一種基于移動(dòng)終端的測(cè)高方法及裝置的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種測(cè)高方法及裝置，屬于地理信息采集領(lǐng)域，具體是涉及一種基于移動(dòng)終端的測(cè)高方法及裝置。本發(fā)明使用設(shè)備傳感器獲得姿態(tài)角，以及通過后方交會(huì)算法解算建筑物到測(cè)量員的平面距離，然后通過后方交會(huì)算法計(jì)算出移動(dòng)終端與測(cè)量目標(biāo)的距離L，既不用人工輸入相機(jī)高，也不用要求建筑物和測(cè)量員在同一個(gè)高程面上就能計(jì)算得到測(cè)量目標(biāo)高度。本發(fā)明只要設(shè)備有傳感器，能接收GPS衛(wèi)星信號(hào)，就能在任何地形獲得建筑高度。
【專利說明】
一種基于移動(dòng)終端的測(cè)高方法及裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及一種測(cè)高方法及裝置，屬于地理信息采集領(lǐng)域，具體是涉及一種基于 移動(dòng)終端的測(cè)高方法及裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 國土外業(yè)巡查業(yè)務(wù)中，最重要的工作是地塊地理信息的采集，采集信息包括地塊 的屬性信息采集以及位置信息采集，而遺憾的是，外業(yè)巡查采集信息中的建筑高信息，一直 以來都只能通過肉眼判斷或數(shù)樓層的方式確定，采集的建筑高信息往往與建筑實(shí)際高度有 很大差別。例如某巡查員要采集面前這棟高30層樓的建筑高信息，那么他就要一層一層數(shù) 這個(gè)樓有多少層，然后乘以每層樓的高度，然后得到整棟樓的高度信息。這樣做且不說巡查 員容易數(shù)錯(cuò)，每層樓的高度也是估值，大概一層樓2.5米高，但其實(shí)每層樓的高度并不為2.5 米，這種建筑高采集方式即耗時(shí)又不準(zhǔn)確，給國土巡查執(zhí)法帶來影響。
[0003] 申請(qǐng)?zhí)枮镃N201410650787、名稱為一種手機(jī)測(cè)高軟件及基于該軟件的測(cè)高方法的 中國專利提出了使用移動(dòng)端結(jié)合傳感器測(cè)量建筑高度的方法。該方法通過手機(jī)傳感器獲得 手機(jī)姿態(tài)角，進(jìn)而推算出建筑高，但是該方案存在兩個(gè)問題:第一是需要手動(dòng)設(shè)置相機(jī)高， 也就是圖1中的BD線段的長度需要手動(dòng)設(shè)置;第二是測(cè)量人所在高程面必須與被測(cè)量物所 在的高程面相同，即圖1中C點(diǎn)和D點(diǎn)要在同一高程面上。
[0004] 該方法顯然不適用于國土巡查信息采集業(yè)務(wù)中。首先，用戶設(shè)置相機(jī)高較為麻煩， 而且很難保證每次用這個(gè)軟件測(cè)量建筑高度的時(shí)候相機(jī)高都是一致的，原因在于同一個(gè)平 板會(huì)被多個(gè)巡查員使用，相機(jī)高會(huì)因?yàn)椴煌说氖褂枚淖?其次，在巡查過程中，需要被 采集信息的建筑不一定與巡查員在同一高程面上，所以，該技術(shù)不適用于巡查信息采集，只 能用于日常簡單的高度測(cè)量，應(yīng)用面很窄。
[0005] 例如在圖2的這種情況，該方法就不能測(cè)量出建筑物BC的高度。在圖2中，點(diǎn)B和點(diǎn)D 不在同一個(gè)高程面上，而如果采用該方法測(cè)量BC的高度，實(shí)際上測(cè)量的是b'c'的高度，顯然 是一個(gè)錯(cuò)誤的結(jié)果。
