本技術涉及輕便式智能移動測量系統(tǒng)領域，具體來說是一種適配新型移動測量系統(tǒng)的地鐵保護區(qū)巡檢小車。

背景技術：

1、即時定位與地圖構建（simultaneous?localization?and?mapping，簡稱slam）是一個專用術語，也稱為cml（concurrent?mapping?and?localization）或并發(fā)定位與建圖，問題可以描述為：機器人在未知環(huán)境中從一個未知位置開始移動,在移動過程中根據位置和地圖進行自身定位，同時在自身定位的基礎上建造增量式地圖，實現(xiàn)機器人的自主定位和導航，該技術需要諸如三維激光掃描已、激光雷達、全景相機、組合慣導等多源傳感器相互配合才能實現(xiàn)?；诖思夹g，在測量測繪領域，國內外儀器廠商自主開發(fā)了各類slam綜合測量設備（也即本文所述的移動測量系統(tǒng)），能夠在缺失環(huán)境先驗信息的前提下，實現(xiàn)各類復雜結構地形圖、場地邊界、結構邊線、結構角點、三維點云模型的一站式測量測繪，不但能夠完成結構的相對測量，配合rtk等差分技術引入控制點絕對坐標之后能夠實現(xiàn)各種場景的絕對坐標測量，通過該技術作業(yè)得到的點云成果經二次處理后可以生成各類測量和測繪成果類型，極大減輕了傳統(tǒng)測量測繪業(yè)務的內外業(yè)工作量，并且經過驗證地，該方法測量精度能夠滿足相關測量測繪工作的成果驗收要求。經過大量此類設備調研，目前國內外的儀器設備從作業(yè)方式的角度上可分為便攜式和機載式兩種。

2、其中便攜式slam設備通常又可分為背包式和手持式兩種。其根本的邏輯就是利用作業(yè)人為載體，通過手持或背負設備進行移動掃描測量，極大了利用了作業(yè)人靈活性的優(yōu)點，可以深入復雜結構內部空間進行測量，走行路徑較為靈活，對于大多數(shù)小規(guī)模、作業(yè)時間較短的場景應用較為合適。例如：小型園區(qū)、建筑外立面、地下復雜空腔結構。但對于一些長線路結構或大規(guī)模園區(qū)測量，此類裝置受限于設備電量和作業(yè)時長的原因，不能滿足在大型場景的測量應用。

3、此類便攜式slam測量系統(tǒng)為了滿足方便外業(yè)測量的主要功能，具體元器件的選型只能選用一些重量較輕便的基礎型號，如像素較低的魚眼相機和精度不高的組合慣導設備及激光線程數(shù)較少的掃描儀，因此設備僅能實現(xiàn)一些基礎功能，比如點云采集、坐標轉換等等，設備的測量精度也受限。隨著這項技術普及應用，各方單位對點云數(shù)據的成果質量提出了更高的要求，比如針對原有設備采集到的點云色彩單一，不易區(qū)分某些紋理不明顯的區(qū)域等問題，需要對于原有的點云數(shù)據進行著色，進而對不同高程數(shù)據或紋理相近的細部構造進行區(qū)分，而此類高級功能的實現(xiàn)通常需要使用更好的傳感器，比如通過相機采集高清圖像，再從圖像中識別色彩信息后賦予點云，需要更多的傳感器相互配合，因此所需傳感器的重量勢必會增加，這就與便攜式的slam設備研發(fā)初衷相悖，所以無法在主要功能為便攜式的slam設備上進行此類功能升級。

4、為了實現(xiàn)真彩點云的功能，需要參數(shù)更加優(yōu)秀的傳感器進行多源融合，之后完成真彩點云的輸出，設備重量無疑就無法滿足作業(yè)人員便攜作業(yè)的要求。因此，各類動力機械搭載的技術方案就應運而生。比如，機載式的slam設備通常采用車載、無人機、無人船、移動機器人搭載，較適用于公路、水路、固定線路掃描作業(yè)。由于采用了動力載體搭載設備，整體續(xù)航能力和效率有所提升，但是相較于便攜式的設備類型而言又缺失了靈活性，對于一些載體無法進入的區(qū)域和空間內作業(yè)難免會受到許多限制。比如在本文所指向的地鐵保護區(qū)巡查應用場景中，上述兩類設備均存在不適用的缺點。對于便攜式設備而言，設備重量受限，因此電池容量小進而影響了作業(yè)時長和效率；對于機載式設備而言，在某些特殊場景下的靈活性不足，限制了本技術的應用。

