precizie de nivelul gradelor. în acest scop, s-a conceput și un server DGPS de nivel 19 regional, bazat pe Internet, care contribuie la locația de nivel centimetric a cipului primar al receptorului GPS de pe echipamentul Photobus, printr-o conexiune GPRS. în condițiile în 21 care colectează cu o frecvență de 5 Hz, corecțiile de la o rețea de stații de bază, acest server transmite mesajele RTK de corecție de la cea mai apropiată referință. 23The second component of the system is a mobile base station, which ensures the real time position and orientation (azimuth) determination for the Ethercam camera in the area crossed by Photobus equipment. This station is based on the use of a dual-antenna GPS receiver, whose primary chip (chip) permanently transmits RTK corrections to the secondary chip, in order to obtain orientation (azimuth) with degree-level accuracy. For this purpose, a regional Internet-based DGPS server 19 was also designed, which contributes to the centimeter level location of the primary chip of the GPS receiver on the Photobus equipment, through a GPRS connection. In the conditions in 21 which collects with a frequency of 5 Hz, the corrections from a base station network, this server transmits the correction RTK messages from the nearest reference. 2. 3
Conform afirmațiilor realizatorilor echipamentului Photobus, metoda utilizării unei vederi monoscopice, furnizată de o cameră video orientată pe verticală, pentru a extrage 25 geometria drumurilor, prezintă avantaje considerabile față de cea pe care se bazează sistemele care folosesc camere orientate spre înainte, pe direcția de deplasare, și metode 27 de extragere stereoscopică a caracteristicilor, datorită faptului că:According to the claims of the Photobus equipment makers, the method of using a monoscopic view, provided by a vertically oriented video camera, to extract 25 road geometry, presents considerable advantages over that based on systems that use forward-facing cameras, in the direction of travel. , and methods 27 of stereoscopic feature extraction, due to the fact that:
- permite utilizarea camerelor digitale cu rezoluție, calitate optică și stabilitate mai 29 reduse;- allows the use of digital cameras with lower resolution, optical quality and stability;
- reduce complexitatea calibrării și a timpului de realizare; 31- reduces the complexity of the calibration and the execution time; 31
- îmbunătățește vizibilitatea țintei în trafic dens;- improves the visibility of the target in dense traffic;
- permite extragerea complet automatizată și fiabilă a caracteristicilor, posibil în timp 33 real;- allows fully automated and reliable extraction of features, possibly in real time 33;
- reduce costurile, menținând, în același timp, precizia optică la un nivel centimetric. 35 Totodată, este de menționat faptul că sistemul Photobus este utilizat pentru monitorizarea liniei de centru, în condițiile în care tehnologiile DGPS (differentialGPS - GPS 37 diferențial) și DRS (Dead Reckoning -navigație bazată pe estimă) combinate asigură o precizie de poziționare de aproximativ 1,5 m. în urma perfecționării sistemului, prin utilizarea 39 unui receptor GPS care are capacitatea de a recepționa și semnalele satelitare EGNOS, precizia de poziționare se situează între 2 și 3 m, atunci când vehiculul laborator se 41 deplasează într-o zonă neobstrucționată, astfel că, preluate în mod separat, semnalele de corecție furnizate de sistemul satelitar EGNOS nu asigură posibilitatea localizării vehiculului 43 laborator decât în limitele fiecărui culoar de circulație separat.- reduces costs while maintaining optical precision at a centimeter level. 35 At the same time, it should be mentioned that the Photobus system is used for center line monitoring, given that the combined DGPS (differentialGPS - GPS 37 differential) and DRS (Dead Reckoning - estimation based navigation) technologies provide positioning accuracy of approx. 1.5 m. Following the improvement of the system, by using a GPS receiver that has the capacity to receive the EGNOS satellite signals, the positioning accuracy is between 2 and 3 m, when the laboratory vehicle moves in an unobstructed area. , so that, taken separately, the correction signals provided by the EGNOS satellite system do not ensure the possibility of locating the laboratory vehicle 43 only within the limits of each separate traffic lane.
Dezavantajul sistemului Photobus este constituit tocmai de această gamă restrânsă 45 a aplicațiilor sale, iar aceasta se datorează, în principal, faptului că echipamentul de navigație inerțială cu care este prevăzut nu asigură decât poziționarea continuă a vehiculului 47 laborator, nu și determinarea unghiurilor absolute de poziție ale acestuia.The disadvantage of the Photobus system is precisely this small range 45 of its applications, and this is mainly due to the fact that the inertial navigation equipment with which it is provided only ensures the continuous positioning of the laboratory vehicle 47, and not the determination of absolute position angles. of his.
RO 126294 Β1RO 126294 Β1
Se cunoaște, de asemenea, din brevetul US 6526352 B1, 25.02.2003, (INTELLIGENT TECH INT INC, US), având ca obiect un procedeu și un ansamblu pentru cartarea drumurilor, în care ansamblul destinat cărtării drumurilor cuprinde:It is also known from US patent 6526352 B1, 25.02.2003, (INTELLIGENT TECH INT INC, US), having as object a process and assembly for road mapping, in which the assembly for road mapping comprises:
- un ansamblu de camere video, digitale, montate sub unghiuri de deviație și de înălțare cu valori fixe predeterminate, pe capota unui vehicul laborator, aflat în deplasare continuă pe o cale de acces rutieră, camere video montate astfel încât obiectivul optic al camerei video să fie orientat spre paviment, pentru a permite achiziția, în mod automat, de imagini succesive, din teren, în zona unui obiectiv de interes concretizat într-o țintă vizată, situată la mare depărtare de calea de acces rutieră;- a set of video cameras, digital, mounted under deflection and elevation angles with predetermined fixed values, on the hood of a laboratory vehicle, continuously moving on a road access road, video cameras mounted so that the optical objective of the video camera is be oriented towards the pavement, in order to allow the automatic acquisition of successive images, from the field, in the area of an objective of interest materialized in a targeted target, located far away from the road access road;
- o unitate de navigație inerțială INS, instalată în cadrul vehiculului laborator, pentru achiziția de date din teren, date reprezentând valorile unghiurilor absolute de orientare în spațiu ale camerei video și ale vehiculului laborator;- an inertial navigation unit INS, installed in the laboratory vehicle, for the acquisition of data from the field, data representing the values of the absolute angles of orientation in space of the video camera and of the laboratory vehicle;
- un receptor GPS, cu dublă frecvență, instalat în cadrul vehiculului laborator, pentru comanda declanșării camerei video, receptorul GPS, cu dublă frecvență fiind conectat, printr-un cuplaj strâns, cu unitatea de navigație inerțială INS, prin intermediul unui element de interfațare pentru tehnologia SPÂN;- a dual frequency GPS receiver, installed in the laboratory vehicle, for the control of the triggering of the camcorder, the dual frequency GPS receiver being connected, by a tight coupling, with the inertial navigation unit INS, via an interface element for SPAN technology;
- o antenă aferentă receptorului GPS, cu dublă frecvență, menționat, montată pe platforma dispusă pe capota vehiculului laborator, pe axul longitudinal al acestuia.- an antenna related to the GPS receiver, with double frequency, mentioned, mounted on the platform disposed on the hood of the laboratory vehicle, on its longitudinal axis.
Sistemul de cartare mobilă, conform invenției, cuprinde, spre deosebire de stadiul tehnicii, o singură cameră video, sistem ce își propune să înlăture dezavantajele menționate în cele de mai sus, prin următoarea serie de măsuri combinate:The mobile mapping system, according to the invention, comprises, unlike the prior art, a single video camera, a system that aims to remove the disadvantages mentioned above, by the following series of combined measures:
- pentru a mări baza de măsurare a sistemului stereometric, în loc de a se recurge la utilizarea a două camere video de vizare, montate pe același vehicul laborator, se folosește o singură cameră video, baza de măsurare fiind constituită de distanța dintre pozițiile din care camera video, în urma deplasării vehiculului laborator, vizează un același obiectiv, dispus la o distanță care este de regulă mult mai mare decât cea care poate fi preluată de sistemele bicamerale;- to increase the measuring base of the stereometric system, instead of using two video cameras, mounted on the same laboratory vehicle, a single video camera is used, the measuring base being the distance between the positions from which the video camera, following the movement of the laboratory vehicle, aims at the same objective, placed at a distance that is usually much greater than that which can be taken by bicameral systems;
- pentru a mări precizia de marcare în timp a imaginilor video achiziționate, operația de declanșare a camerelor video se realizează din exterior, de către semnalul recepționat de la sistemul satelitar GPS, semnal care conține în mesajul său, în afara datelor de poziție și datele privind timpul universal UTC;- to increase the accuracy of marking the acquired video images in time, the operation of triggering the video cameras is performed from the outside, by the signal received from the GPS satellite system, signal that contains in its message, besides the position data and the data regarding UTC universal time;
- pentru a mări distanța de la care pot fi poziționate țintele vizate din teren, se recurge la utilizarea unei camere digitale de înaltă rezoluție, în montaj fix pe vehiculul laborator, și care este prevăzută cu un obiectiv de tip telemetrie și cu un câmp redus de vedere;- to increase the distance from which the target targets can be positioned from the field, use of a high resolution digital camera, fixed mounting on the laboratory vehicle, which is provided with a telemetry lens and a small field of view;
- pentru a mări precizia de poziționare a unor obiective îndepărtate, se recurge la utilizarea unui sistem de navigație GPS cu frecvență dublă și cu capacitate de funcționare în regim diferențial, cuplat strâns cu o unitate de măsurare inerțială IMU, datele acestor sisteme fiind distribuite prin intermediul unui element de filtraj de tip Kalman;- to increase the positioning accuracy of distant targets, the use of a dual-frequency GPS navigation system with differential operating capacity, closely coupled with an inertial measurement unit IMU, the data of these systems is distributed through a Kalman type filter element;
- Pentru a asigura poziționarea obiectivelor vizate în sistemul terestru global de coordonate și înscrierea acestora în fișiere de tip GIS (Geographic Information System), se folosește o metodologie și un algoritm de calcul care permite efectuarea, în trepte succesive, a operațiilor de extragere a coordonatelor pixelilor, care corespund, în cadrul unei imagini, reperului vizat și definirea unui vector de poziție pentru acest reper, în raport cu prima poziție a camerei video, transferul acestui vector în sistemul de coordonate al vehiculului laborator, iar apoi în sistemul global de referință. Repetarea acestor operații, pentru cea de-a doua poziție a camerei video, urmată de corelarea celor doi vectori de poziție ai reperului vizat, în raport cu baza lor de măsurare, pentru a stabili în final poziția reperului în raport cu sistemul global terestru de coordonate.- To ensure the positioning of the objectives in the global terrestrial coordinate system and their inclusion in Geographic Information System (GIS) files, a methodology and calculation algorithm is used that allows the extraction of coordinates in successive steps. pixels, which correspond, within an image, to the target landmark and the definition of a position vector for this landmark, in relation to the first position of the camcorder, the transfer of this vector to the coordinate system of the laboratory vehicle, and then to the global reference system. Repeat these operations, for the second position of the camcorder, followed by the correlation of the two position vectors of the target landmark, in relation to their measurement base, to finally establish the position of the landmark in relation to the global terrestrial coordinate system. .
RO 126294 Β1RO 126294 Β1
Alte caracteristici și avantaje ale invenției sunt prezentate în următoarea descriere 1 pe larg a sistemului mobil și a procedeului de cartare a unor obiective situate la distanțe mari de arterele rutiere, descriere în care se face referire inclusiv la desenele care o însoțesc, 3 respectiv, fig. 1...19, care reprezintă:Other features and advantages of the invention are presented in the following description 1 at large of the mobile system and of the process of mapping some objects located at great distances from the road arteries, a description which is referred to including the accompanying drawings, respectively 3, fig. . 1 ... 19, which represents:
- fig. 1, schema bloc a modulului cu care se realizează recepția corecțiilor diferențiale 5 RTCM;FIG. 1, block diagram of the module with which the reception of the 5 RTCM differential corrections is performed;
- fig. 2, schema de amplasare a unei antene GPS (Ant. GPS) și a unei camere video 7 (CV.) pe o platformă de montaj (PI.), dispusă pe capota unui vehicul laborator (V.L.);FIG. 2, the diagram of the location of a GPS antenna (GPS ant.) And a video camera 7 (CV.) On a mounting platform (PI.), Disposed on the hood of a laboratory vehicle (V.L.);
- fig. 3, schema de prezentare a vehiculului laborator (V.L.), cu evidențierea 9 interiorului acestui vehicul, interior în care este amenajat un post de operare, care cuprinde un receptor (GPS) cuplat cu o unitate de navigație inerțială (INS) și o unitate de calcul și de 11 stocare a datelor (Comp.);FIG. 3, the scheme of presentation of the laboratory vehicle (VL), with the highlight 9 inside this vehicle, inside which an operating station is arranged, comprising a receiver (GPS) coupled with an inertial navigation unit (INS) and a control unit. calculation and 11 data storage (Comp.);
- fig. 4, schema de principiu a procedeului de cartare a unei ținte îndepărtate (T), prin 13 vizarea acestuia cu o singură cameră video (CV.) din două poziții (Poz. 1) și (Poz. 2) ale vehiculului laborator (V. L.), poziții aflate la o distanță (Β.M.) care constituie baza de măsurare 15 și la care ținta vizată este detectabilă în ambele cadre de imagine preluate de camera video;FIG. 4, the principle diagram of the process of mapping a distant target (T), by 13 targeting it with a single video camera (CV.) From two positions (Position 1) and (Position 2) of the laboratory vehicle (VL) , positions at a distance (Β.M.) that constitute the measurement base 15 and at which the target is detectable in both image frames taken by the video camera;
- fig. 5, schema pentru definirea unghiului de azimut Ψ al vehiculului laborator;17FIG. 5, the diagram for defining the azimuth angle of the laboratory vehicle; 17
- fig. 6, schema pentru definirea unghiului de tangaj Θ al vehiculului laborator;FIG. 6, the diagram for defining the pitch angle of the laboratory vehicle;
- fig. 7, schema pentru definirea unghiului de ruliu Φ al vehiculului laborator;19FIG. 7, the diagram for defining the roll angle Φ of the laboratory vehicle; 19
- fig. 8, schema pentru definirea unghiului de girație Ψο al axei optice a camerei video (CV);21FIG. 8, the scheme for defining the rotation angle Ψ ο of the optical axis of the video camera (CV); 21
- fig. 9, schema pentru definirea unghiului de înclinare 0C a axei optice a camerei video (CV);23FIG. 9, diagram for defining the inclination angle 0 C of the optical axis of the video camera (CV); 23
- fig. 10, schema optică pentru definirea unghiurilor de deviație ψρ și θρ ale direcției țintei zT în raport cu direcția axei optice centrale zc a camerei video, precum și pentru 25 definirea modului în care se formează imaginea Τ' a țintei în planul senzorului CCD al camerei video;27FIG. 10, the optical scheme for defining the deviation angles ψ ρ and θ ρ of the direction of the target z T with respect to the direction of the central optical axis z c of the camcorder, as well as for 25 defining how the image Τ 'of the target is formed in the sensor plane CCD of the video camera; 27
- fig. 11, scheme geometrice pentru determinarea expresiilor de definire a unghiurilor de deviație ψρ și θρ ale direcției țintei în funcție de coordonatele liniare, dx și dy, ale imaginii 29 acestei ținte pe senzorul CCD al camerei video:FIG. 11, geometric schemes for determining the expressions for defining the deviation angles ψ ρ and θ ρ of the direction of the target according to the linear coordinates, d x and d y , of the image 29 of this target on the CCD sensor of the video camera:
a. schema pentru stabilirea expresiei unghiului de deviație ψρ;31a. diagram for determining the expression of the deviation angle ψ ρ ; 31
b. schema pentru stabilirea expresiei unghiului de deviație θρ.b. diagram for determining the expression of the deviation angle θ ρ .