[0006] 鑒于以上不足，本發(fā)明提出了一種基于移動(dòng)終端的測(cè)高方法及裝置，采用該方法 及裝置測(cè)高既不用手動(dòng)輸入相機(jī)高，也不用要求被測(cè)量物和測(cè)量人處于同一個(gè)高程面，只 要測(cè)量人換一個(gè)位置，多次照準(zhǔn)目標(biāo)，就可以測(cè)量出建筑高度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明主要是解決現(xiàn)有技術(shù)所存在的因相機(jī)高度改變頻繁，并且被測(cè)量物和測(cè)量 人必須處于同一個(gè)高程面等限制所導(dǎo)致的傳統(tǒng)手機(jī)測(cè)高法無法滿足國土巡查業(yè)務(wù)中的測(cè) 高需求的問題，提出了一種基于移動(dòng)終端的測(cè)高方法及裝置。該方法及裝置不用人工輸入 相機(jī)高，也不用要求建筑物和測(cè)量員在同一個(gè)高程面上，只要設(shè)備有傳感器，能接收GPS衛(wèi) 星信號(hào)，就能在任何地形獲得建筑高度。
[0008] 本發(fā)明的上述技術(shù)問題主要是通過下述技術(shù)方案得以解決的：
[0009] -種基于移動(dòng)終端的測(cè)高方法，包括以下步驟：
[0010] 步驟1，獲取移動(dòng)終端坐標(biāo)(XA，YA);將移動(dòng)終端照準(zhǔn)測(cè)高目標(biāo)底部，通過設(shè)備傳感 器計(jì)算相機(jī)的方位角Az與底部翻滾角BRoll;
[0011] 步驟2，根據(jù)方位角Az與移動(dòng)終端GPS坐標(biāo)(XA，YA)，在Χ0Υ平面中生成從移動(dòng)終端 指向測(cè)高目標(biāo)底部的射線照準(zhǔn)線方程；
[0012] 步驟3,改變移動(dòng)終端位置，重復(fù)步驟1-2以獲得多個(gè)不同的射線照準(zhǔn)方程;采用后 方交會(huì)算法，計(jì)算所述射線照準(zhǔn)方程的交點(diǎn)得到測(cè)高目標(biāo)底部的平面坐標(biāo)(XB，YB);
[0013]步驟4,通過移動(dòng)終端的GPS坐標(biāo)(XA，YA)和筑物底部的平面坐標(biāo)(XB，YB)，計(jì)算相 機(jī)到建筑物的平面距離L;
[0014] 步驟5,將移動(dòng)終端照準(zhǔn)測(cè)高目標(biāo)頂部，獲得頂部翻滾角TRoll，基于以下公式計(jì)算 目標(biāo)高度：
[0016] 其中，a為底部翻滾角BRoll，d為頂部照準(zhǔn)角TRoll與底部翻滾角BRoll之差；Zc = 180-Zb〇
[0017] 優(yōu)化的，上述的一種基于移動(dòng)終端的測(cè)高方法，所述步驟1中通過設(shè)備方向傳感器 和加速度傳感器獲得移動(dòng)終端的旋轉(zhuǎn)矩陣R，基于下述公式計(jì)算方位角Az與翻滾角Roll:
[0018] Az = atan2(Ri2 ,R2i)
[0019] Roll =atan2(_R3i，R33)
[0020] 式中，R是由方向傳感器測(cè)量出的一個(gè)3*3的旋轉(zhuǎn)矩陣，1?12，1?21，1?1，1?3分別為旋 轉(zhuǎn)矩陣R中的相應(yīng)矩陣元素。
[0021] 優(yōu)化的，上述的一種基于移動(dòng)終端的測(cè)高方法，所述步驟2中基于方位角Az與移動(dòng) 終端坐標(biāo)(XA，YA)獲得下式中的極坐標(biāo)方程：
[0022] x=XA+p cos(Az)
[0023] y = YA+p sin(Az)
[0024] 其中，X，y為極坐標(biāo)；
[0025] 將極坐標(biāo)方程轉(zhuǎn)換成平面方程，如下所示：
[0026] ax+by+c = 0
[0027] 式中，a，b，c表示將極坐標(biāo)轉(zhuǎn)換成平面方程后的參數(shù)值，取常數(shù)。
[0028] 優(yōu)化的，上述的一種基于移動(dòng)終端的測(cè)高方法，所述步驟3進(jìn)一步包括以下子步 驟：
[0029]步驟301，巡查員換η個(gè)位置，獲得η個(gè)射線照準(zhǔn)方程：
[0030] aix+biy+ci = 0
[0031] a2X+b2y+C2 = 0
[0032] a3X+b3y+C3 = 0
[0033] ......