5、比如，地鐵保護區(qū)的范圍，以上海為例：

6、上海市地鐵保護區(qū)的范圍主要包括以下三個部分：

7、1.地下車站與隧道外邊線外側五十米內。

8、2.地面車站和高架車站以及線路軌道外邊線外側三十米內。

9、3.出入口、通風亭、變電站等建筑物、構筑物外邊線外側十米內

10、這些范圍內的區(qū)

11、域被設定為保護區(qū)，旨在確保地鐵設施的安全和正常運行，防止因外部因素導致的損害或事故。在保護區(qū)內進行特定作業(yè)，如建造或拆除建筑物、構筑物，或者進行打樁、挖掘、地下頂進、爆破、架設、降水、地基加固等施工作業(yè)，以及其他大面積增加或減少載荷的活動，都需要經過相關部門的審批，并采取適當?shù)陌踩雷o措施。因此相關的測量測繪工作量巨大，需要效率更高的專業(yè)設備來進行作業(yè)。

12、從車輛是否可以進入作業(yè)的角度來看，上述上海市地鐵保護區(qū)的區(qū)域具有一些顯著的特點。

13、首先，這些區(qū)域作為地鐵設施的重要組成部分，其設計和構造都是為了地鐵列車的安全、順暢運行。因此，從結構上來說，這些區(qū)域并不適合普通車輛進入。特別是地下車站與隧道，其空間限制和特殊設計使得普通車輛無法通行。地面車站和高架車站雖然可能在一定程度上允許車輛接近，但由于其周邊可能存在軌道、設備等關鍵設施，普通車輛的進入也會受到限制。

14、其次，從安全角度考慮，地鐵保護區(qū)內的作業(yè)和活動都需要經過嚴格的審批和采取必要的安全防護措施。普通車輛的進入可能會帶來安全風險，如碰撞、刮擦等，對地鐵設施造成損害，甚至可能影響地鐵的正常運行。此外，這些區(qū)域可能設有專門的交通管制措施，限制非授權車輛的進入。

15、綜上所述，從車輛進入的角度來看，上海市地鐵保護區(qū)的區(qū)域并不適合普通車輛進入。這些區(qū)域的設計和構造、安全要求以及可能的交通管制措施都限制了車輛的通行。因此，為了確保地鐵設施的安全和正常運行，應嚴格遵守相關規(guī)定，禁止未經授權的車輛進入保護區(qū)。

16、另外從作業(yè)時間的角度分析，不能采用手持作業(yè)的方式，保護區(qū)的巡查范圍大，手持式作業(yè)效率低，電量無法滿足要求。保護區(qū)的區(qū)域屬性復雜，車載和無人機都不適用，而這個輕便的小車可以進入電梯，在地下聯(lián)絡通道和地鐵出入口作業(yè)，保持靈活性的同時，提升了作業(yè)效率。

17、從無人機作業(yè)可行性的角度來看，上海市地鐵保護區(qū)的區(qū)域具有一些顯著的特點，這些特點對無人機作業(yè)的適用性產生直接影響。

18、首先，地鐵保護區(qū)涉及地下車站、隧道、地面車站、高架車站以及線路軌道等關鍵設施，這些區(qū)域對于任何形式的外部干擾都非常敏感。無人機作業(yè)過程中可能會產生電磁干擾、噪音干擾等，對地鐵設施的正常運行帶來潛在風險。

19、其次，地鐵保護區(qū)的范圍廣泛，包括地下、地面和高架等不同區(qū)域，這些區(qū)域的環(huán)境條件和飛行限制各不相同。例如，地下和隧道區(qū)域可能存在信號遮擋、空間限制等問題，而高架車站和線路軌道區(qū)域則可能受到風力、天氣條件等自然因素的影響。這些因素都會增加無人機作業(yè)的難度和風險。

20、此外，從安全角度考慮，地鐵保護區(qū)內的任何作業(yè)都需要經過嚴格的審批和采取必要的安全防護措施。無人機作業(yè)也不例外，必須確保不會對地鐵設施造成損害或影響地鐵的正常運行。這就要求無人機操作員具備高度的技術水平和責任心，能夠熟練掌握飛行技能并遵守相關規(guī)定。并且目前主流無人機的飛行空域由于低空飛行汽車駕駛商業(yè)應用的原因而被限制在很小的作業(yè)范圍內，不適用于地鐵保護區(qū)沿線的測量作業(yè)。