- fig. 12, schema pentru definirea unghiului de deviație ψρ al direcției țintei în plan 33 orizontal;FIG. 12, the diagram for defining the deviation angle ψ ρ of the direction of the target in plane 33 horizontally;
- fig. 13, schema pentru definirea unghiului de deviație θρ al direcției țintei în plan 35 vertical;FIG. 13, the scheme for defining the deviation angle θ ρ of the target direction in the vertical plane 35;
- fig. 14, schema pentru definirea unghiului absolut de azimut al țintei Ψτ vizate; 37FIG. 14, the scheme for defining the absolute azimuth angle of the target Ψ τ targeted; 37
- fig. 15, schema pentru definirea unghiului absolut de înălțare al țintei Θτ vizate;FIG. 15, the scheme for defining the absolute elevation angle of the target Θ τ targeted;
- fig. 16, schema pentru definirea unghiului absolut de ruliu al țintei Φτ vizate; 39FIG. 16, the scheme for defining the absolute rolling angle of the target Φ τ targeted; 39
-fig. 17, schema pentru determinarea poziției țintei Tîn planul orizontal al elipsoidului de referință prin vizarea acesteia din două poziți diferite, si C2, ale camerei video, poziții 41 rezultate în urma deplasării vehiculului laborator pe traseul de test;FIG. 17, the scheme for determining the position of the target In the horizontal plane of the reference ellipsoid by targeting it from two different positions, and C 2 , of the video camera, positions 41 resulting from the movement of the laboratory vehicle on the test route;
- fig. 18, schema de poziționare a țintei T vizate în coordonate geografice, de 43 longitudine și, respectiv, latitudine, pe o sferă echivalentă a globului terestru;FIG. 18, the positioning scheme of the target T in geographic coordinates, of 43 longitude and respectively latitude, on an equivalent sphere of the terrestrial globe;
- fig. 19, schema pentru stabilirea relației de calcul a înălțimii h a țintei T în planul 45 orizontal (P.O.) al elipsoidului de referință.FIG. 19, the scheme for establishing the calculation relation of the height h of the target T in the horizontal plane (P.O.) of the reference ellipsoid.
Configurarea practică a sistemului mobil de cartare implică însă definirea în primul 47 rând a nivelului de precizie care trebuie să fie asigurat de echipamentele de măsurare cu care este prevăzut sistemul respectiv. 49However, the practical configuration of the mobile mapping system implies, first of all, the definition of the level of precision to be provided by the measuring equipment with which the respective system is provided. 49
RO 126294 Β1RO 126294 Β1
Astfel, pentru determinările topometrice ale țintelor T din teren, se admite de regulă o abatere liniară de poziționare de aproximativ d = 0,2 m (20 cm). Această condiție se aplică în primul rând pentru vehiculul laborator V.L., pentru a cărui poziționare cu acest nivel de precizie este necesară utilizarea unui receptor GPS care are capacitatea de a funcționa în regim RTK {Real Time Kinematic), respectiv, are posibilitatea de a se conecta, prin intermediul rețelei de Internet, la o stație GPS, de referință, la care este abonat și de la care să preia corecțiile diferențiale.Thus, for the topometric determinations of the T targets in the field, a linear positioning deviation of approximately d = 0.2 m (20 cm) is generally allowed. This condition applies first and foremost to the VL laboratory vehicle, for which positioning with this level of accuracy it is necessary to use a GPS receiver that has the ability to operate in RTK mode (Real Time Kinematic), respectively, has the possibility to connect , via the Internet network, to a GPS station, of reference, to which it is subscribed and from which to take the differential corrections.
Chiar și în lipsa erorilor datorate propriei poziționări a vehiculului laborator V.L., aferent sistemului mobil de cartare MMS, o abatere liniară d de poziționare a țintei T vizate apare datorită erorii unghiulare e, de măsurare, proprie unității de măsurare inerțială IMU, utilizată, așa după cum rezultă din relația:Even in the absence of errors due to the own positioning of the VL laboratory vehicle, related to the MMS mobile mapping system, a linear deviation d of the target T positioning occurs due to the angular error e, of measurement, own of the inertial measuring unit IMU, used, so after as it results from the relationship:
360° xd în care s-au utilizat notațiile:360 ° xd in which the notations were used:
e - eroarea unghiulară de măsurare, proprie unității de măsurare inerțială IMU utilizate;e - the angular measurement error, specific to the inertial measurement unit IMU used;
d - abaterea liniară de poziționare a țintei T vizată;d - the linear deviation of the target T positioning;
D - distanța reală până la ținta T vizată.D - the actual distance to the target T target.
Dacă condiția definită mai sus, pentru echipamentul GPS, este unică, indiferent de regimul de utilizare a sistemului de cartare mobilă (MMS - Mobile Mapping System), pentru unitatea de măsurare inerțială IMU, condițiile sunt diferite în funcție de destinația, respectiv, aplicația în care va fi utilizat sistemul mobil de cartare:If the condition defined above, for the GPS equipment, is unique, regardless of the mode of use of the mobile mapping system (MMS - Mobile Mapping System), for the inertial measurement unit IMU, the conditions are different depending on the destination, respectively, the application in which will be used the mobile mapping system:
A) sistem mobil de cartare cu două camere video C.V. și care este utilizat pentru cartarea drumurilor parcurse de vehiculul laborator V.L., a semnelor de circulație și a obiectivelor aflate în apropierea arterei de circulație la o distanță D care nu depășește 40 m.A) mobile mapping system with two video cameras C.V. and which is used to map the roads traveled by the laboratory vehicle V.L., the traffic signs and the objectives near the traffic artery at a distance D that does not exceed 40 m.
Cu relația de mai sus, pentru d = 0,2 m și D = 40 m, se obține valoarea maximă admisă pentru eroarea unghiulară a unității de măsurare inerțială IMU:With the above relationship, for d = 0.2 m and D = 40 m, the maximum allowed value for the angular error of the inertial measuring unit IMU is obtained:
e = 0,28°.e = 0.28 °.
B) sistem mobil de cartare, care poate funcționa și cu o singură cameră video, și care, în afara misiunilor enumerate mai sus, poate efectua și sarcini de cartografiere a unor clădiri, poduri, diguri, a căror distanță maximă până la vehiculul laborator V.L. poate ajunge până la valoarea D = 200 m.B) mobile mapping system, which can work with only one video camera, and which, in addition to the missions listed above, can also carry out mapping tasks of buildings, bridges, dams, whose maximum distance to the laboratory vehicle V.L. can reach up to D = 200 m.
Cu aceeași relație de mai sus, pentru d = 0,2 m și D = 200 m, se obține valoarea maximă admisă, pentru eroarea unghiulară a unității de măsurare inerțială IMU:With the same relation above, for d = 0.2 m and D = 200 m, the maximum allowed value is obtained, for the angular error of the inertial measuring unit IMU:
e = 0,057°.e = 0.057 °.
întrucât performanțele și, în consecință, și domeniile de aplicare ale sistemului mobil de cartare sunt determinate în primul rând de capacitatea modulului de poziționare satelitară GNSS, precum și a modulului constituit de unitatea de măsurare inerțială IMU, de a asigura nivelurile de precizie sus menționate, este necesar ca, în continuare, pe baza analizării unor aspecte ale funcționării acestor două module, să se stabilească configurația optimă a acestora, pentru sistemul mobil de cartare, conform invenției, după cum urmează:whereas the performance and, consequently, and scope of the mobile mapping system are primarily determined by the ability of the GNSS satellite positioning module, as well as the module constituted by the IMU inertial unit of measurement, to ensure the aforementioned levels of accuracy, it is necessary, further, based on the analysis of some aspects of the operation of these two modules, to determine their optimal configuration, for the mobile mapping system, according to the invention, as follows:
a) Modulul de Poziționare Diferențială GNSSa) The GNSS Differential Positioning Module
Sistemele satelitare de navigație globală GNSS {GlobalNavigation Satellite System), așa cum sunt sistemele NAVSTAR-GPS (SUA) și GLONASS (Rusia), permit determinarea cu precizie ridicată a poziției într-un sistem de referință geocentric, în oricare punct situat pe suprafața terestră, în apropierea sau exteriorul acesteia, folosind sateliții artificiali ai Pământului.Global Navigation Satellite System (GNSS) systems, such as NAVSTAR-GPS (US) and GLONASS (Russia), allow high-precision position determination in a geocentric reference system at any point on the earth's surface. , near or outside it, using artificial Earth satellites.
RO 126294 Β1RO 126294 Β1
Aceste operații de poziționare GNSS se prezintă în două variante de bază: a. 1 poziționarea într-un singur punct și b. poziționarea diferențială.These GNSS positioning operations are presented in two basic variants: a. 1 single point positioning and b. Differential positioning.
în cadrul poziționării într-un singur punct, coordonatele locației unui receptor GNSS 3 sunt determinate în raport cu cadrul de referință al Pământului, prin utilizarea pozițiilor cunoscute ale satelițiilor GNSS care sunt urmăriți. Soluția de poziție, care este generată de 5 receptor și care este afectată într-o mare măsură de condițiile de propagare în atmosferă ale undelor radio, este dezvoltată inițial, în coordonatele ECEF (Earth-Centered-Earth-Fixed), 7 coordonate care apoi sunt convertite în oricare alt sistem regional de coordonate.In single point positioning, the location coordinates of a GNSS 3 receiver are determined with respect to the Earth reference frame, using known positions of the tracked GNSS satellites. The position solution, which is generated by 5 receiver and which is greatly affected by the radio wave propagation conditions in the atmosphere, is initially developed, in the ECEF (Earth-Centered-Earth-Fixed) coordinates, 7 coordinates which then are converted to any other regional coordinate system.
în cadrul poziționării diferențiale, cunoscută și sub denumirea de poziționare relativă, 9 coordonatele unui receptor GNSS, care reprezintă în acest caz stația itinerantă (rover station), sunt determinate în raport cu un receptor GNSS, care constituie stația de bază 11 (base station) și a cărei poziție a fost anterior determinată, cu mare precizie, prin utilizarea tehnicilor convenționale de prospectare. în acest fel, oricare diferențe dintre poziția 13 cunoscută a stației de bază și poziția calculată la această stație pe baza tehnicilor satelitare GNSS pot fi atribuite diferitelor componente ale erorilor de poziționare. Stația de bază 15 transmite, către stația rover, informații cu privire la fiecare satelit urmărit, astfel că pseudodistanțele (distanțele satelit-receptor) măsurate de receptorul mobil sunt corectate 17 pe baza corecțiilor diferențiale, obținute de la stația de bază.In the differential positioning, also known as relative positioning, 9 the coordinates of a GNSS receiver, which represents in this case the rover station, are determined with respect to a GNSS receiver, which constitutes the base station 11 (base station). and whose position was previously determined, with great precision, by using conventional prospecting techniques. In this way, any differences between the known position 13 of the base station and the position calculated at this station based on GNSS satellite techniques can be attributed to the different components of the positioning errors. Base station 15 transmits to the rover station information on each satellite tracked, so that the pseudodistances (satellite-receiver distances) measured by the mobile receiver are corrected 17 based on the differential corrections obtained from the base station.
Corecțiile transmise de receptorul bază pot fi corecții de pseudodistanțe 19 (PRC-Pseudo-Range-Corrections) și corecții de variație a pseudodistanțelor (RRC - Rate of Range Corrections). Aceste corecții se pot determina utilizând pseudodistanțele determinate 21 pe baza codurilor transmise de sateliți (varianta DGNSS - Differential GNSS) sau pe baza măsurătorilor efectuate folosind faza undei purtătoare (varianta RTK- Real Time Kinematic). 23 în cazul metodei diferențiale, aplicată asupra fazei undei purtătoare a semnalului de cod satelitar, se obțin soluții de poziționare de tip RTK, cu precizii mult superioare, respectiv, 25 de ordinul a 1...2 cm. Legat de aceasta, trebuie menționat că distanța instantanee dintre un satelit GNSS și un receptor poate fi apreciată în termenii unui număr de lungimi de undă ale 27 purtătoarei prin care s-a propagat semnalul. Acest număr, care are o componentă fracțională și o componentă întreagă, poate fi considerat drept rezultatul unei măsurători de 29 pseudodistanță (în cicli) cu un offsetîntreg constant, inițial necunoscut. Circuitele de urmărire pot determina, într-un mod relativ simplu, componenta fracțională și modificările pe care le 31 prezintă componenta întreagă a acestui număr de cicli, în condițiile în care, însă, determinarea componentei inițiale întregi este mai puțin directă și constituie, de fapt, 33 elementul de ambiguitate al acestor operații.The corrections transmitted by the base receiver can be pseudodistrict corrections 19 (PRC-Pseudo-Range-Corrections) and corrections of variation of pseudodistances (RRC - Rate of Range Corrections). These corrections can be determined using pseudodistances determined 21 based on the codes transmitted by the satellites (DGNSS - Differential GNSS variant) or on the basis of measurements made using the carrier wave phase (RTK-Real Time Kinematic variant). 23 in the case of the differential method, applied to the phase of the carrier wave of the satellite code signal, RTK positioning solutions are obtained, with much higher accuracies, respectively, 25 on the order of 1 ... 2 cm. In this connection, it should be noted that the instantaneous distance between a GNSS satellite and a receiver can be estimated in terms of a number of wavelengths of the carrier 27 through which the signal propagated. This number, which has a fractional component and an integer component, can be considered as the result of a measurement of 29 pseudodistances (in cycles) with a constant offset, initially unknown. The tracking circuits can determine, in a relatively simple way, the fractional component and the modifications that the whole component of this number of cycles presents 31, provided that, however, the determination of the whole initial component is less direct and actually constitutes , 33 the element of ambiguity of these operations.