[0034] anx+bny+Cn = 0
[0035] 步驟302,按照照準(zhǔn)順序，兩兩直線方程間求交點(diǎn)，求得第n-1次方程和第n次方程 的交點(diǎn)：
[0036] Xn-1 = (bn-lCn_bnCn-1 )/(￡ln-lbn_￡lnbn-1 )
[0037] Yn-1= (an-lCn-anCn-1 )/ ( bn-lSn-bnan-1 )
[0038] 步驟303,完成所有照準(zhǔn)后，基于下式計(jì)算坐標(biāo)平均值，得到(XB，YB):
[0039] XB=(Xi+X2+X3+. . .+Χη-ι)/(η-1)
[0040] ΥΒ=(Υι+Υ2+Υ3+. . .+Υη-ι)/(η-1)
[0041 ]優(yōu)化的，上述的一種基于移動(dòng)終端的測(cè)高方法，所述步驟4中，基于下式計(jì)算相機(jī) 到建筑物的平面距離L:
[0043] 式中，(ΧΑη,ΥΑη)最后一次照準(zhǔn)時(shí)的移動(dòng)終端坐標(biāo)。
[0044] -種基于移動(dòng)終端的測(cè)高裝置，包括以下模塊：
[0045] 基準(zhǔn)坐標(biāo)獲取模塊，用于獲取移動(dòng)終端坐標(biāo)(XA，YA);將移動(dòng)終端照準(zhǔn)測(cè)高目標(biāo)底 部，通過設(shè)備傳感器計(jì)算相機(jī)的方位角Az與底部翻滾角BRoll;
[0046] 照準(zhǔn)方程獲取模塊，用于根據(jù)方位角Az與移動(dòng)終端GPS坐標(biāo)(XA，YA)，在Χ0Υ平面中 生成從移動(dòng)終端指向測(cè)高目標(biāo)底部的射線照準(zhǔn)線方程；
[0047] 目標(biāo)坐標(biāo)計(jì)算模塊，用于改變移動(dòng)終端位置，重復(fù)調(diào)用基準(zhǔn)坐標(biāo)獲取模塊、照準(zhǔn)方 程獲取模塊以獲得多個(gè)不同的射線照準(zhǔn)方程;采用后方交會(huì)算法，計(jì)算所述射線照準(zhǔn)方程 的交點(diǎn)得到測(cè)高目標(biāo)底部的平面坐標(biāo)(XB，YB);
[0048] 平面距離計(jì)算模塊，通過移動(dòng)終端的GPS坐標(biāo)(XA，YA)和筑物底部的平面坐標(biāo)(XB， YB)，計(jì)算相機(jī)到建筑物的平面距離L;
[0049] 目標(biāo)高度計(jì)算模塊，將移動(dòng)終端照準(zhǔn)測(cè)高目標(biāo)頂部，獲得頂部翻滾角TRoll，基于 以下公式計(jì)算目標(biāo)高度：
[00511 其中，a為底部翻滾角BRoll，d為頂部照準(zhǔn)角TRoll與底部翻滾角BRoll之差；Zc = 180-Zb0
[0052] 優(yōu)化的，上述的一種基于移動(dòng)終端的測(cè)高裝置，所述基準(zhǔn)坐標(biāo)獲取模塊中通過設(shè) 備方向傳感器和加速度傳感器獲得移動(dòng)終端的旋轉(zhuǎn)矩陣R，基于下述公式計(jì)算方位角Az與 翻滾角Roll:
[0053] Az = atan2(Ri2 ,R2i)
[0054] Roll =atan2(_R3i，R33)
[0055] 式中，R是由方向傳感器測(cè)量出的一個(gè)3*3的旋轉(zhuǎn)矩陣，1?12，1?21，1?1，1?3分別為旋 轉(zhuǎn)矩陣R中的相應(yīng)矩陣元素。
[0056]優(yōu)化的，上述的一種基于移動(dòng)終端的測(cè)高裝置，所述照準(zhǔn)方程獲取模塊中基于方 位角Az與移動(dòng)終端坐標(biāo)(XA，YA)獲得下式中的極坐標(biāo)方程：
[0057] x=XA+p cos(Az)
[0058] y = YA+p sin(Az)
