[發(fā)明專利]一種基于無人機(jī)平臺的港口實(shí)景監(jiān)控系統(tǒng)及方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710154829.0
• 申請日: 2017-03-15
• 公開（公告）號: CN106970639A
• 公開（公告）日: 2017-07-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王國賢;隨何虎;董熙晨;周勇
• 申請（專利權(quán)）人: 武漢理工大學(xué)
• 主分類號: G05D1/10
• 分類號: G05D1/10;H04N7/18
• 代理公司: 武漢科皓知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙)42222
• 代理人: 魏波

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于港口實(shí)景監(jiān)控技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種實(shí)景監(jiān)控系統(tǒng)及方法，具體涉及一種基于無人機(jī)平臺的港口實(shí)景監(jiān)控系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)

隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，全球經(jīng)濟(jì)一體化的發(fā)展對河運(yùn)、海運(yùn)的依賴性也日益提高，使得港口成為了大型貨運(yùn)物流周轉(zhuǎn)核心。港口的規(guī)模日益擴(kuò)大，其安全管理要求也愈發(fā)嚴(yán)格。現(xiàn)代港口包括船只停泊區(qū)、貨物裝卸區(qū)、貨物堆場區(qū)、公共設(shè)施區(qū)等，尤其是港口大型起重機(jī)，其安全規(guī)范要求較高，設(shè)備的安全運(yùn)行關(guān)系著港口企業(yè)的命脈。此外，各個(gè)區(qū)域結(jié)構(gòu)復(fù)雜，設(shè)備昂貴且種類多樣化，對防火、防盜等也有著相應(yīng)的嚴(yán)格要求。現(xiàn)階段港口的實(shí)景監(jiān)控系統(tǒng)采用傳統(tǒng)的模擬監(jiān)控產(chǎn)品設(shè)備或網(wǎng)絡(luò)高清監(jiān)控設(shè)備，但是存在以下缺陷：

(1)港口面積大，區(qū)域結(jié)構(gòu)復(fù)雜，監(jiān)控布點(diǎn)分布數(shù)量多且難度大，難免會存在布點(diǎn)與視覺盲區(qū)，無法達(dá)到港口監(jiān)控全覆蓋；

(2) 傳統(tǒng)的模擬監(jiān)控產(chǎn)品設(shè)備或網(wǎng)絡(luò)高清監(jiān)控設(shè)備的攝像頭安裝好之后無法移動只能在一定限度內(nèi)轉(zhuǎn)動，無法跟隨移動目標(biāo)進(jìn)行跟蹤監(jiān)控；

(3)港口緊挨河流、海灣，水汽重濕度大，容易產(chǎn)生大霧天氣，加之隨著工業(yè)化進(jìn)程產(chǎn)生的霧霾天氣問題。從而降低監(jiān)控設(shè)備的能見度與圖像對比度，顯示較低的畫面品質(zhì)等問題，監(jiān)控設(shè)備的實(shí)用性受到了很大的影響；

(4)由于港口所處環(huán)境惡劣，常年處于高溫度、高濕度、高鹽霧環(huán)境下的監(jiān)控電子設(shè)備容易產(chǎn)生損傷，其更新?lián)Q代過程需要耗費(fèi)大量人力物力財(cái)力。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種基于無人機(jī)平臺的港口實(shí)景監(jiān)控系統(tǒng)及方法。

本發(fā)明的系統(tǒng)所采用的技術(shù)方案是： 一種基于無人機(jī)平臺的港口實(shí)景監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于：包括無人機(jī)平臺分系統(tǒng)與地面指揮測控分系統(tǒng)；所述無人機(jī)平臺分系統(tǒng)對港口各區(qū)域進(jìn)行全方位、零死角、近距離、可跟蹤目標(biāo)的實(shí)時(shí)監(jiān)控；所述地面指揮測控分系統(tǒng)用于控制所述無人機(jī)平臺分系統(tǒng)工作，并接收、分析所述無人機(jī)平臺分系統(tǒng)采集的信息。