Din acest motiv, spre deosebire de algoritmii de calcul al pseudodistanțelor în cadrul 35 cărora stațiile de bază transmit numai corecțiile, în cazul algoritmilor care se aplică asupra fazei purtătoarei, aceștia realizează dubla diferență a observațiilor curente ale receptoarelor 37 de la stația de bază și de la stația rover, dublă diferență care este formată prin scăderea, una dintr-alta, a măsurătorilor efectuate asupra unor perechi satelitare identice, recepționate la 39 cele două receptoare.For this reason, unlike the algorithms for calculating the pseudodistances within 35 to which the base stations transmit only the corrections, in the case of the algorithms that are applied on the carrier phase, they realize the double difference of the current observations of the receivers 37 from the base station and from at the rover station, double difference that is formed by subtracting, from one another, the measurements made on some identical satellite pairs, received at 39 the two receivers.
Generarea acestor corecții diferențiale se poate realiza și în cadrul unei rețele de 41 stații (receptoare) de referință, așa cum este spre exemplu, EUREF - Rețeaua Europeană de Diseminare a Corecțiilor Diferențiale GPS, care acoperă întregul continent european și 43 care menține în timp real, pe Internet, o infrastructură GNSS (Global Navigation Satellitary System), utilizând stațiile GPS/GLONASS ale rețelei sale europene permanente EPN 45 (European Permanent Network), pentru a disemina corecțiile conforme protocolului RTCM (Radio Technical Commission for Maritime Services). 47The generation of these differential corrections can also be done within a network of 41 reference stations (receivers), such as, for example, EUREF - the European Network for the Dissemination of GPS Differential Corrections, which covers the whole European continent and 43 that keeps in real time. , on the Internet, a Global Navigation Satellite System (GNSS) infrastructure, using GPS / GLONASS stations of its European Permanent Network (EPN 45) permanent network, to disseminate corrections in accordance with the RTCM (Radio Technical Commission for Maritime Services) protocol. 47
RO 126294 Β1RO 126294 Β1
La rețeaua EUREF este interconectată și o rețea națională de stații permanente GNSS, așa cum este ROMPOS®, rețea la ale cărei servicii de furnizare a datelor de corecție, necesare îmbunătățirii preciziei de poziționare, se poate recurge și în situațiile în care utilizatorul dispune numai de un singur receptor GNSS, dar are posibilitatea de conectare din teren la Internet, prin conexiuni de tipul GSM/GPRS/CDMA.The EUREF network is also interconnected with a national network of permanent GNSS stations, such as ROMPOS®, a network whose correction data services, needed to improve positioning accuracy, can also be used in situations where the user has only a single GNSS receiver, but has the possibility to connect from the ground to the Internet, through GSM / GPRS / CDMA type connections.
Astfel, serviciul ROMPOS® - DGNSS furnizează corecții pentru aplicații cinematice în timp real, cu o precizie de poziționare între 3,0 și 0,5 m, pentru receptoare cu o singură frecvență, iar serviciul ROMPOS® - RTK furnizează corecții pentru aplicații cinematice în timp real, cu o precizie de poziționare între 0,5 și 2,0 cm, pentru receptoare cu două frecvențe, formatul de date furnizate cu o frecvență de 1 Hz, pentru ambele servicii, fiind conforme protocolului RTCM 2.x, 3.x.Thus, the ROMPOS® - DGNSS service provides corrections for real-time kinematic applications, with positioning accuracy between 3.0 and 0.5 m, for single frequency receivers, and the ROMPOS® - RTK service provides corrections for cinematic applications in real time, with a positioning accuracy between 0.5 and 2.0 cm, for two frequency receivers, the data format provided with a frequency of 1 Hz, for both services, being in accordance with RTCM protocol 2.x, 3.x .
Pentru aplicațiile de poziționare în timp real, indiferentînsă de tipul de rețea care este utilizat, trebuie stabilită o legătură continuă de date între rețeaua de referință și stațiile rover, pentru ca utilizatorii DGPS să recepționeze corecțiile diferențiale, generate de la rețeaua de referință. Pentru poziționarea diferențială în arii locale sau regionale, se utilizează sistemele de comunicații radio, iar pentru zonele cu acoperire în rețeaua Internet, se recurge la această alternativă de transmisie și de recepție a corecțiilor diferențiale. Astfel, pentru aplicațiile DGPS și RTK {Real Time Kinematic), care utilizează rețeaua de Internet, linia de comunicație dintre rețeaua de referință și un utilizator mobil constă din două elemente consecutive: cea mai mare parte a distanței de comunicație, care este cablată, este acoperită de Internet, în timp ce restul distanțelor, mai scurte, spre diferiții utilizatori mobili, poate fi acoperită în bune condiții, cu telefoane mobile celulare.For real-time positioning applications, regardless of the type of network being used, a continuous data link must be established between the reference network and the rover stations, in order for DGPS users to receive the differential corrections generated from the reference network. For the differential positioning in local or regional areas, radio communication systems are used, and for the areas covered in the Internet, this alternative of transmitting and receiving differential corrections is used. Thus, for DGPS and RTK {Real Time Kinematic) applications, which use the Internet, the line of communication between the reference network and a mobile user consists of two consecutive elements: most of the communication distance, which is wired, is covered by the Internet, while the rest of the distances, shorter, to different mobile users, can be covered in good conditions, with cell phones.
Ținând seama de cele menționate mai sus, pentru realizarea modulului de recepție a corecțiilor diferențiale, pentru echipamentul de cartare, conform invenției, așa după cum se prezintă în fig. 1, se recurge la utilizarea unui receptor GPS, care este prevăzut, în mod separat, cu conectoare Corect. RTCM și GPS Corect, pentru recepția corecțiilor diferențiale de tip RTCM, și, respectiv, pentru transmiterea datelor GPS corectate . Prin aceste conectoare, receptorul GPS + INS se conectează la două porturi seriale ale unui sistem de calcul - Notebook, în așa fel încât, prin primul port al acestuia se recepționează datele GPS corectate, care corespund locației utilizatorului, iar prin cel de-al doilea port, se transmit, către receptorul GPS, corecțiile diferențiale, recepționate dintr-o rețea de distribuție prin intermediul unui telefon mobil celular T.M. cu funcționare în regim CDMA și care este conectat la un al treilea port al sistemului de calcul.Taking into account the aforementioned, for making the module for receiving differential corrections, for the mapping equipment according to the invention, as shown in FIG. 1, a GPS receiver is used, which is provided separately with Correct connectors. RTCM and GPS Correct, for receiving differential corrections of the RTCM type, and for transmitting corrected GPS data, respectively. Through these connectors, the GPS + INS receiver is connected to two serial ports of a computing system - Notebook, so that, through its first port, it receives the corrected GPS data, which corresponds to the user's location, and through the second one. port, transmitted, to the GPS receiver, the differential corrections, received from a distribution network through a cellular mobile phone TM with CDMA operation and connected to a third port of the computer system.
b) Modulul integrat de poziționare GPS-EVSb) GPS-EVS integrated positioning module
Așa după cum s-a menționat în cele de mai sus, poziționarea GPS realizează măsurări de distanță ale receptorului față de sateliții Sistemului de Poziționare Globală, măsurători pe baza cărora receptorul își poate calcula poziția și viteza sa, în condițiile în care, în câmpul său de vedere, se află, simultan, cel puțin patru sateliți.As mentioned above, GPS positioning performs distance measurements of the receiver from satellites of the Global Positioning System, measurements based on which the receiver can calculate its position and speed, under the conditions in which, in its field of view. , there are at least four satellites simultaneously.
Pe de altă parte, un sistem de navigație inerțială (INS) utilizează valorile unor parametri precum sunt forțele și rotațiile măsurate de către unitatea de măsurare inerțială (IMU), pentru a calcula accelerația, viteza și unghiurile de poziție ale receptorului GSM al utilizatorului. Forțele sunt măsurate de către unitatea de măsurare inerțială IMU, cu accelerometre dispuse pe trei axe perpendiculare, iar un ansamblu de giroscoape măsoară rotațiile în jurul acestor axe, în condițiile în care, unității de măsurare inerțială (IMU), îi sunt furnizate o serie de date inițiale, așa cum sunt coordonatele locului, viteza și unghiurile de poziție, inițiale, precum și viteza de rotație a pământului și valoarea câmpului său gravitațional. Chiar și în aceste condiții, datorită faptului că erorile care afectează măsurătorile realizate de către senzorii unității de măsurare inerțială (IMU) se acumuleazăOn the other hand, an inertial navigation system (INS) uses the values of parameters such as the forces and rotations measured by the inertial measuring unit (IMU), to calculate the acceleration, speed and position angles of the user's GSM receiver. The forces are measured by the IMU inertial measuring unit, with accelerometers arranged on three perpendicular axes, and a gyroscope assembly measures the rotations around these axes, provided that the inertial measuring unit (IMU) is provided with a series of initial data, such as location coordinates, initial velocity and position angles, as well as the speed of rotation of the earth and the value of its gravitational field. Even under these conditions, due to the fact that the errors affecting the measurements made by the sensors of the inertial measurement unit (IMU) accumulate
RO 126294 Β1 în timp, o soluție de poziționare care se bazează numai pe elementele de navigație inerțială 1 se degradează în timp, dacă nu se asigură actualizarea externă a valorilor coordonatelor de loc, vitezei și unghiurilor de poziție. Această actualizare periodică se realizează cu ajutorul 3 unui sistem de interfațare SPÂN (Synchronous Position, Attitude and Navigation), care integrează măsurătorile inerțiale, brute, cu toate soluțiile GPS disponibile, interfațare care 5 se bazează pe metoda Kalman de filtrare, al cărei vector de stare include unghiurile de poziție, coordonatele de loc, viteza, decalajele accelerometrelor (offset) și derivele 7 giroscoapelor, pentru a furniza soluția optimă, posibilă, în oricare situație. în acest fel, prin utilizarea soluției GPS de înaltă precizie, erorile de măsurare ale sistemului de navigație 9 inerțială INS pot fi modelate și diminuate, iar pe de altă parte, continuitatea și precizia relativă a soluției navigației inerțiale INS asigură o reachiziție mai rapidă a semnalului GPS, în urma 11 întreruperilor acestuia, precum și o convergență sporită în obținerea soluțiilor de tip RTK (Real Time Kinematic). 13 în consecință, ținând seama de cele prezentate mai sus, sistemul, conform invenției, de cartare a unor obiective situate la distanțe mari de căile de acces rutiere sau care sunt 15 inaccesibile în mod direct, cuprinde un vehicul laborator V.L., care se deplasează cu vitezele permise pe artera rutieră supusă prospectării și ale cărui unghiuri de poziție și coordonate 17 geografice sunt determinate, în timp real, cu ajutorul unui echipament de poziționare GPS+INS, care înglobează receptorul GPS, cu capacitate de recepție a celor două frecvențe 19 satelitare L1 și L2, caracteristice unui sistem GPS, și care este susținut de unitatea de navigație inerțială INS și de o conexiune Internei, care realizează conectarea sistemului de 21 cartare mobil, conform invenției, la o rețea națională de stații de bază, furnizoare de corecții diferențiale, corespunzătoare regimului de funcționare RTK (Real Time Kinematic). între 23 condițiile de bază pe care le implică poziționarea precisă a țintelor T vizate, se înscrie și o bună sincronizare între momentul achiziției cadrelor de imagine și timpul universal UTC al 25 cărui semnal este furnizat de ieșirea PPS (Puise PerSecond) a receptorului GPS.In time, a positioning solution that is based solely on inertial navigation elements 1 will degrade over time, unless external updating of the values of location coordinates, velocity and position angles is ensured. This periodic update is done with the help of a SPAN (Synchronous Position, Attitude and Navigation) interface system, which integrates raw, inertial measurements with all available GPS solutions, which interface 5 is based on the Kalman filter method, whose vector of The status includes position angles, location coordinates, speed, offset accelerometers and 7 gyro derivatives, to provide the best possible solution in any situation. In this way, by using the high precision GPS solution, the measurement errors of the INS inertial navigation system 9 can be modeled and diminished, and on the other hand, the continuity and relative accuracy of the INS inertial navigation solution ensures a faster signal attainment. GPS, following 11 interruptions, as well as increased convergence in obtaining RTK (Real Time Kinematic) solutions. Accordingly, taking into account the above, the system, according to the invention, for mapping objectives located at great distances from the access roads or which are directly inaccessible, comprises a laboratory vehicle VL, which moves with the permitted speeds on the roadway subject to survey and whose position angles and geographical coordinates are determined, in real time, by means of GPS + INS positioning equipment, which includes the GPS receiver, with the capacity to receive the two 19 L1 satellite frequencies and L2, characteristic of a GPS system, and which is supported by the INS inertial navigation unit and a connection to the Internal, which connects the 21 mobile mapping system according to the invention, to a national network of base stations, providing differential corrections, corresponding to the RTK (Real Time Kinematic) operating mode. Between the 23 basic conditions involved in the precise positioning of the targeted T targets, there is also a good synchronization between the moment of the acquisition of the image frames and the universal UTC time of 25 whose signal is provided by the PPS (Puise PerSecond) output of the GPS receiver.