[0059] 其中，X，y為極坐標(biāo)；
[0060] 將極坐標(biāo)方程轉(zhuǎn)換成平面方程，如下所示：
[0061] ax+by+c = 0
[0062]式中，a，b，c表示將極坐標(biāo)轉(zhuǎn)換成平面方程后的參數(shù)值，取常數(shù)。
[0063]優(yōu)化的，上述的一種基于移動(dòng)終端的測(cè)高裝置，所述目標(biāo)坐標(biāo)計(jì)算模塊進(jìn)一步包 括以下單元：
[0064] 方程構(gòu)建單元，用于在巡查員換η個(gè)位置后獲得η個(gè)射線照準(zhǔn)方程：
[0065] aix+biy+ci = 0
[0066] a2X+b2y+C2 = 0
[0067] a3X+b3y+C3 = 0
[0068] ......
[0069] anx+bny+Cn = 0
[0070] 交點(diǎn)計(jì)算單元，按照照準(zhǔn)順序，兩兩直線方程間求交點(diǎn)，求得第n-1次方程和第n次 方程的交點(diǎn)：
[0071 ] Xn-1= (bn-lCn-bnCn-l )/(an-lbn-anbn-1 )
[0072] Yn-1= (an-lCn-anCn-1 )/ ( bn-lSn-bnan-1 )
[0073] 坐標(biāo)計(jì)算單元，完成所有照準(zhǔn)后，基于下式計(jì)算坐標(biāo)平均值，得到(XB，YB):
[0074] XB=(Xi+X2+X3+. . .+Χη-ι)/(η-1)
[0075] ΥΒ=(Υι+Υ2+Υ3+. . .+Υη-ι)/(η-1)
[0076] 優(yōu)化的，上述的一種基于移動(dòng)終端的測(cè)高裝置，所述平面距離計(jì)算模塊中，基于下 式計(jì)算相機(jī)到建筑物的平面距離L:
[0078] 式中，(ΧΑη,ΥΑη)最后一次照準(zhǔn)時(shí)的移動(dòng)終端坐標(biāo)。
[0079] 因此，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)：不用人工輸入相機(jī)高，也不用要求建筑物和測(cè)量員在 同一個(gè)高程面上；只要設(shè)備有傳感器，能接收GPS衛(wèi)星信號(hào)，就能在任何地形獲得建筑高度， 從而填補(bǔ)了巡查業(yè)務(wù)不能自動(dòng)化采集建筑高的空白。
【附圖說明】
[0080] 附圖1是現(xiàn)有技術(shù)中的一種測(cè)高原理圖；
[0081 ]附圖2是一種測(cè)高場(chǎng)景示意圖；
[0082]附圖3是射線照準(zhǔn)方程示意圖；
[0083]附圖4是多個(gè)射線照準(zhǔn)方程示意圖；
[0084]附圖5是多個(gè)射線照準(zhǔn)方程理想交匯點(diǎn)示意圖；
[0085]附圖6是多個(gè)射線照準(zhǔn)方程帶有誤差的交匯點(diǎn)示意圖；
[0086]附圖7是本實(shí)施例移動(dòng)終端與測(cè)高目標(biāo)的距離示意圖。
[0087] 附圖8是本實(shí)施例測(cè)尚原理不意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0088] 下面通過實(shí)施例，并結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步具體的說明。
[0089] 實(shí)施例：
[0090] 本實(shí)施例提供了一種基于移動(dòng)終端的測(cè)高方法，具體步驟如下：
[0091] (1)開啟相測(cè)測(cè)高功能，打開設(shè)備相機(jī)，打開設(shè)備方向傳感器和加速度傳感器。
