一种车载设备倾斜角监测的可视化方法与流程

1.本申请属于物联网技术领域，尤其是一种车载设备倾斜角监测的可视化方法。


背景技术：

2.随着社会的发展进步，各行各业对数据信息的需求日益增多，对各种类型的数据要做到收集处理，物联网，大数据等技术需要更多的数据支撑，各种车载数据采集监测设备也层出不穷。
3.但对于常规的车载监测类设备来说，大多是以单方向射线状的方式进行点线的数据收集，往往我们只能监测到对应的数据，对于采集点的辨别有着很大的难题，让我们无法直观的了解采集点在哪儿，也无法准确调整我们的角度和方向，无法让我们采集到想采集到的点的数据，
4.在运动状态时，常规的倾角测量设备又会因为加速的影响导致出现测量点的偏差，这种往往限制了我们测量设备的使用场景，是目前车载设备进行监测亟待解决的一个难题。


技术实现要素：

5.本发明的目的是，为常规单方向射线类监测设备提供角度与位置的支持，并且提供专业可视化的角度展示功能，为车载监测设备提供更加的精确的角度测量，消除运动状态的影响。通过安装定制的核心控制单元，运用电容微型摆锤原理，利用地球重力原理，当监测设备倾斜时，地球重力在相应的摆锤上会产生重力的分量，相应的电容量会变化，通过对电容量处量放大，滤波，转换之后得出倾角。再利用三维可视化技术，将得出的倾角根据光线射程，可将其在地图或者三维场景中进行展示，做到定点，帮助监测者能够更加直观的了解到采集点的方位信息，并提供数据提取功能，可以收集倾角数据也为使用者在日后的分析中提供方便。
6.为实现上述目的，本发明提供一种车载设备倾斜角监测的可视化方法，包括以下步骤：
7.a.收集控制单元的数据，然后转换得到姿态角,三轴陀螺角速率以及三轴加速度；
8.b.通过数学模型得到当前目标位置的估计，对将来位置的估计，对过去位置的估计；
9.c.获取多次取值的跟状态无关的符合高斯分配的偏差；
10.d.利用方差和实际情况优先算出最优方位数据，再根据最优数据进行下一时刻的推算预演，不断重复的进行该操作；
11.e.通过对数据的分析计算，推算出当前的位置偏差信息，根据再根据传感器传回的数据进行计算得出运动和振动状态下的影响的数据。
12.f.对非线性、正交耦合、温漂以及离心加速度进行补偿，消除运动加速度干扰产生的离心误差，得到可测量运动或者振动状态下载体的运动数据；
13.g.将光线和角度通过三维技术展现在三维场景中。
14.进一步地，所述控制单元以正水平或竖直的方式安装。
15.进一步地，所述控制单元提供主动和被动两种传输数据方式。
16.进一步地，所述控制单元采用非接触式测量原量。
17.采用本申请公布开的车载设备倾斜角监测装置及可视化方法，具有以下技术效果：
18.使用卡尔漫滤波算法,过滤运动和振动状态下的数据偏差，可测量运动或者振动状态下载体的运动数据，从而使得可以检测运动状态下设备的倾角方位。对数据进行精确的处理和封装，提供标准的传输协议和数据格式，实时接收数据，将其展示在地图和三维场景中，亦或者获取标准数据，作为存档备份，都能使我们的监测工作事半功倍，节省大量的测试和寻点时间。
附图说明
19.图1为实施例一的流程图。
20.图2为车载设备倾斜角监测装置输出的姿态角及其变化示意图。
21.图3为实时角度三维可视化场景。
具体实施方式
22.下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚，完整地描述，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
23.一种车载设备倾斜角监测的可视化方法，包括以下步骤：
24.a.收集控制单元的数据，然后转换得到姿态角,三轴陀螺角速率以及三轴加速度；程序会暂时保存这部分数据以方便提供给监测方进行后续收集或者查验；
25.b.通过数学模型得到当前目标位置的估计，对将来位置的估计，对过去位置的估计；
26.c.获取多次取值的跟状态无关的符合高斯分配的偏差；
27.d.利用方差和实际情况优先算出最优方位数据，再根据最优数据进行下一时刻的推算预演，不断重复的进行该操作；
28.e.通过对数据的分析计算，推算出当前的位置偏差信息，根据再根据传感器传回的数据进行计算得出减少运动和振动状态下的影响的数据；
29.f.对非线性、正交耦合、温漂以及离心加速度进行补偿，消除运动加速度干扰产生的离心误差，得到可测量运动或者振动状态下载体的运动数据；
30.g.对收集的数据进行封装加密校验，使用传输协议，将数据传输至指定的主机上；主机解析数据，对数据进行第二次封装处理，并且传输至地图或者三维场景展示界面中。
31.车载设备倾斜角的角度量程位于测量所处的大地与天空之间的可视范围间，车载设备倾斜角监测装置实时输出欧拉角数据，根据欧拉角的特征，对象的旋转角度都可以通过偏航角、翻滚角、俯仰角按照先后顺序旋转得到，针对车载设备倾斜角，更具体地：
32.可表达的偏航角yaw范围为0～360度，角度侧量装置可在水平方向任意角度测量，其输出参数为0度～360度；
33.可表达的翻滚角roll为0度，由于装置重心由车辆决定，正常工况下暂不考虑车辆侧翻角度；
34.可表达的俯仰角pitch为0度～180度，正常工况下一般在3度～89度间；
35.如上所述，可将可视化具象为一个与大地垂直的几何扇形，简称可视化对象，扇形中心点位置由实时车辆经纬度决定，扇形角度由偏航角、翻滚角、俯仰角决定，扇形半径根据可变参数调整，最小值为0米，最大值为地球平均半径6371.393千米，在此范围内的取值均可通过三维可视化程序展现。
36.数据采集时，将控制单元安装在更容易感觉方向变动的部位，这样当我们收集数据时，可以更加灵敏的发现数据也可以祛除多余的角度偏转计算，更轻便的展示出方位；应该尽量使控制单元以正水平和竖直的方式安装。
37.控制单元提供主动和被动两种传输数据方式，可以定时传输指定数据亦或者接受指定被动传输，可以根据性能自由选择需要的模式(若想在地图或者三维场景中主动展示倾角数据，需要选择主动传输模式)；
38.在步骤f中，在三维地图引擎cesium中，初始化地图，选用wgs84坐标，加载天地图影像和路网标注图层，并实例化一个角度可视化对象；
39.在监测过程中，获取实时车辆经纬度数值，角度中心点位置设置为此经纬度，并定位到车辆所在位置；
40.获取车载设备倾斜角监测装置输出的姿态角数据，根据姿态角参数中的偏航角数值设置可视化对象的偏航角、根据姿态角参数中的翻滚角数值设置可视化对象的翻滚角、根据姿态角参数中的俯仰角数值设置可视化对象的俯仰角。
41.以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何本领域的技术人员，可根据本发明的技术方案及发明构想同等替换或者改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。