Așa după se prezintă în fig. 2, o antenă Ant. GPS a receptorului GPS este amplasată 27 pe axa longitudinală zv a vehiculului laborator V.L. pe o platformă de montaj PI., dispusă pe capota acestuia. Pe aceeași platformă de montaj PI., pentru a realiza vizarea optică a 29 obiectivelor din teren, cu ajutorul unui sistem video unicameral, la o distanță m de antenă, pe direcția axei transversale.xr a vehiculului laborator V.L., este montată o cameră video 31 C.V., al cărui obiectiv optic este orientat spre o parte laterală a vehiculului laborator V.L., sub un unghi fix Ψο, precis determinat, corespunzător aplicației avute în vedere, unghi cu care 33 sistemul de coordonatexc,zc , al camerei video C.V., este rotit în planul orizontal al vehiculului laborator V.L., în raport cu sistemul de coordonate, xv ,zv , al acestuia. 35 în cadrul unei aplicații neîntrerupte de determinări, camera video C.V. are o orientare fixă în raport cu vehiculul laborator V.L., purtător al sistemului mobil de cartare, conform 37 invenției, prin blocarea rotației în plan orizontal, a înclinării și a zoom-ului camerei video C.V., la valori la care camera video C.V. a fost calibrată. Datele de calibrare sunt memorate și 39 utilizate ulterior, pentru a defini orientarea camerei video C.V. în raport cu direcția de deplasare a vehiculului laborator V.L. și pentru a defini scara imaginii. în plus, fiecare 41 imagine achiziționată de către camera video C.V. este marcată cu coordonatele de loc și poziția unghiulară a acesteia, de către echipamentul de poziționare GPS+INS, cu care este 43 prevăzut echipamentul de cartare, conform invenției.As shown in FIG. 2, an antenna Ant. GPS of the GPS receiver is located 27 on the longitudinal axis z v of the laboratory vehicle VL on a mounting platform PI., Disposed on its hood. On the same PI mounting platform, to achieve the optical targeting of the 29 field objectives, using a unicameral video system, at a distance m from the antenna, in the direction of the transverse axis.x r of the VL laboratory vehicle, a video camera is mounted. 31 CV, of which the optical lens is oriented to one side of the laboratory vehicle VL, under a fixed angle Ψ ο, precisely determined, corresponding to the intended application angle with the 33 system coordonatex c, z c, of the video camera CV , is rotated in the horizontal plane of the laboratory vehicle VL, in relation to the coordinate system, x v , z v , of it. 35 within a continuous application of determinations, the CV camcorder has a fixed orientation with respect to the laboratory vehicle VL, carrier of the mobile mapping system, according to 37 of the invention, by blocking the rotation in a horizontal plane, of the inclination and the zoom of the camcorder CV, at values at which the CV video camera was calibrated. The calibration data are stored and subsequently used to define the orientation of the CV camcorder relative to the direction of travel of the VL laboratory vehicle and to define the image scale. In addition, every 41 images purchased by the CV camera is marked with the location coordinates and its angular position, by the GPS + INS positioning equipment, with which 43 the mapping equipment according to the invention is provided.
RO 126294 Β1 în interiorul vehiculului laborator V.L., a cărui cameră video C.V., așa după cum se prezintă în fig. 3, vizează un semn de circulație S.C., este amplasat un post de operare a sistemului de cartare, post care cuprinde un receptor GPS, cuplat cu o unitate de navigație inerțială INS și o unitate de calcul Comp., destinată calculării și stocării datelor.RO 126294 Β1 inside the laboratory vehicle V.L., whose video camera C.V., as shown in fig. 3, refers to a traffic signal S.C., is located an operating station of the mapping system, a station that includes a GPS receiver, coupled with an inertial navigation unit INS and a computing unit Comp., Intended for data calculation and storage.
Procedeul de cartare conform invenției implică realizarea unei succesiuni de determinări și de achiziții automate de date, precum și implementarea unui algoritm de calcul, cu care se realizează: a. determinarea valorilor unghiurilor absolute de poziție, Ψτ, Θτ, Φτ, ale unei ținte T vizate. în raport cu punctul în care se află camera video C.V., în momentul în care a fost achiziționată imaginea respectivă și b. determinarea coordonatelor geografice ale țintei T, în latitudine și în longitudine, în planul orizontal al elipsoidului terestru de referință, prin aplicarea tehnicii triangulației asupra valorilor unghiurilor de poziție și, respectiv, de azimut Ψ 7| și , ale țintei T, unghiuri determinate în raport cu direcția nord N a meridianului magnetic local și care corespund la două poziții Poz.1 și Poz. 2, diferite, ale vehiculului laborator V.L., poziții aflate, așa după cum se prezintă în fig. 4, la o distanță B.M., care constituie baza de măsurare și la care ținta T vizată este detectabilă în ambele cadre de imagine preluate de camera video C.V..The mapping process according to the invention involves performing a succession of determinations and automatic data acquisition, as well as implementing a calculation algorithm, with which it is performed: a. Determining the values of absolute position angles, Ψ τ , Θ τ , Φ τ , of of a targeted T target. in relation to the point where the CV video camera is located, when the respective image was acquired and b. determining the geographical coordinates of the target T, in latitude and longitude, in the horizontal plane of the reference terrestrial ellipsoid, by applying the triangulation technique on the values of position and azimuth angles Ψ 7 | and, of the target T, angles determined with respect to the north direction N of the local magnetic meridian and corresponding to two positions Pos.1 and Pos. 2, different, of the laboratory vehicle VL, positions as shown in fig. 4, at a distance BM, which constitutes the measurement base and at which the target T target is detectable in both image frames taken by the CV video camera.
în regim de postprocesare, operatorul interacționează cu software-ul pe care se bazează procedeul de cartare conform invenției, prin punctarea, cu mouse-ul sistemului de calcul, a țintelor T vizualizate, din două locații diferite ale vehiculului laborator V.L..In post-processing mode, the operator interacts with the software on which the mapping process is based according to the invention, by pointing, with the mouse of the calculation system, the visualized T targets, from two different locations of the laboratory vehicle V.L.
în cadrul unei prezentări generale a procedeului de cartare a unor obiective situate la distanțe mari de arterele rutiere, se poate considera că fiecare pixel selectat de operator dintr-un cadru de imagine video reprezintă un vector în spațiu: în această accepțiune, algoritmul de calcul al procedeului de cartare convertește coordonatele x și y ale pixelului într-un vector al direcției de vizare, raportat inițial la vectorul median al camerei video C.V., vectorul de vizare fiind apoi rotit în raport cu girația, tangajul și ruliul camerei video C.V., pe baza informațiilor referitoare la calibrarea camerei video C.V.. în continuare, vectorul rezultat este rotit pentru a prelua tangajul și ruliul vehiculului laborator V.L. în raport cu planul orizontal, utilizând datele unghiulare furnizate de către unitatea de măsurare inerțială (IMU). în urma determinării, în acest mod, a vectorilor de poziție, ai țintei T vizate, în raport cu două locații diferite ale vehiculului laborator V.L., software-ul procedeului de cartare efectuează o triangulație, pentru a determina poziția relativă, în raport cu vehiculul laborator V.L., a țintei T selectate și a o transfera, în continuare, într-un sistem global de coordonate (spre exemplu, latitudine, longitudine, înălțime).In a general presentation of the mapping process of targets located at great distances from the road arteries, it can be considered that each pixel selected by the operator from a video image frame represents a vector in space: in this sense, the computation algorithm of the mapping process converts the x and y coordinates of the pixel into a vector of the targeting direction, initially related to the median vector of the CV video camera, the target vector being then rotated in relation to the rotation, pitch and roll of the CV video camera, based on the information concerning the calibration of the CV video camera. Next, the resulting vector is rotated to take over the tangle and roll of the VL laboratory vehicle. in relation to the horizontal plane, using the angular data provided by the inertial measurement unit (IMU). Following the determination, in this way, of the position vectors, of the targeted T target, in relation to two different locations of the VL laboratory vehicle, the mapping software performs a triangulation, to determine the relative position, relative to the laboratory vehicle VL, of the selected target T and then transfer it to a global coordinate system (for example, latitude, longitude, height).
Trecând acum la prezentarea în detaliu a procedeului de cartare, se precizează că acesta se bazează pe un algoritm de calcul care corespunde configurației adoptate pentru echipamentul de cartare conform invenției și care este alcătuit din două componente principale:Turning now to the detailed presentation of the mapping process, it is specified that it is based on a calculation algorithm that corresponds to the configuration adopted for the mapping equipment according to the invention and which consists of two main components:
I. Grupul relațiilor de calcul al unghiurilor absolute de poziție Ψτ, Θτ, Φτ, ale țintei T vizate, în raport cu punctul L, în care este plasat obiectivul camerei video C.V..I. The group of relations of calculation of the absolute position angles Ψ τ , Θ τ , Φ τ , of the target T, in relation to point L, in which the lens of the video camera CV is placed.
II. Grupul relațiilor de calcul cu care se realizează determinarea poziției țintei T vizate, în planul orizontal al elipsoidului de referință.II. The group of computational relationships with which the position of the target T is determined, in the horizontal plane of the reference ellipsoid.
La rândul său, prima componentă a algoritmului cuprinde următoarele etape de calcul:In turn, the first component of the algorithm comprises the following calculation steps:
A. Definirea unghiurilor de poziție Ψ, Θ și Φ ale vehiculului laborator V.L., furnizate de unitatea de măsurare inerțială IMU:A. Defining the position angles Ψ, Θ and Φ of the laboratory vehicle V.L., provided by the inertial measuring unit IMU:
1. Unghiul de azimut Ψ al vehiculului laborator V.L.;1. The azimuth angle laborator of the laboratory vehicle V.L .;
2. Unghiul de tangaj Θ al vehiculului laborator V.L.;2. The pitch angle laborator of the laboratory vehicle V.L .;
3. Unghiul de ruliu Φ al vehiculului laborator V.L..3. Roll angle Φ of the laboratory vehicle V.L.
RO 126294 Β1RO 126294 Β1
B. Definirea unghiurilor de pozare Ψο și Oc, ale camerei video C.V.:1B. Defining the positioning angles Ψ ο and O c , of the CV camcorder: 1
4. Unghiul de girație Ψο al camerei video C.V.;4. The rotation angle Ψ ο of the CV camcorder;
5. Unghiul de înclinare Oc al camerei video C.V..35. Tilt angle O c of the CV.3 camcorder
C. Definirea unghiurilor de deviație ψρ și θρ, ale direcției țintei T în raport cu direcția axei centrale a camerei video C.V..5C. Defining the deviation angles ψ ρ and θ ρ , of the direction of the target T with respect to the direction of the central axis of the CV camera.5
D. Integrarea în sistemul de calcul a unghiurilor de deviație ψρ și θρ, ale direcției țintei T:7D. Integration into the calculation system of the deviation angles ψ ρ and θ ρ , of the direction of the target T: 7
6. Unghiul de deviație ψρ pe laterală;6. Angle of deflection ψ ρ on the side;
7. Unghiul de deviație θρ pe verticală.97. The angle of deflection θ ρ vertically.9
E. Definirea unghiurilor absolute de poziționare Ψτ, Θτ, Φτ ale țintei T:E. Define the absolute positioning angles Ψ τ , Θ τ , Φ τ of the target T:
8. Unghiul absolut de azimut Ψτ al țintei T;118. The absolute azimuth angle Ψ τ of target T; 11
9. Unghiul absolut de înălțare 0T al țintei T;9. absolute elevation angle of the target T T 0;
10. Unghiul absolut de ruliu Φτ al țintei T.1310. Absolute roll angle Φ τ of target T.13
F. Integrarea în sistemul de calcul a unghiurilor absolute de poziție Ψτ, Θτ, Φτ, ale țintei T vizate.15F. Integration into the calculation system of absolute position angles Ψ τ , Θ τ , Φ τ , of the target T targeted.15
Prezentarea în detaliu a etapelor algoritmului de calcul enumerate mai sus are următorul aspect:17The detailed presentation of the calculation algorithm steps listed above has the following aspect: 17
I. Grupul relațiilor de calcul al unghiurilor absolute de poziție Ψτ, 0T, Φτ, ale țintei T vizate.19I. The group of relations of calculation of the absolute position angles Ψ τ , 0 T , Φ τ , of the target T targeted.19
A. Definirea unghiurilor de poziție Ψ, 0 și Φ, ale vehiculului laborator V.L., furnizate de de măsurare inerțială IMU.21A. Defining the position angles Ψ, 0 and Φ of the V.L. laboratory vehicle provided by inertial measurement IMU.21
1. Unghiul de azimut Ψ al vehiculului laborator V.L. este definit, așa după cum se prezintă în fig. 5, în raport cu două sisteme de coordonate dispuse în plan orizontal, și 23 anume:1. The azimuth angle laborator of the laboratory vehicle V.L. is defined, as shown in FIG. 5, in relation to two coordinate systems arranged horizontally, namely 23:
- sistemul de coordonate xv, zv din planul orizontal al locului curent în care se află 25 vehiculul laboratorV.L., sistem a cărui axă zv este orientată pe direcția meridianului magnetic local N; 27- the coordinate system x v , z v from the horizontal plane of the current location of the 25 laboratory vehicle V.L., system whose axis z v is oriented in the direction of the local magnetic meridian N; 27
- sistemul plan de coordonate xv,zv , raportat la vehiculul laboratorV.L., sistem în cadrul căruia axa zv este orientată pe direcția axului longitudinal al vehiculului laboratorV.L.. 29 în raport cu aceste referințe, unghiul de azimut Ψ reprezintă unghiul cu care este rotit, în sens direct, față de sistemul de coordonate, xv , zv, din planul orizontal al locului curent, 31 sistemul de coordonate xv yzv, raportat la vehiculul laboratorV.L., respectiv, unghiul curent dintre direcția meridianului magnetic local N și direcția zv a axului longitudinal al vehiculului 33 laboratorV.L..- the coordinate plane system x v , z v , relative to the laboratory vehicle V.L., system in which the axis z v is oriented in the direction of the longitudinal axis of the laboratory vehicle V.L. 29 with respect to these references, the azimuth angle Ψ represents the angle at which it is rotated, in a direct sense, with respect to the coordinate system, x v , z v , from the horizontal plane of the current site, 31 the coordinate system x v yz v , relative to the laboratory vehicle V.L., respectively, the angle current between the direction of the local magnetic meridian N and the direction z v of the longitudinal axis of the vehicle 33 laboratoryV.L ..