[0092] (2)自動(dòng)開啟設(shè)備GPS定位功能，獲取設(shè)備的GPS坐標(biāo)設(shè)備的GPS坐標(biāo)記為(XA，YA)。
[0093] (3)用戶照準(zhǔn)建筑物底部，通過設(shè)備傳感器計(jì)算方位角(Az)與翻滾角(Roll)。
[0094] 通過設(shè)備方向傳感器和加速度傳感器的測(cè)量數(shù)據(jù)，根據(jù)Android提供的接口函數(shù)， 獲得旋轉(zhuǎn)矩陣R，并計(jì)算方位角(Az)與底部翻滾角(BRoll)，計(jì)算方式如下：
[0095] Az = atan2(Ri2，R2i)
[0096] BRo 11 = atan2 (-R31, R33)
[0097] 式中，R是由方向傳感器測(cè)量出的一個(gè)3*3的旋轉(zhuǎn)矩陣，1?12，1?21，1?1，1?3分別為旋 轉(zhuǎn)矩陣R中的相應(yīng)矩陣元素。
[0098] (4)根據(jù)方位角Az與設(shè)備GPS坐標(biāo)(XA，YA)，在Χ0Υ平面中生成射線方程。具體步驟 如下：
[0099] 已知方位角Az與射線點(diǎn)(XA，YA)，在極坐標(biāo)系中，獲得如下極坐標(biāo)方程：
[0100] x=XA+pcos(Az)
[0101] y = YA+psin(Az)
[0102] 將極坐標(biāo)方程轉(zhuǎn)換成平面方程，如下所示：
[0103] ax+by+c = 0
[0104] 式中，a，b，c表示將極坐標(biāo)轉(zhuǎn)換成平面方程后的參數(shù)值，取常數(shù)。函數(shù)圖3如所示。
[0105] (5)巡查員換η個(gè)位置，獲得GPS坐標(biāo)(XAn，YAn)，重復(fù)照準(zhǔn)建筑物底部，即重復(fù)（3) 和(4)，那么將獲得η個(gè)平面方程：
[0106] aix+biy+ci = 0
[0107] a2X+b2y+C2 = 0
[0108] a3X+b3y+C3 = 0
[0109] ......
[0110] anx+bny+Cn = 0
[0111] 函數(shù)圖形如圖4所示。
[0112] (6)使用后方交會(huì)算法，獲得η個(gè)照準(zhǔn)方程后，計(jì)算所有射線的唯一交點(diǎn)，得到建筑 物底部平面坐標(biāo)(ΧΒ，ΥΒ)。理論上，若無任何誤差存在，則所有射線有且僅有一個(gè)交點(diǎn)，但因 為GPS誤差，照準(zhǔn)誤差等誤差存在，則有可能存在m個(gè)交點(diǎn)，如圖5所示為理想情況，如圖6所 示為實(shí)際情況。
[0113] 按照照準(zhǔn)順序，兩兩直線方程間求交點(diǎn)，如在完成第二次照準(zhǔn)后，獲得方程mx+biy +ci = 0和a2X+b2y+C2 = 0，根據(jù)兩直線求交點(diǎn)公式，交點(diǎn)坐標(biāo)為：
[0114] Xi= (biC2-b2Ci)/(aib2~a2bi)
[0115] Yi= (aiC2-a2Ci)/(bia2~b2ai)
[0116]在照準(zhǔn)第n次后，即能獲得第n-1次方程和第n次方程的交點(diǎn)：
[0117] Xn-1= (bn-lCn-bnCn-l )/(an-lbn-anbn-1 )
[01 1 8] Yn-1= (an-lCn-anCn-1 )/ ( bn-lSn-bnan-1 )
[0119] 完成所有照準(zhǔn)后，計(jì)算坐標(biāo)平均值，得到(XB，YB)，此時(shí)，（XB，YB)即是建筑物底部 的平面坐標(biāo)：
[0120] XB=(Xi+X2+X3+. . .+Χη-ι)/(η-1)
[0121] ΥΒ=(Υι+Υ2+Υ3+. . .+Υη-ι)/(η-1)
