北斗導(dǎo)航定位技術(shù)在設(shè)施運維的應(yīng)用

北斗導(dǎo)航定位技術(shù)在設(shè)施運維的應(yīng)用2019年7月武漢益士天慧科技有限公司企業(yè)簡介CHAPTER01一、企業(yè)簡介港口水工建筑、塔體、設(shè)施武漢益士天慧科技有限公司依托武漢大學(xué)技術(shù)團隊，以北斗高精度、室內(nèi)外無縫定位和大數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)為核心技術(shù)，圍繞北斗高精度導(dǎo)航定位技術(shù)，研發(fā)北斗智能硬件終端，提供多場景的北斗高精度服務(wù)平臺以及智慧交通、智慧水利、智慧園區(qū)等智慧城市行業(yè)應(yīng)用服務(wù)。子公司廈門揚舲海洋科技有限公司，致力于海洋高端裝備研制，以水下機器人/智能無人艇/智能船底清刷裝備研制及銷售為主營業(yè)務(wù)，同時提供水下地形測量、河湖水質(zhì)數(shù)據(jù)采集、堤防安全巡檢等服務(wù)。核心技術(shù)CHAPTER02一、北斗高精度定位技術(shù)--高精度定位平臺面向行業(yè)及公眾用戶提供亞米級精密定位服務(wù)精密單點定位算法高精度定位服務(wù)平臺廣域增強系統(tǒng)●衛(wèi)星定軌、鐘差改正●對流層、電離層模型優(yōu)化●外接差分厘米級動態(tài)定位●毫米級靜態(tài)數(shù)據(jù)處理一、北斗高精度定位技術(shù)--高精度定位模塊、手持終端TH926是一款高性能、低成本的GNSS多模衛(wèi)星導(dǎo)航接收模塊，具有低功耗、高靈敏度等特點，能有效接收微弱衛(wèi)星信號，具有快速的首次定位能力；先進的跟蹤引擎能夠在室內(nèi)、峽谷等惡劣的環(huán)境下，對微弱衛(wèi)星信號進行快速捕獲、跟蹤與定位。TH926多模衛(wèi)星導(dǎo)航模塊差分式高精度手持終端

集成北斗高精度差分模塊，提供地基增強系統(tǒng)、廣域差分、千尋網(wǎng)等差分源接口；定位精度可達(dá)亞米級，可廣泛應(yīng)用于：產(chǎn)品溯源電力巡檢戶外旅游海洋漁業(yè)林業(yè)巡檢鐵路巡檢物流倉儲智慧社區(qū)一、北斗高精度定位技術(shù)--低成本監(jiān)測終端自主研發(fā)高精度形變監(jiān)測終端采用分體式設(shè)計，內(nèi)置嵌入式web服務(wù)器，搭載了高精度板卡，通過無線及有線網(wǎng)絡(luò)、RS232串口進行數(shù)據(jù)傳輸和遠(yuǎn)程控制，GNSS信號質(zhì)量可靠，數(shù)據(jù)后處理精度可以達(dá)到毫米級一、北斗高精度定位技術(shù)--高精度數(shù)據(jù)處理軟件采用自主研發(fā)的GNSS靜態(tài)處理算法，可解算每個測點的高精度靜態(tài)坐標(biāo)，24小時解水平精度優(yōu)于1mm、高程1mm。采用RTK算法，可以1HZ頻率輸出各監(jiān)測點的坐標(biāo)，實時監(jiān)控各監(jiān)測點，得到建筑物實時的變化狀態(tài)。基準(zhǔn)站和各監(jiān)測點與監(jiān)控中心通過高頻無線數(shù)據(jù)傳輸、無線網(wǎng)橋、GPRS等現(xiàn)代化通訊方式。安全監(jiān)測數(shù)據(jù)存儲于云端，基層管理人員同樣可以登錄平臺查看重點監(jiān)測區(qū)域的沉降和位移情況，從而采取防范措施。技術(shù)集成創(chuàng)新--港口設(shè)施運維CHAPTER03一、北斗高精度定位技術(shù)--融合自主網(wǎng)定位的無縫定位●無縫定位芯片企業(yè)用戶：智能手機廠商公眾用戶：兒童、老人行業(yè)用戶：停車場、酒店、消防等硬件產(chǎn)品:停車卡、手環(huán)、手持終端或集成進其他設(shè)備的通用模塊一、北斗高精度定位技術(shù)--融合自主網(wǎng)定位的無縫定位室內(nèi)室外一體化無縫定位快速產(chǎn)業(yè)化