Este important de precizat că toate sistemele de coordonate care au fost definite, 35 precum și cele care urmează a fi definite, își au originea în același punct L în care este plasată lentila camerei video C.V. a sistemului mobil de cartare, conform invenției. 37 în aceste condiții, un vector unitar A de referință, cu originea în punctul L, sus menționat, ale cărui componente, în sistemul tridimensional de coordonate xv, yv, zv, sunt 39 AxV, AyV și, respectiv, AzV, prezintă, în sistemul tridimensional de coordonate, raportat la vehiculul laborator xv,yv ,zv, componentele Ax.v, Ay.v și, respectiv, Az.v. 41It is important to note that all coordinate systems that have been defined, 35 as well as those to be defined, originate at the same point L in which the lens of the CV video camera of the mobile mapping system, according to the invention, is placed. 37 in these circumstances, a vector unit A reference to the origin of the point L, the above-mentioned, whose components in the three-dimensional system of coordinates x v, y v, z v, is 39 XV A Oxidation of, respectively, A zV shows, in the three-dimensional coordinate system, related to the laboratory vehicle x v , y v , z v , the components A x . v , A y . v and, respectively, A z . v . 41
După cum rezultă din schema vectorială din fig. 5, prin care se definește unghiul de azimut Ψ al vehiculului laborator V.L., între componentele vectorului de referință A, în cele 43 două sisteme tridimensionale de coordonate, există următoarele relații de transformare:As shown by the vector diagram in FIG. 5, by which the azimuth angle Ψ of the laboratory vehicle V.L. is defined, between the components of the reference vector A, in the 43 two three-dimensional coordinate systems, there are the following transformation relations:
RO 126294 Β1RO 126294 Β1
A , = Ar οοξΨ - A sin ΨA, = A r οοξΨ - A sin Ψ
AXr = Av v = Au · sin Ψ - A. οοξΨ zv xv zvA Xr = A vv = Au · sin Ψ - A. οοξΨ z v x v z v
Aceste relații se pot transfera într-o ecuație matriceală în care este înscrisă și matricea [Ψ] a unghiului de azimut, cu expresia sa separată:These relations can be transferred to a matrix equation in which the matrix [Ψ] of the azimuth angle is inscribed, with its separate expression:
2. Unghiul de tangaj Θ al vehiculului laborator V.L., așa după cum se prezintă în fig. 6, este definit în planul vertical al locului curent în care se află vehiculul laborator V.L., în raport cu două sisteme de coordonate, și anume:2. The pitch angle Θ of the laboratory vehicle V.L., as shown in fig. 6, is defined in the vertical plane of the current place where the laboratory vehicle V.L. is located, in relation to two coordinate systems, namely:
- sistemul drept de coordonate xv,yv,zv., legat de vehicul laborator V.L., sistem în cadrul căruia axaxv este orientată în direcția axului longitudinal al vehiculului laborator V.L. în planul orizontal al locului;- the right coordinate system x v , y v , z v ., connected to the laboratory vehicle VL, system in which the axis v is oriented in the direction of the longitudinal axis of the laboratory vehicle VL in the horizontal plane of the place;
- sistemul drept de coordonate, xv,yv,zv, sistem derivat din sistemul de coordonate, xv ,yv ,zv, prin rotația acestuia în sens direct, în plan vertical, în jurul axei comune xv = xv , cu unghiul de tangaj Θ.- the right coordinate system, x v , y v , z v , a system derived from the coordinate system, x v , y v , z v , by rotating it directly, vertically, around the common axis x v = x v , with the pitch angle Θ.
După cum rezultă din schema vectorială din fig. 6, prin care se definește unghiul de tangaj Θ al vehiculului laborator V.L., între componentele, Ax.v, Ay.v și Az.v, ale vectorului de referință A, în sistemul de coordonatexv,yv,zv și componentele Ax..v, Ay..v și Az..v, ale aceluiași vector, în sistemul de coordonate ,yv ,zv există următoarele relații de transformare:As shown by the vector diagram in FIG. 6, defining the pitch angle Θ of the laboratory vehicle VL, between the components, A x . v , A y . v and A z . v , of the reference vector A, in the coordinate systemx v , y v , z v and the components A x .. v , A y .. v and A z .. v , of the same vector, in the coordinate system, y v , z v the following transformation relations exist:
A= A x A = A x
AXr. = AXr cos0 + A, sin0 , · sin0 + Â. · cos0 zv yji zvAt Xr . = A Xr cos0 + A, sin0, · sin0 + Â. · Cos0 z v yji z v
Aceste relații se pot transfera intr-o ecuație matriceala in care este înscrisa și matricea [Θ] a unghiului de tangaj cu expresia sa separată:These relations can be transferred in an equation the matrix in which the matrix [Θ] of the tangent angle is inscribed with its separate expression:
(2)(2)
3. Unghiul de ruliu Φ al vehiculului laborator V.L., rezultă așa după cum se prezintă în fig. 7, din rotația sistemului de coordonate, xv ,yv ,zv în jurul axei sale zv , în sens direct, cu valoarea necesară pentru a se suprapune peste sistemul de coordonate3. The roll angle Φ of the VL laboratory vehicle, is as shown in fig. 7, from the rotation of the coordinate system, x v , y v , z v around its axis z v , in the direct sense, with the value necessary to superimpose over the coordinate system
RO 126294 Β1 propriu, xv, yv, zv , al vehiculului laborator V.L.. în cadrul acestui sistem de coordonate, 1 axazv coincide cu axa longitudinală a vehiculului laborator V.L., axayy este orientată în jos, spre podeaua acestuia, iar axaxv este orientată perpendicular pe partea dreaptă a 3 vehiculului laborator V.L..RO 126294 Β1 own, x v , y v , z v , of the VL laboratory vehicle. In this coordinate system, 1 axle v coincides with the longitudinal axis of the laboratory vehicle VL, axayy is oriented downward toward its floor, and axle v is oriented perpendicular to the right side of the 3 laboratory vehicle VL.
După cum rezultă din schema vectorială din fig. 7, prin care se definește unghiul de 5 ruliu Φ al vehiculului laborator V.L., între componentele, A .., A .., A .., a\e vectorului de xv yv zv referință A în sistemul de coordonate xv,yv,z , și componentele/i ... ,A ... si A ... ale 7 xv yv zv aceluiași vector A în sistemul de coordonate xv, yv, z , există următoarele relații de transformare:As shown by the vector diagram in FIG. 7, defining the 5-wheel angle Φ of the laboratory vehicle VL, between the components, A .., A .., A .., a and the vector of x v yv z v reference A in the coordinate system x v , y v , z, and the components / i ..., A ... and A ... of 7 x v yv z v of the same vector A in the coordinate system x v , y v , z, there are the following transformation relations:
A ... = A .. · cosO + A .. sinO A*r.. = -*Â „ · sin Φ + 4 „ cosO â xv yvA ... = A .. · cosO + A .. sinO A * r .. = - * Â „· sin Φ + 4„ cosO â x v yv
Zy ZyZy Zy
Aceste relații se pot transfera intr-o ecuație matriceala in care este înscrisa și matricea [Φ] a unghiului de ruliu, cu expresia sa separată:These relations can be transferred into a matrix equation in which the matrix [Φ] of the roll angle is inscribed, with its separate expression:
Pentru a obține o poziționare precisă a reperului de interes din teren, este necesar ca vizarea acestuia cu camera video C.V., din două puncte diferite ale traseului parcurs, să se efectueze sub unghiuri de vizare, pe cât este posibil, diferite. Din acest motiv, se evită montarea camerei video C.V. într-o poziție în care axa sa optică se suprapune pe direcția de deplasare a vehiculului laborator V.L., respectiv, pe axa longitudinală a vehiculului laborator V.L.. Practic, pentru fiecare gen de aplicație în teren a echipamentului conform invenției, se stabilește un set corespunzător de valori fixe și riguros determinate ale unghiurilor de pozare în girație și în înclinare ale axei optice a camerei video C.V. în raport cu sistemul propriu de coordonate al vehiculului laborator V.L..In order to obtain a precise positioning of the landmark of interest in the field, it is necessary that its targeting with the video camera C.V., from two different points of the route traveled, should be made under different viewing angles, as far as possible. For this reason, the video camera C.V. in a position where its optical axis is superimposed on the direction of travel of the VL laboratory vehicle, respectively, on the longitudinal axis of the VL laboratory vehicle. Practically, for each type of field application of the equipment according to the invention, an appropriate set of fixed and rigorously determined values of the rotation angles and inclination of the optical axis of the CV video camera in relation to the own coordinate system of the laboratory vehicle V.L.
4. Unghiul de girație Ψο al axei optice a camerei video video C.V. reprezintă, așa după cum rezultă din fig. 8, unghiul cu care sistemul de coordonate xv ,yv ,zv , al vehiculului laborator V.L., este rotit în sens direct, în planul orizontal al acestuia, în jurul axei sale verticale yv, cu valoarea necesară pentru a aduce axa sa xv în planul vertical în care 35 este dispusă direcția de vizare a camerei video C.V.. Considerând că înainte de efectuarea acestei rotații, sistemul de coordonate xv, yv, zv al vehiculului laborator V.L. coincidea 37 cu sistemul de coordonate xc, yc, zc al camerei video C.V., prin această rotație cu unghiul de girație Ψο în jurul axei yv = yc , se obține, pentru camera video C.V., un nou sistem de 39 coordonate xc, yc, zc .4. The rotation angle Ψ ο of the optical axis of the CV camcorder represents, as shown in FIG. 8, the angle at which the coordinate system x v , y v , z v , of the laboratory vehicle VL, is rotated directly, in its horizontal plane, about its vertical axis y v , with the value necessary to bring its axis x v in the vertical plane in which 35 the targeting direction of the CV camcorder is arranged. Considering that prior to this rotation, the x v , y v , z v coordinate system of the VL laboratory vehicle coincided 37 with the x c , y c , z c coordinate system of the CV camcorder, by this rotation with the rotation angle Ψ ο around the axis y v = y c , for the CV video camera, a new system of 39 coordinates x c , y c , z c is obtained.
RO 126294 Β1RO 126294 Β1
După cum rezultă din schema vectorială din fig. 8, prin care se definește unghiul de girație Ψο al axei optice a camerei video C.V., între componentele AXc , A , AZc ale vectorului de referință A, în sistemul de coordonate xc, yc, zc, și componentele Αχ ,A? si A . ale aceluiași vector de referință A, în sistemul de coordonate există următoarele relații de transformare:As shown by the vector diagram in FIG. 8, defining the rotation angle Ψ ο of the optical axis of the CV camcorder, between the components A Xc , A, A Zc of the reference vector A, in the coordinate system x c , y c , z c , and the components Α χ , A? and . of the same reference vector A, in the coordinate system there are the following transformation relations:
A , = Ar 'COsTz.-J. ΑΐηΨ,.A, = A r 'COsTz.-J. ΑΐηΨ ,.
xc xc zc c x c x c z c c
Ac = A sin TU - A cosyr A c = A sin TU - A cozy r
Aceste relații se pot transfera într-o ecuație matriceală în care este înscrisă și matricea [Ψο] a unghiului de girație Ψο al camerei video C.V., cu expresia sa separată:These relations can be transferred to a matrix equation in which the matrix [Ψ ο ] of the rotation angle Ψ ο of the CV video camera is inscribed, with its separate expression:
(4)(4)
5. Unghiul de înclinare Oc al axei optice a camerei video C.V. reprezintă, așa după cum rezultă din fig. 9, unghiul cu care sistemul de cordonate, xc ,yc ,zc , al camerei video C.V. este rotit în sens direct, în planul vertical al acestuia, în jurul axei sale orizontale xc, cu valoarea fixă de montaj stabilită pentru vizarea obiectivelor selectate pentru aplicația respectivă. Prin această rotație, sistemul de coordonate xc,yc,zc este adus în poziția finală pe care o ocupă camera video C.V. în raport cu vehiculul laborator V.L., poziție marcată prin sistemul de coordonate xc,yc,zc.5. The tilt angle O c of the optical axis of the CV camcorder represents, as shown in fig. 9, the angle at which the coordinate system, x c , y c , z c , of the CV camcorder is rotated directly, in its vertical plane, around its horizontal axis x c , with the fixed mounting value set for the targeting goals selected for that application. By this rotation, the coordinate system x c , y c , z c is brought to the final position occupied by the CV camcorder relative to the laboratory vehicle VL, a position marked by the coordinate system x c , y c , z c .
După cum rezultă din schema vectorială din fig. 9, prin care se definește unghiul de înclinare 0C al axei optice a camerei video C.V., între componentele , A? ,A_· ale vectorului de referință A, în sistemul de coordonatei^, yc,zc și componentele A ... A .. si A .. ale aceluiași vector în sistemul de coordonatei yz există a yc zc c c următoarele relații de transformare:As shown by the vector diagram in FIG. 9, defining the tilt angle 0 C of the optical axis of the CV camcorder, between the components, A? , A_ · of the reference vector A, in the coordinate system ^, y c , z c and the components A ... A .. and A .. of the same vector in the coordinate system yz there exists a yc z c cc the following relations of transformation:
A .. = Â .A .. = Â.
AXc. = A*c · cos© c + A , · sin© c In Xc . = A * c · cos © c + A, · sin © c
A^ = , · sin© c + · cos© c zc y.c c zc c A ^ =, · sin © c + · cos © c z c yc cz c c
Aceste relații se pot transfera într-o ecuație matriceală în care este înscrisă și matricea [0C] a unghiului de înclinare al camerei video C.V., cu expresia sa separată:These relations can be transferred to a matrix equation in which the matrix [0 C ] of the inclination angle of the CV video camera is inscribed, with its separate expression:
(5)(5)
RO 126294 Β1RO 126294 Β1
C. Definirea unghiurilor de deviație ψρ și θρ, ale direcției țintei T vizate, în raport cu 1 direcția axei centrale a camerei video C.V..C. Defining the deviation angles ψ ρ and θ ρ , of the direction of the target T targeted, relative to 1 the direction of the central axis of the CV camcorder.
Datorită faptului că vizarea unei ținte T din teren se realizează de către camera video 3 C.V., din diferite unghiuri de vizare, direcția axei optice, centrale, a camerei video C.V. nu coincide, în general, cu direcția pe care se află ținta T vizată, în raport cu obiectivul 5 respectivei camerei video C.V.. Din acest motiv, definirea direcției țintei T se realizează, în modul prezentat în fig. 10, prin unghiurile de deviație ψρ și θρ, cu care trebuie rotită axa optică 7 centrală zc, în raport cu planul orizontal și, respectiv, vertical, al sistemului de coordo natex,zc al camerei video C.V.. în aceeași schemă din fig. 10, se prezintă și modul în 9 care se realizează poziționarea, în planul senzorului CCD, al camerei video C.V., a imaginii țintei T vizate, precum și modul în care se definește această poziționare a țintei T, în funcție de coordonatele sale, în dimensiuni liniare sau în pixeli, în cadrul sistemului de coordonate rectangular al senzorului CCD.Due to the fact that the targeting of a target T in the field is achieved by the 3 CV video camera, from different viewing angles, the direction of the optical, central axis, of the CV video camera does not generally coincide with the direction in which the targeted T target is located, in relation to the objective 5 of the respective CV video camera. For this reason, the direction of the target T is defined, as shown in fig. 10, the angle of deviation ψ ρ and θ ρ, to be rotated with the central optical axis z c 7 in relation to the horizontal, respectively vertical, coordina system Natex, z c of the video camera CV. in the same scheme of FIG. 10, the method in which the positioning, in the plane of the CCD sensor, of the CV camcorder, of the target T target image, and the way in which this position of the target T is defined, according to its coordinates, in dimensions is presented linear or in pixels, within the rectangular coordinate system of the CCD sensor.