[0122] (7)通過最后一次照準(zhǔn)時(shí)的GPS坐標(biāo)(XAn，YAn)和筑物底部的平面坐標(biāo)(XB，YB)，計(jì) 算相機(jī)到建筑物的平面距離L。
[0124] L的幾何含義如圖7所示。
[0125] (8)完成最后一次照準(zhǔn)后，得到第η次照準(zhǔn)時(shí)的翻滾角（BRolln)。然后巡查員照準(zhǔn) 建筑物頂部C，獲得頂部翻滾角TRol lc，計(jì)算建筑高度。如圖8所示。
[0126] 計(jì)算斜邊 S:S = L/sin(a)
[0127] 其中a即為第η次照準(zhǔn)時(shí)的翻滾角(BRollnKL為計(jì)算相機(jī)到建筑物的平面距離。
[0128] 計(jì)算角d: Zd= Zb_Za
[0129] 其中b即為照準(zhǔn)建筑物頂部C時(shí)獲得的翻滾角(TRo 11)。
[0130] 計(jì)算角c: Zc = 180_Zb
[0131] 計(jì)算建筑高度 BC:BC = S*sin(d)/sin(c)
[0132] 此時(shí)，得到建筑物的高度BC。
[0133] 本實(shí)施例中，在解算η個(gè)方程的交點(diǎn)時(shí)，采用的是兩兩方程求交點(diǎn)的方法，沒有用 整體平差求交點(diǎn)的方法，原因是整體平差求交點(diǎn)很耗時(shí)，所有照準(zhǔn)完成后還要等待平差計(jì) 算，才能獲得交點(diǎn)，而本實(shí)施例是照準(zhǔn)完一次以后即時(shí)計(jì)算交點(diǎn)坐標(biāo)，每照準(zhǔn)一次計(jì)算一 次，碎片化交點(diǎn)的計(jì)算過程。用整體平差求交點(diǎn)，就是把所有照準(zhǔn)方程放到一個(gè)矩陣?yán)锩妫?然后通過最小二乘就一個(gè)最接近交點(diǎn)的唯一解。
[0134] 本文中所描述的具體實(shí)施例僅僅是對(duì)本發(fā)明精神作舉例說明。本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng) 域的技術(shù)人員可以對(duì)所描述的具體實(shí)施例做各種各樣的修改或補(bǔ)充或采用類似的方式替 代，但并不會(huì)偏離本發(fā)明的精神或者超越所附權(quán)利要求書所定義的范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種基于移動(dòng)終端的測(cè)高方法，其特征在于，包括W下步驟： 步驟1，獲取移動(dòng)終端坐標(biāo)(ΧΑ,ΥΑ);將移動(dòng)終端照準(zhǔn)測(cè)高目標(biāo)底部，通過設(shè)備傳感器計(jì) 算相機(jī)的方位角Αζ與底部翻滾角BRoll; 步驟2,根據(jù)方位角Az與移動(dòng)終端GPS坐標(biāo)(ΧΑ,ΥΑ)，在X0Y平面中生成從移動(dòng)終端指向 測(cè)高目標(biāo)底部的射線照準(zhǔn)線方程； 步驟3,改變移動(dòng)終端位置，重復(fù)步驟1-2W獲得多個(gè)不同的射線照準(zhǔn)方程;采用后方交 會(huì)算法，計(jì)算所述射線照準(zhǔn)方程的交點(diǎn)得到測(cè)高目標(biāo)底部的平面坐標(biāo)(XB，YB); 步驟4，通過移動(dòng)終端的GPS坐標(biāo)(XA，YA)和筑物底部的平面坐標(biāo)(XB，YB)，計(jì)算相機(jī)到 建筑物的平面距離L 步驟5，將移動(dòng)終端照準(zhǔn)測(cè)高目標(biāo)頂部，獲得頂部翻滾角TRoll，基于W下公式計(jì)算目標(biāo) 高度：其中，a為底部翻滾角BRoll，d為頂部照準(zhǔn)角TRoll與底部翻滾角BRoll之差；Zc = 