本發(fā)明的方法所采用的技術(shù)方案是： 一種基于無人機(jī)平臺的港口實(shí)景監(jiān)控方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1：對港口的監(jiān)控區(qū)域進(jìn)行劃分并在各區(qū)域設(shè)置地面中轉(zhuǎn)站，以供無人機(jī)進(jìn)行起飛降落、充電和檢測維護(hù)；

步驟2：地面計(jì)算機(jī)根據(jù)無人機(jī)平臺機(jī)身的實(shí)際尺寸與目標(biāo)港口的實(shí)際區(qū)域設(shè)施布局分別在三維繪圖軟件（如UG、SolidWorks）中繪制各自相對應(yīng)的三維模型，并將兩種三維模型進(jìn)行裝配結(jié)合；在結(jié)合后的三維模型中根據(jù)監(jiān)控要求對無人機(jī)的預(yù)期飛行參數(shù)、航行路線與任務(wù)載荷的工作內(nèi)容進(jìn)行規(guī)劃；

步驟3：地面中轉(zhuǎn)站將無人機(jī)的狀態(tài)信息發(fā)送給地面計(jì)算機(jī)，地面計(jì)算機(jī)判斷無人機(jī)是否滿足執(zhí)行飛行任務(wù)的條件；當(dāng)確認(rèn)無人機(jī)分系統(tǒng)準(zhǔn)備就緒后，地面控制器對無人機(jī)的飛行控制模塊發(fā)出命令，開始執(zhí)行飛行監(jiān)控任務(wù)；

步驟4：無人機(jī)按規(guī)劃的航線飛行，通過各個(gè)螺旋槳的速度控制與步進(jìn)電機(jī)控制云臺的俯仰與旋轉(zhuǎn)相互協(xié)同配合，采集需監(jiān)控區(qū)域或物體的圖像信息并傳送至地面計(jì)算機(jī)；

步驟5：地面計(jì)算機(jī)將接收到的圖像文件傳送至港口管理部門進(jìn)行使用；

步驟6：完成監(jiān)控飛行任務(wù)后，無人機(jī)降落在各自監(jiān)控區(qū)域內(nèi)的地面中轉(zhuǎn)站，進(jìn)行充電和檢測維護(hù)，保障下次飛行任務(wù)。

本發(fā)明具有的優(yōu)點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，不受外部環(huán)境、時(shí)間和空間的限制。解決現(xiàn)有的傳統(tǒng)監(jiān)控設(shè)備存在的缺陷問題，可以達(dá)到以下效果：

(1)對傳統(tǒng)的模擬監(jiān)控產(chǎn)品設(shè)備或網(wǎng)絡(luò)高清監(jiān)控設(shè)備無法監(jiān)控的盲區(qū)進(jìn)行監(jiān)控，達(dá)到港口無死角全方位的監(jiān)控要求；

(2) 無人機(jī)平臺可以飛至高空，對港口整體進(jìn)行全局航拍，得到該港口整體的運(yùn)行情況。也可近距離對移動的行人、車輛、貨物裝卸設(shè)備、船只等物體進(jìn)行跟蹤監(jiān)控；

(3)當(dāng)執(zhí)行監(jiān)控任務(wù)時(shí)遇到水汽高、濕度高和霧霾等能見度低的監(jiān)控環(huán)境，高清攝像頭采集的圖像畫質(zhì)較低無法達(dá)到監(jiān)控圖像要求，此時(shí)可縮短拍攝距離執(zhí)行拍攝任務(wù)，得到清晰的圖像畫質(zhì)；

(4)當(dāng)夜晚無法使用高清攝像頭時(shí)，無人機(jī)搭載的紅外攝像頭采集的紅外圖像可判斷是否存在行跡可疑者，以及若有火災(zāi)隱患也可由紅外圖像觀察到異常發(fā)熱點(diǎn)，達(dá)到港口的防火防盜規(guī)范要求；

(5)無人機(jī)有固定對應(yīng)的地面中轉(zhuǎn)站進(jìn)行起飛降落任務(wù)，其設(shè)備的更新維護(hù)工作相較于傳統(tǒng)更加集中與方便。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例的系統(tǒng)原理圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例的方法流程圖。

具體實(shí)施方式