Pentru stabilirea relațiilor de calcul al coordonatelor liniare ale acestei imagini a țintei T, în fig. 10 s-au introdus și următoarele notații:To establish the computational relationships of the linear coordinates of this image of the target T, in fig. 10 the following notations were introduced:
a, b - dimensiunea liniară a laturii a și, respectiv, b, a senzorului CCD;a, b - the linear dimension of the side a and, respectively, of the CCD sensor;
Na, Nb, - numărul de pixeli de pe latura a și, respectiv, b, a senzorului CCD;N a , N b , - the number of pixels on the side a and b respectively of the CCD sensor;
nx, ny - coordonatele, exprimate în număr de în pixeli, aferente pixelului care marchează ținta T pe suprafața senzorului CCD;n x , n y - the coordinates, expressed in number of pixels, related to the pixel that marks the target T on the surface of the CCD sensor;
dx,dy - coordonatele liniare ale pixelului care marchează ținta T pe suprafața senzorului CCD.d x , d y - the linear coordinates of the pixel that marks the target T on the surface of the CCD sensor.
Determinarea coordonatelor în pixeli, ale imaginii țintei T vizate, se bazează pe utilizarea unui procedeu de detecție, care implică efectuarea, de către operator, a unui click, cu mouse-ul sistemului de calcul, pe respectiva imagine, în secvențele în care aceasta apare pe ecranul monitorului. Cu notațiile introduse mai sus, relațiile de transformare a coordonatelor, exprimateîn pixeli, aferente pixelului corespunzător țintei T, în coordonatele liniare ale aceluiași pixel care poziționează ținta T pe suprafața senzorului CCD, sunt următoarele:The determination of the coordinates in pixels, of the image of the targeted T target, is based on the use of a detection procedure, which involves the operator performing a click, with the mouse of the calculation system, on the respective image, in the sequences in which it appears. on the monitor screen. With the notations introduced above, the transformation relations of the coordinates, expressed in pixels, corresponding to the pixel corresponding to the target T, in the linear coordinates of the same pixel that position the target T on the surface of the CCD sensor, are the following:
(6) în funcție de coordonata liniară dx a imaginii țintei T, precum și de distanța focală f a obiectivului camerei video C.V., se poate determina, așa după cum se prezintă în fig. 11a, expresia unghiului de deviație ψρ, în plan orizontal, a direcției țintei T:(6) depending on the linear coordinate d x of the image of the target T, as well as the focal distance to the lens of the CV video camera, it can be determined, as shown in fig. 11a, the expression of the deviation angle ψ ρ , horizontally, of the direction of the target T:
dx ψρ = arctan— (7) în același mod, în funcție de coordonata liniară dy a imaginii țintei T, precum și de aceeași distanță focală f a obiectivului camerei video C.V., se poate determina, așa după cum se prezintă în fig. 11b, expresia unghiului de deviație θρ, în plan vertical, a direcției țintei T:d x ψ ρ = arctan— (7) in the same way, depending on the linear coordinate d y of the image of the target T, as well as the same focal distance to the lens of the CV video camera, can be determined, as shown in fig. 11b, the expression of the deviation angle θ ρ , vertically, of the direction of the target T:
<9 = arctan<9 = arctan
(8)(8)
D. Integrarea în sistemul de calcul a unghiurilor de deviație ψρ și θρ, ale direcției ținteiT.D. Integration into the calculation system of the deviation angles ψ ρ and θ ρ , of the direction of the targetT.
RO 126294 Β1 în definirea unghiurilor de deviație ψρ și θρ, se ține seama că, în situația în care aceste unghiuri au o valoare nulă, sistemul de coordonate xp, yp, zp, al țintei T vizate, coincide cu sistemul de coordonate xc ,yc ,zc , al camerei video C.V.RO 126294 Β1 in defining the deviation angles ψ ρ and θ ρ , it is taken into account that, if these angles have a null value, the coordinate system x p , y p , z p , of the target T targeted, coincides with the system of coordinates x c , y c , z c , of the CV camcorder
6. Unghiul de deviație ψρ, pe laterală, al direcției țintei T vizate se obține, așa după cum se prezintă în fig. 12, prin rotirea, în sens direct, a sistemului de coordonate xc ,yc,zc al camerei video C.V., în plan orizontal, în jurul axei sale verticale yc = yp , cu valoarea necesară pentru a aduce axa centrală de vizare xc în planul vertical al țintei T vizate, poziție marcată prin sistemul de coordonate x'P,yP,z'P·6. The deviation angle ψ ρ , on the side, of the direction of the target T targeted is obtained, as shown in fig. 12, by rotating, in a direct sense, the coordinate system x c , y c , z c of the CV camcorder, horizontally, around its vertical axis y c = y p , with the value necessary to bring the central axis of target x c in the vertical plane of the target T targeted, position marked by the coordinate system x 'P, yP, z ' P ·
După cum rezultă din schema vectorială din fig. 12, prin care se definește unghiul de deviație ψρ, pe laterală, al direcției țintei T vizate, între componentele Ar , Av , A. ale vectorului de referință A, în sistemul de coordonate xp, yp, zp și componentele A . ,A . ,A . , ale aceluiași vector, în sistemul de coordonate x„, yn,z„, există xP yP ZP p p p următoarele relații de transformare:As shown by the vector diagram in FIG. 12, by which the deflection angle ψ ρ is defined, on the side, of the direction of the target T targeted, between the components A r , A v , A. of the reference vector A, in the coordinate system x p , y p , z p and components A. , A. , A. , of the same vector, in the coordinate system x ", y n , z", there are x P yP Z P ppp the following transformation relations:
A x = A/COS^- Λ -sin^ A x = A / COS ^ - Λ -sin ^
Axyp = Ay P A x y p = Ay P
Aceste relații se pot transfera într-o ecuație matriceală în care este înscrisă și matricea [ψρ] a unghiului de deviație pe laterală a direcției țintei T vizate:These relations can be transferred to a matrix equation in which the matrix [ψ ρ ] of the lateral deviation angle of the direction of the targeted T target is also inscribed:
A .A.
XP X P.
A , yP A, and P
A.A.
sin^sin ^
(9)(9)
7. Unghiul de deviație pe verticală θρ, al direcției țintei T vizate, se obține, așa după cum se prezintă în fig. 13, prin rotirea în sens direct, în plan vertical, a sistemului de coordonate xp, yp, zp , în jurul axei sale orizontale xp , cu valoarea necesară pentru a aduce axa optică, centrală, a camerei video C.V., pe direcția țintei T vizate, poziție marcată prin sistemul de coordonate7. The vertical deflection angle θ ρ , of the direction of the target T targeted, is obtained, as shown in fig. 13, by rotating in a vertical direction, vertically, the coordinate system x p , y p , z p , around its horizontal axis x p , with the value necessary to bring the optical axis, central, of the video camera CV, on the direction of the targeted T target, position marked by the coordinate system
După cum rezultă din schema vectorială din fig. 13, prin care se definește unghiul de deviație θρ, reprezentând deviația pe verticală a direcției țintei T vizate, între componentele Axy Ay’p ,s/ Azp, ale vectorului de referință A, în sistemul de coordonate xp, yp, zp și componentele dXp > dPp ·ν/ dZp, ale aceluiași vector, în sistemul de coordonate xP,yP,z P> există următoarele relații de transformare:As shown by the vector diagram in FIG. 13, by which the deflection angle θ ρ is defined, representing the vertical deviation of the target T direction, between the components A xy A y'p , s / A zp, of the reference vector A, in the coordinate system x p , y p , z p and the components d Xp> d Pp · ν / d Zp, of the same vector, in the coordinate system x P, y P , z P > there are the following transformation relations:
A.. = A.A .. = A.
AXp. = AXp -cos^ + A. -sin^At Xp . = A Xp -cos ^ + A. -sin ^
Ayp = - ^ . · sinJ* + · cost9 z v P ζ P p y p * pA yp = - ^. · SinJ * + · cost9 zv P ζ P pyp * p
RO 126294 Β1RO 126294 Β1
Aceste relații se pot transfera într-o ecuație matriceală în care este înscrisă și matricea [θρ] a unghiului de deviație θρ, pe verticală, a direcției țintei T vizate:These relations can be transferred to a matrix equation in which the matrix [θ ρ ] of the deviation angle θ ρ , vertically, of the direction of the target T is targeted:
o cos<9p - sin 4or cos <9 p - sin 4
cosCart
sin^sin ^
(10)(10)
E. Definirea unghiurilor absolute de poziționare Ψτ, Θτ, Φτ ale țintei T.E. Define the absolute positioning angles Ψ τ , Θ τ , Φ τ of the target T.
în afara coordonatelor și unghiurilor relative de poziționare ale țintelor T vizate, coordonate relative, definite în cele de mai sus, în raport cu sistemul de coordonate al camerei video C.V. și, respectiv, cu sistemul de coordonate al vehiculului laborator V.L., pentru a asigura poziționarea acestor ținte T și în coordonatele absolute, necesare înscrierii acestora în sisteme geografice de informare de tip GIS, urmează a se defini în continuare și coordonatele unghiulare absolute prin care se stabilește, în mod nemijlocit, direcția țintelor T în raport cu un sistem absolut de coordonate, a cărui axă orizontală zv este orientată pe direcția meridianului magnetic local și a cărui origine este legată de poziția curentă a vehiculului laborator V.L.. Aceste unghiuri absolute de poziționare a țintelor T sunt: unghiul de azimut Ψτ, unghiul de înălțare Θτ și unghiul de ruliu Φτ, unghiuri care sunt definite după cum urmează:outside the relative positioning angles and angles of positioning of the targeted T targets, relative coordinates, defined above, in relation to the coordinate system of the CV video camera and respectively to the coordinate system of the VL laboratory vehicle, to ensure the positioning of these T-targets and in the absolute coordinates, necessary for their inclusion in the geographic information systems of the GIS type, the absolute angular coordinates by which the direction of the T-targets in relation to an absolute coordinate system is determined immediately , whose horizontal axis z v is oriented in the direction of the local magnetic meridian and whose origin is related to the current position of the VL laboratory vehicle. These absolute positioning angles of the T targets are: azimuth angle Ψ τ , elevation angle Θ τ and roll angle Φ τ , angles which are defined as follows:
8. Unghiul absolut de azimut Ψτ al țintei T vizate reprezintă unghiul curent dintre direcția meridianului magnetic local N și direcția zv, care este orientată spre țintă T în planul orizontal al locului. Această direcție se obține, așa după cum se prezintă în fig. 14, prin rotirea în sens direct, în plan orizontal, a sistemului absolut de coordonate xv, yv, zv, în jurul axei sale verticale yv, cu unghiul de azimut Ψτ, noua poziție fiind marcată prin sistemul de coordonate^. ,yy. ,zy..8. The absolute azimuth angle Ψ τ of the target T is the current angle between the direction of the local magnetic meridian N and the direction z v , which is oriented towards the target T in the horizontal plane of the place. This direction is obtained, as shown in FIG. 14, by rotating in a horizontal direction, the absolute coordinate system x v , y v , z v , around its vertical axis y v , with the azimuth angle Ψ τ , the new position being marked by the coordinate system ^ . , and y . , z y ..
După cum rezultă din schema vectorială din fig. 14, prin care se definește unghiul absolut de azimut Ψτ, al țintei T vizate, între componentele Ay , A si Az^ , ale vectorului 29 de referință A în sistemul de coordonate xv, yv, zv și corn ponentele Ar , Av xv'As shown by the vector diagram in FIG. 14, defining the absolute azimuth angle Ψ τ , of the target T, between the components A y , A and A z ^, of the reference vector 29 A in the coordinate system x v , y v , z v and the horns. A r , A v x v '
ale aceluiași vector, în sistemul de coordonate Xy· ,yy· ,zy,, există următoarele relații de 31 transformare:of the same vector, in the coordinate system X y ·, y y ·, z y ,, there are the following relations of 31 transformations:
Ax, = AXv cosVr - A^ · δΐηΨΓ = ^yr A x , = A Xv cosV r - A ^ · δΐηΨ Γ = ^ y r
Az r = Ax -sinTr + A ·οοδΨΓ A z r = A x -sinT r + A · οοδΨ Γ
Z^i Xy 1 Zy 1Z ^ i Xy 1 Zy 1
Aceste relații se pot transfera într-o ecuație matriceală în care este înscrisă și matricea [Ψτ] a unghiului absolut Ψτ de azimut al țintei T vizate:These relations can be transferred to a matrix equation in which the matrix [Ψ τ ] of the absolute azimuth angle Ψ τ of the target T is also written:
RO 126294 Β1RO 126294 Β1
9. Unghiul absolut de înălțare Θτ, al țintei T vizate, reprezintă, așa după cum se prezintă în schema vectorială din fig. 15, unghiul cu care este rotit, în jurul axei sale orizontale xv, sistemul de coordonate xv, yv, zv., cu valoarea prin care se realizează suprapunerea axei zv, pe direcția de vizare a țintei T, din locația corespunzătoare punctului L, în care se situează camera video C.V., noua poziție fiind marcată prin sistemul de coordonate xv., yv„, zv..9. The absolute elevation angle Θ τ , of the targeted T target, represents, as shown in the vector diagram in fig. 15, the angle at which it is rotated, around its horizontal axis x v , the coordinate system x v , y v , z v ., With the value by which the superposition of the axis z v is realized, in the direction of the target T, from the location corresponding to point L, in which the CV video camera is located, the new position being marked by the coordinate system x v ., y v „, z v ..
După cum rezultă din schema vectorială din fig. 15, prin care se definește unghiul absolut de înălțare Θτ, al țintei T vizate, între componentele A , A ? ^zv, > ale vectorului de referință A, în sistemul de coordonate xv, yv, zv și componenteleAs shown by the vector diagram in FIG. 15, defining the absolute elevation angle Θ τ , of the target T targeted, between the components A, A? ^ z v ,> of the reference vector A, in the coordinate system x v , y v , z v and the components
ale aceluiași vector, în sistemul de coordonate xv., yv.., zv.., există următoarele relații de transformare:of the same vector, in the coordinate system x v ., y v .., z v .., there are the following transformation relations:
ti·· = ti AyV = Ayv ’ COS0 τ + A^ ’ sm0 τti ·· = ti A y V = A yv ' COS0 τ + A ^' sm0 τ
A. = - ti · sin0 T + A. cos0 T zV yy 1 zv> 1A. = - ti · sin0 T + A. cos0 T z V yy 1 z v > 1
Aceste relații se pot transfera într-o ecuație matriceală, în care este înscrisă și matricea [Θτ] a unghiului absolut de înălțare Θτ, al țintei T vizate:These relations can be transferred to a matrix equation, in which is also written the matrix [Θ τ ] of the absolute elevation angle, τ , of the target T targeted:
(12)(12)
10. Unghiul absolut de ruliu Φτ al țintei T reprezintă, așa după cum se prezintă în schema vectorială din fig. 16, unghiul cu care trebuie rotit, în jurul axei sale de vizare zv., sistemul de coordonate xv„, yv„, zv.., al țintei T, cu valoarea necesară pentru a suprapune acest sistem absolut de coordonate peste sistemul de cordonate xT, yT, zT, al țintei T, determinat în fazele anterioare, în raport cu sistemul de coordonate xc, yc, zc. în urma acestei rotații cu unghiul absolut de ruliu Φτ, se obține, în final, sistemul absolut de coordonate xv.., yv.., zv.., al țintei T.10. The absolute roll angle Φ τ of the target T represents, as shown in the vector diagram in fig. 16, the angle to be rotated about its target axis z v ., The coordinate system x v ", y v ", z v .., of the target T, with the value necessary to superimpose this absolute coordinate system over the coordinate system x T , y T , z T , of the target T, determined in the previous phases, in relation to the coordinate system x c , y c , z c . following this rotation with the absolute roll angle Φ τ , finally, the absolute coordinate system x v .., y v .., z v .., of the target T. is obtained.