180- Zbo2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于移動(dòng)終端的測(cè)高方法，其特征在于，所述步驟1中通 過設(shè)備方向傳感器和加速度傳感器獲得移動(dòng)終端的旋轉(zhuǎn)矩陣R，基于下述公式計(jì)算方位角 Az與翻滾角Roll: Az = atan2(I?i2,R2i) Ro 11 = atan2 (-R31, R33) 式中，R是由方向傳感器測(cè)量出的一個(gè)3*3的旋轉(zhuǎn)矩陣，312，1?21，1?1，1?3分別為旋轉(zhuǎn)矩 陣R中的相應(yīng)矩陣元素。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于移動(dòng)終端的測(cè)高方法，其特征在于，所述步驟2中基 于方位角Az與移動(dòng)終端坐標(biāo)(ΧΑ,ΥΑ)獲得下式中的極坐標(biāo)方程： χ = ΧΑ+ρ cos(Az) y = YA+p sin(Az) 其中，x，y為極坐標(biāo)； 將極坐標(biāo)方程轉(zhuǎn)換成平面方程，如下所示： 曰 x+by+c = 0 式中，a，b，C表示將極坐標(biāo)轉(zhuǎn)換成平面方程后的參數(shù)值，取常數(shù)。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于移動(dòng)終端的測(cè)高方法，其特征在于，所述步驟3進(jìn)一 步包括W下子步驟： 步驟301，巡查員換η個(gè)位置，獲得η個(gè)射線照準(zhǔn)方程： 曰 ix+biy+ci = 0 曰 2X+b2y+C2 = 0 曰 3X+b3y+C3 = 0 曰 nX+bny+Cn = 0 步驟302,按照照準(zhǔn)順序，兩兩直線方程間求交點(diǎn)，求得第n-1次方程和第η次方程的交 占 · y ?、、· Xn-l 二(bn-lCn-bnCn-l)/(an-lbn-anbn-l) Yn-1 二(an-lCn-anCn-l)/(bn-：ian-bnan-l) 步驟303,完成所有照準(zhǔn)后，基于下式計(jì)算坐標(biāo)平均值，得到(XB，YB): XB=(Xi+X2+X3+. . ·+Χη-ι)/(η-1) ΥΒ=(Υι+Υ2+Υ3+. . .+Υη-ι)/(η-1)。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于移動(dòng)終端的測(cè)高方法，其特征在于，所述步驟4中，基 于下式計(jì)算相機(jī)到建筑物的平面距離^式中，（ΧΑη,ΥΑη)最后一次照準(zhǔn)時(shí)的移動(dòng)終端坐標(biāo)。6. -種基于移動(dòng)終端的測(cè)高裝置，其特征在于，包括W下模塊： 基準(zhǔn)坐標(biāo)獲取模塊，用于獲取移動(dòng)終端坐標(biāo)(XA，YA);將移動(dòng)終端照準(zhǔn)測(cè)高目標(biāo)底部， 通過設(shè)備傳感器計(jì)算相機(jī)的方位角Az與底部翻滾角BRoll; 照準(zhǔn)方程獲取模塊，用于根據(jù)方位角Az與移動(dòng)終端GI^坐標(biāo)(ΧΑ,ΥΑ)，在X0Y平面中生成 從移動(dòng)終端指向測(cè)高目標(biāo)底部的射線照準(zhǔn)線方程； 目標(biāo)坐標(biāo)計(jì)算模塊，用于改變移動(dòng)終端位置，重復(fù)調(diào)用基準(zhǔn)坐標(biāo)獲取模塊、照準(zhǔn)方程獲 取模塊W獲得多個(gè)不同的射線照準(zhǔn)方程;采用后方交會(huì)算法，計(jì)算所述射線照準(zhǔn)方程的交 點(diǎn)得到測(cè)高目標(biāo)底部的平面坐標(biāo)(XB，YB); 