[發明專利]基于多無人機協同作業的橋梁自動檢測方法及系統

在審

• 申請號: 201911065609.6
• 申請日: 2019-11-04
• 公開（公告）號: CN110703802A
• 公開（公告）日: 2020-01-17
• 發明（設計）人: 熊剛;楊靜;沈震;董西松;季英良;姜宇一;顏軍;羅璨;王曉;王飛躍
• 申請（專利權）人: 中國科學院自動化研究所;東莞中國科學院云計算產業技術創新與育成中心
• 主分類號: G05D1/10
• 分類號: G05D1/10
• 代理公司: 11576 北京市恒有知識產權代理事務所(普通合伙)
• 代理人: 郭文浩;尹文會

本發明屬于無人機及橋梁檢測技術領域，具體涉及了一種基于多無人機協同作業的橋梁自動檢測方法及系統，旨在解決傳統橋梁檢測操作難度大，而單架無人機耗時長、錯誤率高的問題。本發明方法包括：分析橋梁環境信息并將橋梁檢測任務劃分為多個子任務；獲取任務分群優化函數，劃分子任務群；分別規劃子任務群對應的無人機航跡，并將子任務群分配給相應無人機；將無人機拍攝的照片傳輸至圖像處理單元提取橋梁病害特征，生成橋梁病害報告。本發明根據不同的橋梁任務，設計不同的拍攝方案，通過多架無人機相互協作進行橋梁檢測，各無人機同時執行不同的子任務，并且采用余度容錯技術進行異常補救，效率高、任務連續性和完整性高、精度高、錯誤率低。

技術領域

本發明屬于無人機及橋梁檢測技術領域，具體涉及了一種基于多無人機協同作業的橋梁自動檢測方法及系統。

背景技術

當前階段，無人機技術已經滲透到農業、電力、交通等多個領域，它的針對性應用已成為當前研究的重要課題之一。在橋梁檢測領域，目前橋梁管養部門主要采用人工肉眼檢測以及望遠鏡檢測等方式。在傳統檢測過程中，檢測設備的單一性是目前存在的顯著問題。在面對懸索橋或者大跨高墩橋梁等特殊結構橋梁時，對于一些范圍以外難以觸及的地方，例如高塔柱、橋梁底板、塔頂結構、斜拉鋼索等，傳統橋梁檢測方式存在操作難度大、危險性高等局限性。

當前階段，無人機技術已經滲透到農業、電力、交通等多個領域，它的針對性應用已成為當前研究的重要課題之一。在橋梁檢測領域，目前橋梁管養部門主要采用人工肉眼檢測以及望遠鏡檢測等方式。在傳統檢測過程中，檢測設備的單一性是目前存在的顯著問題。在面對懸索橋或者大跨高墩橋梁等特殊結構橋梁時，對于一些范圍以外難以觸及的地方，例如高塔柱、橋梁底板、塔頂結構、斜拉鋼索等，傳統橋梁檢測方式存在操作難度大、危險性高等局限性。

由于橋梁檢測任務的復雜性和無人機性能的局限性，單架無人機在執行任務的能力上顯示出了一定的局限性，具體包括：由于機載的傳感器與通信設備的限制，單架無人機對任務環境的感知能力是有限的，難以對任務環境進行全方位把握；受自身儲電設備的限制，無人機續航能力有限，不具備高強度持續作業的能力；單架無人機一旦受到異常故障影響，任務執行效率將大幅下降，甚至導致任務終止，容錯能力較差。

總的來說，傳統橋梁檢測操作難度大、成本高，而單架無人機橋梁檢測耗時長、容錯性差、獲取信息受限導致錯誤率高、成本高。

發明內容

為了解決現有技術中的上述問題，即傳統橋梁檢測操作難度大、成本高，而單架無人機橋梁檢測耗時長、錯誤率高、成本高的問題，本發明提供了一種基于多無人機協同作業的橋梁自動檢測方法，該橋梁自動檢測方法包括：

步驟S10，根據獲取的待檢測橋梁模型，分析橋梁環境信息并將橋梁檢測任務劃分為多個橋梁檢測子任務；所述橋梁檢測子任務為無人機懸停拍攝點；

步驟S20，基于所述多個橋梁檢測子任務以及執行任務的各無人機，獲取任務分群優化函數；

步驟S30，基于所述任務分群優化函數，將所述橋梁檢測子任務分為設定數量的子任務群，并根據預設的各子任務群的重要度獲取各子任務群的等級；

步驟S40，基于獲取的各無人機參數、各子任務群的等級，分別規劃各子任務群對應的無人機航跡以及航跡等級，并將所述各子任務群分配給對應的無人機；

步驟S50，各無人機按照對應的無人機航跡以及航跡等級進行橋梁檢測拍攝，并根據輸入的圖像處理單元選擇信息將拍攝的照片傳輸至相應的圖像處理單元；

步驟S60，通過所述圖像處理單元預設的橋梁自動檢測圖像處理算法提取所述無人機拍攝的照片對應的橋梁病害特征，并結合預設的閾值篩選橋梁病害特征，獲取有效橋梁病害信息后生成橋梁病害報告。

在一些優選的實施例中，所述任務分群優化函數為：