După cum rezultă din schema vectorială din fig. 16, prin care se definește unghiul absolut de ruliu Φτ, al tintei T vizate, între componentele Λ , A., , Λ , ale 1 ’ yv zv vectorului de referință A, în sistemul de coordonate xv,, yv„, zv.. și componenteleAs shown by the vector diagram in FIG. 16, defining the absolute roll angle Φ τ , of the target T targeted, between the components A., A . ,, Λ, of 1 'yv z v of the reference vector A, in the coordinate system x v ,, y v " , z v .. and components
ale aceluiași vector, în sistemul de coordonate xv„, yv,„, zv..., există următoarele relații de transformare:of the same vector, in the coordinate system x v „, y v ,„, z v ..., there are the following transformation relations:
Av = Ar · cosO T + Av ·δίηΦ,A v = A r · cosO T + A v · δίηΦ,
X-y Xy 1 yy 1X-y Xy 1 yy 1
A = -Ar · sinΦ, + J,. · cosO T yv<« xv« i yy iA = -A r · sinΦ, + J,. · CosO T y v <«x v « i yy i
A. = AA. = A
Zy” ZyZy ”Zy
Aceste relații se pot transfera într-o ecuație matriceală în care este înscrisă și matricea [Φτ] a unghiului absolut de ruliu Φτ, al țintei T vizate:These relations can be transferred to a matrix equation in which the matrix [Φ τ ] of the absolute roll angle Φ τ of the target T is also inscribed:
RO 126294 Β1 (13)RO 126294 Β1 (13)
F. Integrarea, în sistemul de calcul, a unghiurilor absolute de poziție Ψτ, Θτ, Φτ ale țintelor T vizate.F. The integration, in the calculation system, of the absolute position angles Ψ τ , Θ τ , Φ τ of the targeted T targets.
Procedeul conform invenției include determinarea unghiurilor absolute de poziție Ψτ, Θτ, Φτ, ale țintelor T situate la distanțe mari de vehiculul laborator V.L. se bazează pe determinarea, prin calcul, a valorilor acestor unghiuri, pe baza valorilor unghiulare de rotație, măsurabile în mod direct, ale sistemelor de coordonate raportate la vehiculul laborator V.L., prin a căror rotație succesivă, se obține suprapunerea pe direcția țintei T vizate. Stabilirea relațiilor de calcul cu care se realizează determinarea unghiurilor absolute de poziție Ψτ, Θτ, Φτ, ale țintei T vizate, implică următoarele etape:The process according to the invention includes the determination of the absolute position angles Ψ τ , Θ τ , Φ τ , of the T targets located at great distances from the VL laboratory vehicle. directly, of the coordinate systems related to the laboratory vehicle VL, by which successive rotation, the superposition is obtained in the direction of the target T targeted. Establishing the computational relationships with which to determine the absolute position angles Ψ τ , Θ τ , Φ τ , of the targeted T target, involves the following steps:
a. Corelarea relațiilor matriceale 1,2,3, 4, 5, 6 și 7, în urma căreia se obțin succesiv următoarele ecuații matrjceale^a. Correlation of matrix relations 1,2,3, 4, 5, 6 and 7, following which the following matrix equations are obtained successively ^
A .A.
A .A.
yP and P.
A.A.
ZP 'XT kyT Z P 'X T ky T
A ...A ...
xv ’Jkl Fcj ke]· A yvx v 'Jkl Fcj ke] · A yv
A.A.
zv z v
A.A.
zv z v
A .A.
xc x c
Λ] K] [®c] Ay.Λ] K] [®c] A y .
A.A.
ZC _ Z C _
A ..A.
xv yvx v yv
A..A ..
zv (A) unde notațiile utilizate au următoarele semnificații: z v (A) where the notations used have the following meanings:
- θρ, ψρ - unghiurile de deviație ale direcției țintei T, față de direcția axei centrale a camerei video C.V., unghiuri care se calculează, cu ajutorul relațiilor 6, 7 și 8, pe baza coordonatelor plane ale pixelului care corespunde țintei T în planul senzorului CCD. La rândul lor, aceste coordonate ale pixelilor corespunzători țintei T se stabilesc, fie prin utilizarea metodei de operare bazată pe tastarea, cu mouse-ul sistemului de calcul, a imaginii țintei T, pe ecranul monitorului acestuia, fie prin utilizarea unui ecran de monitor, sensibil la atingere;- θ ρ , ψ ρ - the deviation angles of the direction of the target T, with respect to the direction of the central axis of the CV camcorder, angles which are calculated, using the relations 6, 7 and 8, based on the plane coordinates of the pixel corresponding to the target T in CCD sensor plane. In turn, these coordinates of the pixels corresponding to the target T are established, either by using the operating method based on typing, with the mouse of the computing system, the image of the target T, on its monitor screen, or by using a monitor screen, sensitive to touch;
- 0C, Ψο - unghiurile de pozare ale camerei video C.V. pe platforma de montaj PI. a acesteia, pe capota vehiculului laborator V.L.; valorile acestor unghiuri (atunci când nu se utilizează varianta cu reglare continuă) se stabilesc de regulă la montaj;- 0 C , Ψ ο - the positioning angles of the CV camcorder on the PI mounting platform. of it, on the hood of the VL laboratory vehicle; the values of these angles (when the variant with continuous adjustment is not used) are usually established at the assembly;
- Φ, Θ, Ψ - unghiurile de poziție ale vehiculului laborator V.L., determinate de către unitatea de măsurare inerțială IMU;- Φ, Θ, Ψ - the position angles of the laboratory vehicle V.L., determined by the inertial measuring unit IMU;
RO 126294 Β1RO 126294 Β1
- A , A , A reprezintă vectorii unitari ai axelor respective de coordonate.- A, A, A represent the unit vectors of the respective coordinate axes.
b. Pe de altă parte, prin corelarea relațiilor matriceale 8, 9 și 10, se obțin succesiv următoarele ecuații matriceale:b. On the other hand, by correlating matrix relations 8, 9 and 10, the following matrix equations are obtained successively:
următoarea relație matriceală, pentru calculul unghiurilor absolute de poziție Ψτ, 0T, Φτ, ale țintei T vizate, în raport cu punctul în care este dispusă lentila camerei video C.V.:the following matrix relation, for the calculation of the absolute position angles Ψ τ , 0 T , Φ τ , of the target T target, relative to the point at which the lens of the CV video camera is arranged:
4ΗΚ]Κ]·Μ·[θι·Μ· a4ΗΚ] Κ] · Μ · [θι · Μ · a
AjzAjz
Xv Azv_ = [Φγ] [®r] [fjXv A z v _ = [Φγ] [®r] [fj
Αχ Α χ
Λ-^r fi fi.Λ- ^ r in fi.
sau:or:
[θρ]·[ψρ]·[Θ0]·[Ψ0]·[Φ]·[Ψ]=[Φτ]·[Θτ]·[Ψτ][θρ] · [ψρ] · [Θ 0 ] · [Ψ 0 ] · [Φ] · [Ψ] = [Φ τ ] · [Θ τ ] · [Ψ τ ]
Se adoptă notația:The notation is adopted:
A>lk (C) (11)A> lk (C) (11)
J[®c][*c]·J [®c] [° C] ·
și se calculează coeficienții a^, ..., a33, corespunzători, pe baza valorilor măsurate, în mod direct, ale unghiurilor din partea stângă a acestei ecuații matriceale.and the corresponding coefficients a ^, ..., 33 , are calculated, based on the directly measured values of the angles on the left side of this matrix equation.
în continuare, se efectuează produsul matricelor corespunzătoare coordonatelor unghiulare absolute ale țintei T vizate:Next, the product of matrices corresponding to the absolute angular coordinates of the target T is performed:
[φγ]·[θγ]·[ψγ] =[φ γ ] · [θ γ ] · [ψ γ ] =
cos + j. 0 - sin + j.cos + j. 0 - sin + j.
1 0 sin + j. 0 cosTj.1 0 sin + j. 0 cosTj.
unde s-au folosit notațiile:where the notations were used:
b^ = cosUT · οοεΦτ + sinUT · sinOT · είηΦτ; b12 = cosOT · είηΦτ;b ^ = cosU T · οοεΦ τ + sinU T · sinO T · είηΦ τ ; b 12 = cosO T · είηΦ τ ;
b13 = -είηΨτ · οοεΦγ + costoT · sinOT · είηΦτ; b21 = -cosUT · είηΦγ + sinUT · sinOT · οοεΦτ; b22 = cosOT · οοεΦτ;b 13 = -είηΨ τ · οοεΦγ + cost T · sinO T · είηΦ τ ; b 21 = -cosU T · είηΦγ + sinU T · sinO T · οοεΦ τ ; b 22 = cosO T · οοεΦ τ ;
b23 = sinUT · είηΦτ + cosUT · sinOT · οοεΦτ; b31 = sinUT · cosOT;b 23 = sinU T · είηΦ τ + cosU T · sinO T · οοεΦ τ ; b 31 = sinU T · cosO T ;
b32 = -sinOT;b 32 = -sinO T ;
b33 = οοεΨτ · cosOT.b 33 = οοεΨ τ · cosO T.
RO 126294 Β1RO 126294 Β1
Din echivalarea termenilor corespunzători celor două matrice globale, identice:From the equivalence of the terms corresponding to the two identical global matrices:
se obțin, în final, relațiile de calcul ale coordonatelor unghiulare absolute ale țintei T, stabilite din locul în care se afla vehiculul laborator V.L. la momentul respectiv, sub forma:9 tanT7=—sin0r = -<a32; tanOz= —— (12)11 Cl33finally, the calculation relations of the absolute angular coordinates of the target T, obtained from the place where the laboratory vehicle VL was at that moment, are obtained, in the form: 9 tanT 7 = —sin0 r = - <a 32 ; tanO z = —— (12) 11 Cl 33
II. Grupul relațiilor de calcul cu care se realizează determinarea poziției țintei T în 13 planul orizontal al elipsoidului de referință.II. The group of computational relations with which the determination of the position of the target T is carried out in the horizontal plane of the reference ellipsoid.
în cadrul celei de-a doua componente a algoritmului de calcul, se realizează deter- 15 minarea poziției țintei T în planul orizontal al elipsoidului de referință, prin combinarea determinărilor de coordonate unghiulare absolute ΨΓ Θ Γ Φ r și, respectiv, Ψ, Θ , Φ , 17 ale țintei T vizate, determinări și calcule efectuate conform metodologiei aferente primei componente a algoritmului de calcul, pentru două poziții diferite C4 și, respectiv, C2, ale 19 camerei video video C.V., poziții rezultate în urma deplasării vehiculului laborator V.L. cu o distanță în limitele căreia ținta T se menține în câmpul de vedere al camerei video C.V.. 21In the second component of the calculation algorithm, the determination of the T-target position in the horizontal plane of the reference ellipsoid is performed, by combining the determinations of absolute angular coordinates Ψ Γ Θ Γ Φ r and, respectively, Ψ, respectiv , Φ, 17 of the target T, determinations and calculations carried out according to the methodology related to the first component of the calculation algorithm, for two different positions C 4 and, respectively, C 2 , of the 19 video camera CV, positions resulting from the movement of the laboratory vehicle VL with a distance within which the target T is kept in the field of view of the CV camcorder. 21
Pentru stabilirea, pe această bază, a relațiilor de calcul ale coordonatelor absolute de poziție ale țintei T, se recurge la schema de poziționare prezentată în fig. 17, în care s-au 23 introdus următoarele notații:In order to establish, on this basis, the calculation relationships of the absolute position coordinates of the target T, the positioning scheme presented in fig. 17, in which 23 the following notations were inserted:
λυ φυ și λ2, φ2 - coordonatele geografice, de longitudine și, respectiv, de latitudine, 25 furnizate de către receptorul GPS, pentru două poziții C4 și, respectiv, C2, succesive, de vizare, ale camerei video C.V.; 27 λτ, φτ- coordonatele geografice de longitudine și, respectiv, de latitudine, ale țintei T;λ υ φ υ and λ 2 , φ 2 - the geographical coordinates, longitude and latitude, respectively, 25 provided by the GPS receiver, for two positions C 4 and respectively C 2 , successive, targeting, of the video camera CV; 27 λ τ , φ τ - the longitude and latitude geographical coordinates of the target T, respectively;
aA, a2 și b2 - distanțele liniare corespunzătoare diferențelor unghiulare de 29 longitudine Δλή τ, Δλή 2 și, respectiv, de latitudine Δφή 2, Δφ2Τ, ale țintei T, după cum urmează:a A , a 2 and b 2 - the linear distances corresponding to the angular differences of 29 longitudes Δλ ή τ , Δλ ή 2 and, respectively, of latitude Δφ ή 2 , Δφ 2Τ , of the target T, as follows:
ΔλΑ γ — Ăț - λΑ, Δλή 2 — λ4 - λ2, Δφή 2 — φ2 - φΑ, Δφ2Τ — φτ - φτ, (13) 31Δλ Α γ - Ăț - λ Α , Δλ ή 2 - λ 4 - λ 2 , Δφ ή 2 - φ 2 - φ Α , Δφ 2Τ - φ τ - φ τ , (13) 31
La calculul distanțelor liniare aA, a2 și pe direcția longitudinii și, respectiv, a latitudinii, dintre pozițiile succesive ale camerei video C.V. și, respectiv, dintre acestea și ținta 33 T vizată, se ține seama însă și de faptul că, folosind un sistem de stereofotogrametrie ce permite vizarea unor obiective care sunt situate la distanțe de până la 200...300 m de 35 vehiculul laborator V.L., se poate adopta ipoteza de aproximare a globului terestru, cu o sferă echivalentă cu raza R = 6367,472 km. 37When calculating the linear distances of A , 2 and in the direction of longitude and latitude, respectively, between the successive positions of the CV camcorder and, respectively, between them and the target 33 T, it is taken into account, however, that using a stereophotogrammetry system that allows to target some objects that are located at distances of up to 200 ... 300 m from 35 VL laboratory vehicle, we can adopt the hypothesis of approximation of the terrestrial globe, with a sphere equivalent to the radius R = 6367,472 km . 37
Astfel, pe baza schemei din fig. 18, în care se prezintă modul de poziționare a unei ținte T, pe o sferă echivalentă a globului terestru, distanțele liniare sus-menționate se pot 39 calcula pe baza diferențelor de coordonate unghiulare cu ajutorul unui set de ecuații de forma: 41 a\metri\ =Thus, based on the scheme of fig. 18, showing the position of a T-target, on an equivalent sphere of the terrestrial globe, the aforementioned linear distances can be calculated 39 based on the differences of angular coordinates using a set of equations of form: 41 a \ meters \ =
A2[min] r ,A2 [min] r ,
-----------· Ίπ· r\metri\, pentru distantele pe direcția longitudinii λ;----------- · Ίπ · r \ meters \, for distances in the direction of longitude λ;
360x60360x60
RO 126294 Β1 • 2π· R[metri], pentru distanțele pe direcția latitudinii φ;RO 126294 Β1 • 2π · R [meters], for distances in the direction of latitude φ;
unde:where:
360x60 r = R · coscp (14).360x60 r = R · coscp (14).
