[發明專利]一種基于BIM的無人機道路檢測系統

有效

• 申請號: 201710373143.0
• 申請日: 2017-05-24
• 公開（公告）號: CN107117313B
• 公開（公告）日: 2019-03-12
• 發明（設計）人: 馬濤;馬康;丁珣昊;胡鵬森;房占永;鄧交龍
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: B64C39/02
• 分類號: B64C39/02;G05D1/08;G05D1/10;G01D21/02;G08C17/02
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 王安琪

1.一種基于BIM的無人機道路檢測系統，其特征在于，包括：無人機，BIM中心和道路檢測中心三個子系統；無人機子系統包括無人機測量系統、GPS定位系統、飛行控制系統和無線收發模塊；BIM中心子系統包括道路檢測模塊、三維信息模型建立模塊、存儲模塊和無線收發模塊；道路檢測中心子系統包括飛行控制系統、地面監視系統、存儲系統和無線收發模塊；具體檢測過程如下：

(1)道路檢測中心的飛行控制系統向無人機發射所需檢測道路的位置和路線信息，無人機根據GPS定位系統沿著檢測道路飛行，通過用無人機測量系統進行數據采集，同時將數據實時傳送于BIM中心；

(2)BIM中心根據傳輸的數據在三維信息模型建立模塊中建立道路的三維數字模型，在道路檢測模塊對三維數字模型進行處理，得到路面檢測指標，將檢測結果傳送于道路檢測中心；

(3)道路檢測中心的地面監視系統對路面檢測指標進行判斷，將破損較為嚴重的路段信息通過飛行控制系統發于無人機，同時如果道路檢測中心如果對某一路段的附屬結構物需要測量，也一并通過飛行控制系統將位置信息發于無人機；

(4)無人機的飛行控制系統接受來自道路檢測中心的指令，通過姿態調整系統，調整飛行姿態，對需要重點檢測的路段通過道路檢測系統的斷面掃描儀和高清攝像儀進行詳細掃描和高清攝像，將測量結果發于BIM中心；

(5)BIM中心結合對圖片進行處理，轉化為道路的附屬信息，在三維信息模型建立模塊中進一步完善三維信息模型，將道路檢測模塊得到的檢測結果發于道路檢測中心，并將模型進行存儲，為后續的養護與檢測提供基礎。

2.如權利要求1所述的基于BIM的無人機道路檢測系統，其特征在于，無人機測量系統包括測量平臺和姿態傳感系統；姿態傳感系統內置于無人機內，根據道路檢測中心發出的指令，改變無人機的姿態，對重點檢測路段實現大范圍高空環形拍攝或嚴重病害的低空細節測量；測量平臺主要包括安裝于無人機底部的激光斷面掃描儀和無人機左右兩端的高清攝像儀。

3.如權利要求1所述的基于BIM的無人機道路檢測系統，其特征在于，步驟(1)中，道路檢測中心翻閱所需檢測道路的設計文件，得到檢測道路的路中線各點的三維坐標(X₀，Y₀，Z₀)和路面設計寬度L；道路檢測中心的飛行控制系統將路中線的三維坐標(X₀，Y₀，Z₀)和L發于無人機；無人機的飛行控制模塊控制無人機沿著路中線，距離路中線高度5m，即(X₀，Y₀，Z₀+5)自動飛行，通過測量平臺的斷面掃描儀對路面設計寬度L范圍內的道路表面進行掃描，得到橫斷面上各點相對無人機的高程；以無人機所在位置為基準點，以長度方向0.001m為間隔，得到橫斷上相對于路中線左邊斷面和右邊斷面由此向前延伸得到路面各點的三維數據，由存儲模塊進行存儲，并將三維數據發送于BIM中心。

4.如權利要求1所述的基于BIM的無人機道路檢測系統，其特征在于，步驟(2)中，BIM中心接受無人機發送的一系列三維數據(X‘，Y’，Z‘)，在三維信息模型建立模塊建立檢測道路模型；翻閱檢測道路的設計文件，獲得檢測道路初始建成時的一系列三維數據，或者從存儲模塊翻閱上次檢測道路時所建立的三維模型(記為模型1)，得到(X，Y，Z)；在三維信息模型建立模塊，根據X‘＝X，Y’＝Y，在模型1上將(X，Y，ΔZ＝Z‘-Z)部分模型加深處理，從直觀上感受道路表面的變化幅度；利用道路檢測模塊，在每一橫截面上，取ΔZ的最大正值與最大負值的絕對值相加，作為該斷面的車轍深度RD；利用道路檢測模塊，在每一縱斷面上，取1km內ΔZ的累積值作為國際平整度指數。