[發明專利]一種自主飛行四旋翼無人機路橋施工巡檢系統及方法

在審

• 申請號: 201410792210.9
• 申請日: 2014-12-19
• 公開（公告）號: CN104536456A
• 公開（公告）日: 2015-04-22
• 發明（設計）人: 劉治龍;張鵬;張濤;王亭嶺;陳建明;邱道尹;宋書彬;陳彥鋒
• 申請（專利權）人: 鄭州市公路工程公司
• 主分類號: G05D1/10
• 分類號: G05D1/10;H04N7/18
• 代理公司: 無
• 代理人: 無

技術領域

本發明屬于無人機巡檢技術領域，適用于路橋施工現場，為路橋施工現場不規范作業及安全隱患的快速智能診斷提供技術支持，具體涉及一種自主飛行四旋翼無人機路橋施工巡檢系統及方法。

背景技術

隨著經濟和技術發展，無人機飛行平臺得到越來越多的應用，在無人機巡檢技術領域主要是利用高分辨CCD相機系統獲取遙感影像，并通過空中和地面控制系統實現影像的自動拍攝和獲取，實現航跡的規劃和監控、信息數據的壓縮和自動傳輸、影像預處理等功能，可廣泛應用于國家生態環境保護、航空攝影、測繪、礦產資源勘探、災情監視、路橋施工、交通巡邏、電力巡線、治安監控、應急減災、應急指揮、人工降雨、國防安全、國土資源勘探、城鎮規劃、地震調查、環境監測、森林防火、農作物估產、保護區野生動物監測、大氣取樣、海事偵察、邊境巡視、禁毒偵察、消防偵察、生態環境保護、海洋環境監測、土地利用調查、水資源開發、農作物長勢監測與估產、農業作業、自然災害監測與評估、城市規劃與市政管理、森林病蟲害防護與監測、數字城市等領域。

近年興起的多旋翼無人飛行器憑借其機動性強、易操控、無污染、易維護和方便運輸等特點，已逐漸取代了傳統的單旋翼無人直升機；多旋翼無人機穩定性更強，可以懸浮于空中，通過調整姿勢，對線路進行細致觀察，人眼在地面巡視看不到的死角，它都可以輕松搞定，實現“零死角”巡視；通過高清的照片分析，更容易發現工人施工作業的不規范、道路上的細微缺陷；因此急需一種自主飛行四旋翼無人機路橋施工巡檢系統，以無人飛行器為巡檢載體、地面監控設備為支撐的路橋巡檢系統，利用其廣覆蓋、高效率、高可靠、低風險和低成本的優勢。

發明內容

本發明的目的是為了克服現有技術的不足，而提供一種易操作、速度快、零死角、效率高、監控范圍廣、低風險、低成本的自主飛行四旋翼無人機路橋施工巡檢系統。

本發明的目的是這樣實現的：一種自主飛行四旋翼無人機路橋施工巡檢系統，它包括自主飛行四旋翼無人機和處理器，所述的自主飛行四旋翼無人機上設置有飛行控制器，所述的飛行控制器的主體由處理器、若干無刷電機、北斗模塊、數傳電臺、氣壓高度計、AHRS模塊、避障傳感器組成，所述的處理器連接有若干無刷電機、電源、云臺、攝像機、北斗模塊、數傳電臺、氣壓高度計、AHRS模塊、避障傳感器、圖傳模塊，所述的云臺連接有攝像機和處理器，所述的攝像機連接有云臺和處理器，所述的無刷電機均連接處理器，所述的電源、北斗模塊、數傳電臺、氣壓高度計、AHRS模塊、避障傳感器、圖傳模塊均連接處理器；所述的AHRS模塊為飛行控制器的航向姿態參考系統，AHRS模塊內設置有三軸陀螺儀、三軸加速度計和三軸磁阻計；所述的北斗模塊無線連接有衛星導航系統。

所述的無刷電機至少為1個。

所述的攝像機為數碼攝像機。

所述的處理器為嵌入式處理器。

所述的處理器為ARM?Cortex-M4嵌入式處理器。

所述的衛星導航系統為北斗衛星導航系統。

一種自主飛行四旋翼無人機路橋施工巡檢方法，它包含以下步驟：

步驟（1）：地面站上位機輸入需要巡檢的區域，上位機航跡優化與圖像分析軟件計算出無人機的航跡，并通過串口導入飛行控制器；

步驟（2）：無人機北斗導航模塊接收導航信息并根據航跡自主飛行，通過避障傳感器避開障礙物，到達需要巡檢區域的中心位置；

步驟（3）：無人機懸停，下方的云臺帶動攝像機做360度旋轉掃描待巡檢區域；

步驟（4）：巡檢區域半徑大于5m時無人機按照設定的等速螺線極坐標方程：r（θ）=?a+?b（θ）展開軌跡對邊緣區域繼續巡檢；

步驟（5）：將拍攝到的高清圖片或錄像通過5.8GHz圖傳模塊傳回地面站的上位機上；

步驟（6）：上位機航跡優化與圖像分析軟件對傳回的圖像信息進行分析和處理，發現安全隱患將發出報警。