De asemenea, mai trebuie precizat faptul că pentru a realiza o poziționare de înaltă precizie, în coordonate geografice, a țintelor vizate, este necesar să se țină seama și de faptul că, așa după cum se prezintă în fig. 2, axa zc a sistemului de coordonate al camerei video C.V. este deplasată față de axazv a vehiculului laborator V.L., de-a lungul axei xv a acestuia, pe platforma de montaj PI., cu distanța de montaj m dintre antena GPS și camera video C.V.It should also be noted that in order to achieve a high-precision positioning, in geographical coordinates, of the targeted targets, it is also necessary to take into account the fact that, as shown in fig. 2, the axis z c of the coordinate system of the CV camcorder is displaced with respect to the axis V of the laboratory vehicle VL, along its axis x v , on the mounting platform PI., With the mounting distance m between the GPS antenna and CV video camera
Din acest motiv, coordonatele geografice, 2^ , φχ și λ1ν , φ1ν care sunt furnizate în mod direct de către sistemul GPS pentru locațiile antenei GPS, diferă de coordonatele geografice, λυ φ1 și λ2, φ2 corespunzătoare celor două poziții succesive ale camerei video C.V., astfel că acestea din urmă, în situațiile în care cerințele pentru o precizie maximă o impun, trebuie să fie corectate cu valorile:For this reason, the geographical coordinates, 2 ^, φ χ and λ 1ν , φ 1ν which are provided directly by the GPS system for GPS antenna locations, differ from the geographical coordinates, λ υ φ 1 and λ 2 , φ 2 corresponding to two successive positions of the CV camcorder, so that the latter, in situations where the requirements for maximum accuracy impose it, must be corrected with the values:
[min] =[min] =
60 x 60 x metri]x cos Ψ (15)60 x 60 x meters] x cos Ψ (15)
Δ φ, [min] =Δ φ, [min] =
360x60xm[me/rz]x sin Ψ și respectiv:360x60xm [me / rz] x sin Ψ and respectively:
min =min =
360x60xm[z77ein]xcosT2 360x60xm [z77ein] xcosT 2
Δ φ2 [min] =Δ φ 2 [min] =
2^?xcosț32 2 ^? Xcosț3 2
360 x 60 x n\metri\x sin Ψ 2 (16)360 x 60 xn \ meters \ x sin Ψ 2 (16)
2xR2xR
Ținând seama de aceste ipoteze de calcul, din schema prezentată în fig. 17, în care sunt evidențiate cele două poziții C., și C2, din care este vizată ținta T, rezultă următoarele expresii pentru unghiurile corespunzătoare de azimut ΨΓ , și respectiv, Ψr ale acesteia;Taking into account these calculation hypotheses, from the scheme presented in fig. 17, in which the two positions C., and C 2 are highlighted, from which the target T is targeted, the following expressions result for the corresponding azimuth angles Ψ Γ , and Ψ r , respectively;
ίαηΨΓ tanTr ίαηΨ Γ tanT r
Δ 2 Δ TΔ 2 Δ T
Din aceste două expresii se obține următoarea relație implicită de calcul a diferenței unghiulare de longitudine Δ φ2 T :From these two expressions we obtain the following implicit relation for calculating the angular difference of longitude Δ φ 2 T :
Δ φλ 2 · ΐηηΨΓι + ΔΛ12 · cosțȚ/τ + Δ φ2τ tanȚ^ - ΐηηΨη și în continuare:Δ φ λ 2 · ΐηηΨ Γι + ΔΛ 12 · thigh / τ + Δ φ 2τ tanȚ ^ - ΐηηΨη and beyond:
Φτ ~ @2 + Δ φ2,τ (17)Φτ ~ @ 2 + Δ φ 2 , τ (17)
RO 126294 Β1RO 126294 Β1
Cu valoarea determinată în acest mod a diferenței unghiulare Δ φ2 T, se poate calcula acum și valoarea diferenței unghiulare de latitudine Δ 2q T cu una dintre următoarele două relații explicite de calcul: tan Ψ7| / \ · (Δ φγ 2 + Δ φ2 T j cos^2 + Δ φ2Τ) sau și în continuare:With the value thus determined of the angular difference Δ φ 2 T , one can now calculate the value of the angular difference of latitude Δ 2q T with one of the following two explicit calculation relationships: tan Ψ 7 | / \ · (Δ φ γ 2 + Δ φ 2 T j cos ^ 2 + Δ φ 2Τ ) or and further on:
/ \ ' Δ ^2 T Δ 2 cos^2 + A^2r) λτ - λ1 + Δλ1 τ (18)/ \ 'Δ ^ 2 T Δ 2 cos ^ 2 + A ^ 2r ) λ τ - λ 1 + Δλ 1 τ (18)
Din ecuațiile de mai sus se remarcă faptul că diferențele de coordonate, Δλή T și Δφ2 T, ale țintei T nu pot fi determinate atunci când între unghiurile de azimut există relația: ΨΓ = ΨΓ . Această situație se întâmplă, atunci când se utilizează o singură cameră video C.V. orientată pe direcția de deplasare a vehiculului V.L., iar ținta T se menține în planul vertical al camerei video C.V. în tot timpul deplasării vehiculului laborator V.L..From the above equations it is noted that the coordinate differences, Δλ ή T and Δφ 2 T , of the target T cannot be determined when the relation between azimuth angles exists: Ψ Γ = Ψ Γ . This situation occurs when a single CV video camera is used oriented on the direction of travel of the VL vehicle, and the T target is maintained in the vertical plane of the CV video camera throughout the movement of the VL laboratory vehicle.
Oricum, după obținerea în modul prezentat a coordonatelor unghiulare, λτ și φτ, ale țintei, în continuare se pot calcula și distanțele liniare marcate în fig. 17 și anume: ad, a2 și b,, b2, pe direcția longitudinii, și respectiv, a latitudinii, dintre pozițiile succesive ale camerei video C.V. și respectiv dintre acestea și ținta T, vizată, cu relațiile:However, after obtaining in the presented mode the angular coordinates, λ τ and φ τ , of the target, the linear distances marked in fig. 17, namely: a d , a 2 and b ,, b 2 , in the direction of longitude, and respectively of latitude, between the successive positions of the CV camcorder and between them and the target T, targeted, with the relations:
3^·27Γ·Λ·€Ο^; 3 ^ · 27Γ · Λ · € Ο ^ ;
Δ/lj 2 ’ ·Ίπ· R- coscp-,Δ / lj 2 '· Ίπ · R- coscp-,
360x60 (19)360x60 (19)
ΔΔ
360x60360x60
Δ r/x ,Δ r / x,
Ă2 = ·2π·7? 2 = · 2π · 7?
360x60360x60
Pe această bază, se pot calcula distanțele directe dintre obiectivul de interes T vizat și pozițiile C, și C2, ale camerei video C.V., cu ajutorul relațiilor:On this basis, one can calculate the direct distances between the target of interest T targeted and the positions C, and C 2 , of the CV camcorder, using the relations:
QT =QT =
și c2r =and c 2 r =
(20)(20)
De asemenea, conform schemei prezentate în fig. 19, se poate calcula și înălțimea h a țintei T, în raport cu planul orizontal P.O. al elipsoidului de referință, cu una dintre relațiile:Also, according to the scheme shown in fig. 19, the height h of the target T can also be calculated, in relation to the horizontal plane P.O. of the reference ellipsoid, with one of the relations:
hT = hc 4 CXT· tanΔΘ T sau hT = hc + C2T· tanΔΘ T (21)h T = h c 4 C X T · tanΘΘ T or h T = h c + C 2 T · tanΘΘ T (21)
RO 126294 Β1 în care s-au introdus relațiile:RO 126294 Β1 in which the relations were introduced:
ΔΘ Τι = Θ Τι - Θ !; ΔΘ η = Θ η - Θ 2, în care unghiurile de tangaj Θ·! și θ2, ale vehiculului laborator V.L. sunt determinate, în mod direct, de către unitatea de navigație inerțială INS.ΘΘ Τι = Θ Τι - Θ !; ΔΘ η = Θ η - Θ 2 , where the tangent angles Θ ·! and θ 2 , of the VL laboratory vehicle are directly determined by the inertial navigation unit INS.
în concluzie, se apreciază că principalul avantaj al sistemului și procedeului conform invenției este constituit de faptul că prin mărirea distanței de bază dintre locațiile de preluare a două imagini succesive ale aceleiași ținte, se măresc practic de câteva ori și distanțele măsurabile până la ținta respectivă, dacă se au în vedere valorile uzuale ale distanțelor de măsurare aplicabile în cazul sistemelor de stereometrie bazate pe utilizarea unor perechi de camere video C.V.. în cazul sistemului monocameral conform invenției, distanțele măsurabile 11 până la țintă sunt limitate în principal numai de rezoluția obiectivului optic al camerei video C.V.. La aceasta contribuie și faptul că în acest caz, pe ecranul monitorului de control se vor 13 forma, în loc de două imagini alăturate, o singură imagine care va prezenta astfel o rezoluție sporită.In conclusion, it is appreciated that the main advantage of the system and method according to the invention is that by increasing the basic distance between the locations of taking two successive images of the same target, the distances measurable to the respective target are increased by a few times, if the usual values of the measurement distances applicable in the case of stereometry systems based on the use of CV video camera pairs are taken into account, in the case of the monocameral system according to the invention, the measurable distances 11 to the target are limited mainly by the resolution of the optical objective of The CV camcorder also contributes to the fact that in this case, on the control monitor screen, 13 will be formed, instead of two adjacent images, a single image that will thus present a higher resolution.
Creșterea distanței de măsurare a sistemului de stereometrie monocameral până la valori de ordinul a 200 - 300 m, face ca acest sistem să devină concurențial pentru 17 echipamentele optice de topometrie, de tip stații totale (total station), mai ales dacă se are în vedere și mobilitatea de care dispune sistemul de stereometrie ambarcat.Increasing the measurement distance of the single-chamber stereometry system to values of 200 to 300 m, makes this system competitive for 17 topometry optical equipment, of total station type (total station), especially if it is considered and the mobility of the embedded stereometry system.
Claims (6)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| ROA200900577A RO126294B1 (en) | 2009-07-24 | 2009-07-24 | Mobile system and process for mapping objects located at a large distance from roads |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| ROA200900577A RO126294B1 (en) | 2009-07-24 | 2009-07-24 | Mobile system and process for mapping objects located at a large distance from roads |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RO126294A2 RO126294A2 (en) | 2011-05-30 |
| RO126294B1 true RO126294B1 (en) | 2012-10-30 |
Family
ID=44502491
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| ROA200900577A RO126294B1 (en) | 2009-07-24 | 2009-07-24 | Mobile system and process for mapping objects located at a large distance from roads |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RO (1) | RO126294B1 (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102607560A (en) * | 2011-12-22 | 2012-07-25 | 中国人民解放军海军航空工程学院 | Two-station direction-finding cross positioning tracing algorithm on earth surface based on rhumb lines |
-
2009
- 2009-07-24 RO ROA200900577A patent/RO126294B1/en unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RO126294A2 (en) | 2011-05-30 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Puente et al. | Review of mobile mapping and surveying technologies | |
| EP3617749B1 (en) | Method and arrangement for sourcing of location information, generating and updating maps representing the location | |
| Tao | Mobile mapping technology for road network data acquisition | |
| US9528834B2 (en) | Mapping techniques using probe vehicles | |
| Brenner | Extraction of features from mobile laser scanning data for future driver assistance systems | |
| EP2132530B1 (en) | System and method for position determination | |
| ES2355188T3 (en) | SYSTEM FOR FOLLOWING THE GPS-BASED TRAJECTORY. | |
| KR101886932B1 (en) | Positioning system for gpr data using geographic information system and road surface image | |
| KR20180101717A (en) | Vehicle component control using maps | |
| US20180025632A1 (en) | Mapping Techniques Using Probe Vehicles | |
| IL298797A (en) | Generating a geomagnetic map | |
| US20130293716A1 (en) | Mobile mapping system for road inventory | |
| KR100448543B1 (en) | Method for Preparing Geographical Information System | |
| Tamimi et al. | Performance assessment of a mini mobile mapping system: Iphone 14 pro installed on a e-Scooter | |
| Grejner-Brzezinska et al. | From Mobile Mapping to Telegeoinformatics | |
| Ellum et al. | Land-based integrated systems for mapping and GIS applications | |
| KR100448054B1 (en) | Method for Preparing Geographical Information System Employing the Amended Value as Road Data | |
| JP2018017652A (en) | Survey information management device and survey information management method | |
| RO126294B1 (en) | Mobile system and process for mapping objects located at a large distance from roads | |
| Meng et al. | Development of satellite based positioning and navigation facilities for precise ITS applications | |
| Li et al. | Terrestrial mobile mapping towards real-time geospatial data collection | |
| De Agostino et al. | Rock face surveys using a LiDAR MMS | |
| Chu et al. | The performance analysis of a portable mobile mapping system with different gnss processing strategies | |
| KR102660839B1 (en) | Method for vehicle positioning, vehicle, and system for vehicle positioning | |
| Kirkko-Jaakkola et al. | Hybridization of GNSS and on-board sensors for validating the aurora ecosystem |