21、綜上所述，從無人機作業(yè)的角度來看，上海市地鐵保護區(qū)的區(qū)域并不適合進行無人機作業(yè)。這主要是因為該區(qū)域涉及關鍵設施、環(huán)境條件復雜、飛行限制多且安全風險高。因此，為了確保地鐵設施的安全和正常運行，嚴格禁止在一定空域高度以下的地鐵保護區(qū)內進行無人機作業(yè)。

22、而上海市目前地鐵運營里程超過831km，各類地鐵保護區(qū)巡查任務量巨大，需要確定的地鐵及其附屬結構邊線眾多，因此亟需一種在地鐵保護區(qū)場景下高效作業(yè)的移動測量系統(tǒng)。

23、綜上，目前市面上的slam設備具有以下明顯不足：

24、1、為了滿足真彩點云的成果輸出，需要精度更加優(yōu)越的底層傳感器型號，而整體設備重量會大幅增加，無法滿足便攜式測量作業(yè)的要求。

25、2、現(xiàn)有的slam測量設備，在便攜式和機載式之間還存在某些業(yè)務場景作業(yè)不靈活的空缺，限制了某些業(yè)務場景下的作業(yè)效率。

26、3、采用電動載車進行外業(yè)采集，與便攜式設備相比，由于速度和平穩(wěn)性更好，得到的數(shù)據質量更高，減少了數(shù)據質量差需進行外業(yè)重測的幾率。

技術實現(xiàn)思路

1、本實用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術的不足，提供一種適配新型移動測量系統(tǒng)的地鐵保護區(qū)巡檢小車，通過新型移動測量系統(tǒng)、連接支架及電動載車等裝置的集成及組合設計，適應地鐵保護區(qū)復雜環(huán)境下巡檢測量業(yè)務場景下的具體需求。

2、為了實現(xiàn)上述目的，設計一種適配新型移動測量系統(tǒng)的地鐵保護區(qū)巡檢小車，包括小車車體，所述小車車體尾部的上方設有水平連接板，所述水平連接板遠離小車車體一側開設有通孔，還包括l形固定支架，所述l形固定支架一端穿過水平連接板的通孔，另一端與小車車體尾部連接；可拆卸支架，所述可拆卸支架一端用于插入l形固定支架穿過通孔的一端，可拆卸支架另一端連接a形板；所述l形固定支架外側設有帶把手螺釘，所述帶把手螺釘擰緊用于對可拆卸支架進行限位，所述a形板用于連接測量裝置。

3、優(yōu)選的，本實用新型所述測量裝置為移動slam測量裝置，裝置內集成有三維激光掃描裝置、衛(wèi)星定位裝置、慣性導航裝置和360°高清全景相機。

4、優(yōu)選的，本實用新型所述a形板頂部設有向上凸起的連接部，所述連接部一側開口，連接部內形成a形或三角形或梯形連接槽，所述測量裝置底部設有與連接槽配合的連接塊，測量裝置通過連接塊插入a形板連接部的連接槽內。

5、優(yōu)選的，本實用新型所述可拆卸支架外徑小于l形固定支架的內徑。

6、優(yōu)選的，本實用新型l形固定支架穿過水平連接板后與水平連接板進行焊接。

7、優(yōu)選的，本實用新型所述巡檢小車采用單人或雙人的電動兩輪、三輪或四輪小車。

8、本實用新型同現(xiàn)有技術相比，其優(yōu)點在于：

9、1、彌補了地鐵保護區(qū)場景下，常規(guī)便攜移動式slam設備作業(yè)時間短，需要多次成果拼接的不足，提升數(shù)據采集效率，提高點云數(shù)據質量；克服了機載式移動測量系統(tǒng)在地鐵保護區(qū)場景下作業(yè)靈活性不足的缺陷。

10、2、靈活搭載。不對載車結構有過多限制，只要電動載車滿足一定的安裝條件，即可搭載此類移動綜合測量系統(tǒng)進行作業(yè)?？刹鹦恫⒁捉M裝，安裝無需過多的工具配合。