平面距離計(jì)算模塊，通過移動(dòng)終端的GI^坐標(biāo)(ΧΑ,ΥΑ)和筑物底部的平面坐標(biāo)(ΧΒ,ΥΒ)， 計(jì)算相機(jī)到建筑物的平面距離レ 目標(biāo)高度計(jì)算模塊，將移動(dòng)終端照準(zhǔn)測(cè)高目標(biāo)頂部，獲得頂部翻滾角TRoll，基于W下 公式計(jì)算目標(biāo)高度：其中，a為底部翻滾角BRoll，d為頂部照準(zhǔn)角TRoll與底部翻滾角BRoll之差；Zc = 180- Zbo7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種基于移動(dòng)終端的測(cè)高裝置，其特征在于，所述基準(zhǔn)坐標(biāo)獲 取模塊中通過設(shè)備方向傳感器和加速度傳感器獲得移動(dòng)終端的旋轉(zhuǎn)矩陣R，基于下述公式 計(jì)算方位角Az與翻滾角Roll: Az = atan2 (化2, R21) Roll = atan2(-R3i ,R33) 式中，R是由方向傳感器測(cè)量出的一個(gè)3*3的旋轉(zhuǎn)矩陣，312，1?21，1?1，1?3分別為旋轉(zhuǎn)矩 陣R中的相應(yīng)矩陣元素。8. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種基于移動(dòng)終端的測(cè)高裝置，其特征在于，所述照準(zhǔn)方程獲 取模塊中基于方位角Az與移動(dòng)終端坐標(biāo)(ΧΑ,ΥΑ)獲得下式中的極坐標(biāo)方程： χ = ΧΑ+ρ cos(Az) y = YA+p sin(Az) 其中，x，y為極坐標(biāo)； 將極坐標(biāo)方程轉(zhuǎn)換成平面方程，如下所示： 過 x+by+c = 0 式中，a，b，c表示將極坐標(biāo)轉(zhuǎn)換成平面方程后的參數(shù)值，取常數(shù)。9. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種基于移動(dòng)終端的測(cè)高裝置，其特征在于，所述目標(biāo)坐標(biāo)計(jì) 算模塊進(jìn)一步包括W下單元： 方程構(gòu)建單元，用于在巡查員換η個(gè)位置后獲得η個(gè)射線照準(zhǔn)方程： 曰 ix+biy+ci = 0 曰 2X+b2y+C2 = 0 曰 3X+b3y+C3 = 0 曰 nX+bny+Cn = 0 交點(diǎn)計(jì)算單元，按照照準(zhǔn)順序，兩兩直線方程間求交點(diǎn)，求得第n-1次方程和第η次方程 的交點(diǎn)： Xn-l 二(bn-lCn-bnCn-l)/(an-lbn-anbn-l) Υη-1 二(an-lCn-anCn-l)/(bn-：ian-bnan-l) 坐標(biāo)計(jì)算單元，完成所有照準(zhǔn)后，基于下式計(jì)算坐標(biāo)平均值，得到(XB，YB): XB=(Xi+X2+X3+. . ·+Χη-ι)/(η-1) ΥΒ=(Υι+Υ2+Υ3+. . .+Υη-ι)/(η-1)。10. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種基于移動(dòng)終端的測(cè)高裝置，其特征在于，所述平面距離 計(jì)算模塊中，基于下式計(jì)算相機(jī)到建筑物的平面距離^式中，（ΧΑη,ΥΑη)最后一次照準(zhǔn)時(shí)的移動(dòng)終端坐標(biāo)。
【文檔編號(hào)】G01C5/00GK106092041SQ201610407124
【公開日】2016年11月9日
【申請(qǐng)日】2016年6月8日
【發(fā)明人】麥家杰, 黃宇, 李論, 陳新偉
【申請(qǐng)人】武大吉奧信息技術(shù)有限公司