技术特征：
1.一种车载设备倾斜角监测的可视化方法，其特征在于，包括以下步骤：a.收集控制单元的数据，然后转换得到姿态角,三轴陀螺角速率以及三轴加速度；b.通过数学模型得到当前目标位置的估计，对将来位置的估计，对过去位置的估计；c.获取多次取值的跟状态无关的符合高斯分配的偏差；d.利用方差和实际情况优先算出最优方位数据，再根据最优数据进行下一时刻的推算预演，不断重复的进行该操作；e.通过对数据的分析计算，推算出当前的位置偏差信息，根据再根据传感器传回的数据进行计算得出运动和振动状态下的影响的数据。f.对非线性、正交耦合、温漂以及离心加速度进行补偿，消除运动加速度干扰产生的离心误差，得到可测量运动或者振动状态下载体的运动数据；g.将光线和角度通过三维技术展现在三维场景中。2.根据权利要求1所述的车载设备倾斜角监测的可视化方法，其特征在于，所述所述控制单元以正水平或竖直的方式安装。3.根据权利要求1所述的车载设备倾斜角监测的可视化方法，其特征在于，所述控制单元提供主动和被动两种传输数据方式。4.根据权利要求1所述的车载设备倾斜角监测的可视化方法，其特征在于，所述控制单元采用非接触式测量原量。

技术总结
本申请公开一种车载设备倾斜角监测的可视化方法，在设备运动过程中测量工具转向抬升的方位变化过程中,通过定制的核心控制单元传输数据获取姿态角度等九种变化数据,使用卡尔漫滤波算法,过滤运动和振动状态下的数据偏差，将光线和角度通过三维技术展现在三维场景中，更加直接立体的了解监测方位。更加直接立体的了解监测方位。更加直接立体的了解监测方位。


技术研发人员：陈凯 刘顺 张小琴 张浩 杨童
受保护的技术使用者：苏州物图科技有限公司
技术研发日：2020.12.29
技术公布日：2022/6/30