開放式平臺采用自建成的20個連續(xù)衛(wèi)星跟蹤站，基于北斗的精密單點定位及廣域差分核心算法，定位精度可達(dá)1.5米，相比較普通采用單點定位或基站定位老人手環(huán)，定位更精準(zhǔn)，服務(wù)更可靠。室內(nèi)采用無縫定位芯片,同時可兼容藍(lán)牙、WiFi、RFID等定位技術(shù)，多種定位技術(shù)緊密結(jié)合，共同打造室內(nèi)外全覆蓋的一體化位置服務(wù)。產(chǎn)品模式簡單便捷、成本低，4個粘貼式小基站，單個成本低于200元。可集成多種定位終端，可面向企業(yè)開放服務(wù)接口廣域差分核心算法一、北斗高精度定位技術(shù)--融合自主網(wǎng)定位的無縫定位港口巡檢國土資源監(jiān)察地質(zhì)勘查面向行業(yè)及公眾用戶提供亞米級精密定位服務(wù)精密單點定位算法高精度定位服務(wù)平臺廣域增強系統(tǒng)測距定位算法公眾導(dǎo)航與位置服務(wù)二、高精度無人機低空航測針對以上難點，需要攻克無人機影像匹配技術(shù)、高精度處理算法、海量數(shù)據(jù)處理效率等技術(shù)難點，提高無人機遙感影像數(shù)據(jù)處理效率和三維建模精度，拓展無人機應(yīng)用領(lǐng)域。相機畫幅小，拍攝航片數(shù)量多、數(shù)據(jù)量龐大飛行姿態(tài)不穩(wěn)定、POS數(shù)據(jù)精度不高、航攝基高比變化明顯采用非專業(yè)相機，鏡頭畸變嚴(yán)重弱紋理區(qū)域（水域、森林、沙漠）影像匹配困難精度無法滿足特殊行業(yè)高精度應(yīng)用需求0102030405技術(shù)難點無人機高動態(tài)精準(zhǔn)定位（5cm）二、高精度無人機低空航測全新SGM算法傳統(tǒng)半全局匹配算法關(guān)鍵技術(shù)影像匹配（點->線->面高約束算法）平差算法（核線+特征線）大數(shù)據(jù)處理（Hadoop，提高效率）云處理（降低硬件要求）三維建模流程圖二、高精度無人機低空航測主要參數(shù)APMS（自主研發(fā)）PhotoScan（俄羅斯）Pix4Dmapper（瑞士）Smart3D（美國）Inpho（德國）適用相機任何相機專業(yè)相機多數(shù)相機專業(yè)相機專業(yè)相機無GPS信息支持支持不支持不行不行絕對精度常規(guī)2cm特殊5mm5cm5cm5cm10cm支持大數(shù)據(jù)節(jié)點Hadoop無無steam無處理速度1000張4000×3000航片平差僅需10分鐘90分鐘100分鐘120分鐘180分鐘三維建模無變形拉花有變形有變形變形嚴(yán)重?zé)o此功能正射影像好好一般一般好立體觀測模塊有無無無有立體測量精度1cm一般精準(zhǔn)一般一般二次開發(fā)支持不支持不支持不支持支持二、高精度無人機低空航測AMPS處理成果Smart處理成果植被粘連無紋理建筑物扭曲變形嚴(yán)重二、高精度無人機低空航測--案例分享巡線工作量大，人工巡線效率低自然災(zāi)害時巡線工作無法開展山區(qū)巡線、人工爬塔、爬線作業(yè)非常危險傳統(tǒng)人工巡檢存在的問題：當(dāng)前無人機巡檢，電力線無法處理新匹配算法，自動建模二、高精度無人機低空航測--案例分享

實測招弧角長度：12.0厘米模型量測長度：11.6厘米精度：4毫米！原始照片建模成果港口設(shè)施運維應(yīng)用CHAPTER04各部門獨立管理，缺乏頂層設(shè)計和統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)體系,數(shù)據(jù)資源整合共享程度低，重復(fù)建設(shè)較多，造成資源和財政浪費；儲油罐、高塔、鋼構(gòu)建筑等結(jié)構(gòu)復(fù)雜，傳感器布設(shè)難度大；特殊地方巡檢不便，無法有效監(jiān)測；二維平臺向三維平臺過渡，三維數(shù)據(jù)獲取成本高，更新周期長；傳統(tǒng)安全管理及巡檢一、港口區(qū)域設(shè)施運維--無人機巡檢一、港口區(qū)域設(shè)施運維--無人機巡檢多樣化目標(biāo)巡檢高層、不穩(wěn)定、老舊建筑各種水下設(shè)施（如碼頭沉箱）--水下機器人海上平臺煉化塔、反應(yīng)塔罐體設(shè)施管廊架石油埋地管線一、港口區(qū)域設(shè)施運維--無人機巡檢可用于形變分析可與現(xiàn)有安全監(jiān)測平臺集成高精度三維數(shù)據(jù)獲取●可量測、可讀取●三維可視化平臺城市級數(shù)據(jù)處理能力●海量數(shù)據(jù)快速響應(yīng)處理人工智能分析●特征要素智能識別、智能分析杭州超算中心建筑、設(shè)施結(jié)構(gòu)性損傷生產(chǎn)運營隱患諸多結(jié)構(gòu)腐蝕結(jié)構(gòu)老化過載疲勞沉降裂縫.沿海地區(qū)：臺風(fēng)填海區(qū)工程質(zhì)量人為破壞港口水工建筑、塔體、設(shè)施迫使工廠停產(chǎn)檢修，影響正常生產(chǎn)活動；嚴(yán)重情況下發(fā)生安全事故，生命經(jīng)濟損失，環(huán)境污染應(yīng)急管理碎片化在線安全監(jiān)測平臺的完美補充一、港口區(qū)域設(shè)施運維--無人機巡檢二、港口區(qū)域設(shè)施運維--室內(nèi)外無縫定位●貨物實時跟蹤（危化品）●工人身份識別●電子圍欄預(yù)警●智能調(diào)度●應(yīng)急救援●遠(yuǎn)程監(jiān)控二、港口區(qū)域設(shè)施運維--室內(nèi)外無縫定位

室內(nèi)定位原則原則一定位不是測量，是位置與地圖的匹配原則二精準(zhǔn)地圖基礎(chǔ)上，每一點皆可以定位原則三精準(zhǔn)地圖可以對定位傳感器（手機傳感器）做定位校準(zhǔn)，保持高精度導(dǎo)航精準(zhǔn)三維地圖、精確坐標(biāo)二、港口區(qū)域設(shè)施運維--地面巡檢?人員定位，人員管理，智能調(diào)度；?車輛定位，實時位置監(jiān)控；?貨物定位，貨物實時、無縫跟蹤；?安全管理，用戶觸發(fā)告警按鈕、人員闖入危險區(qū)域等都會在監(jiān)控平臺上顯示告警及位置；基于手環(huán)、手持終端、停車卡、電子標(biāo)簽等設(shè)備管理、物資管理、巡檢管理等應(yīng)用案例CHAPTER05無人機輸油管道巡檢平臺--概述

石油管線途徑各種復(fù)雜地形，交通不便，管道泄漏、石油偷盜等問題時有發(fā)生。傳統(tǒng)人工巡查條件十分艱苦，耗時長、成本高甚至存在人身風(fēng)險，巡查成果存在交付標(biāo)準(zhǔn)一致性差，數(shù)字化程度低、后期延續(xù)性不佳等問題。●架空管道部分的打孔盜油●穿越溝壑等交通不便區(qū)段的管道破壞●穿越河道等特殊部分的巡查不便●穿越居民區(qū)、市政交通網(wǎng)絡(luò)部分難以巡查利用高精度低空航測無人機巡檢具有作業(yè)效率高、成果交付一致性好、數(shù)字化程度高、通過累積數(shù)據(jù)還可以形成趨勢預(yù)測等后期拓展應(yīng)用，是巡檢作業(yè)未來的發(fā)展趨勢。無人機輸油管道巡檢平臺--架構(gòu)無人機輸油管道巡檢平臺--應(yīng)用領(lǐng)域勘察選線施工檢測設(shè)備檢測管道檢測應(yīng)急監(jiān)測夜間監(jiān)測無人機輸油管道巡檢平臺--優(yōu)勢針對“架空管道部分”空中可視的特點，無人機可以通過掛載可見光、紅外、多光譜探測設(shè)備來對管道進行空中巡查拍攝，形成數(shù)字化影像巡查成果，巡查中發(fā)現(xiàn)“打孔偷油”情況還可以實時固定證據(jù)，或者采用應(yīng)急保護措施。一般偷油多發(fā)生于夜晚人工巡查不便的時間段，而這恰恰正是無人機的紅外成像載巡查效果最好的時間段。無人機輸油管道巡檢平臺--優(yōu)勢針對“穿越溝壑等交通不便區(qū)段的管道破壞”問題，無人機巡檢的空中優(yōu)勢使得不受地表環(huán)境的影響，可以更加高效、直觀地完成巡查任務(wù)；如巡查中發(fā)現(xiàn)正在進行中的破壞行為還可以實時固定證據(jù)，及時采取措施，避免破壞進一步擴大。無人機具有高精度定位功能，巡查路徑可以嚴(yán)格匹配管道走向，多次巡查記錄的影像數(shù)據(jù)還可以進行縱向比對，管道周邊地表變化盡在掌握。無人機輸油管道巡檢平臺--優(yōu)勢針對“穿越河道等特殊部分的巡查不便”的問題，無人機可以對管道途徑區(qū)域河道進行空中巡查和監(jiān)視，必要時可以對該區(qū)域進行空三攝影建模，以及通過多次比對該區(qū)域的地表變化來判斷是非對途徑管道產(chǎn)生影響，結(jié)合物理檢測，確保此類特殊區(qū)域的管道不被地表施工和人為破壞。無人機可以對特定區(qū)域進行重點盤旋監(jiān)視和