[發明專利]一種基于多源傳感器融合的橋梁無人機檢測方法及系統

有效

• 申請號: 202010563571.1
• 申請日: 2020-06-19
• 公開（公告）號: CN111830547B
• 公開（公告）日: 2021-03-30
• 發明（設計）人: 李清泉;周寶定;張德津;陳智鵬;劉旭
• 申請（專利權）人: 深圳大學
• 主分類號: G01S19/46
• 分類號: G01S19/46;G01S19/47;G01C21/16;G05D1/10
• 代理公司: 深圳市君勝知識產權代理事務所(普通合伙) 44268
• 代理人: 劉文求

本發明公開了一種基于多源傳感器融合的橋梁無人機檢測方法及系統，所述方法包括：多架基準無人機組成基準編隊，設定基準編隊中的所有基準無人機的飛行航道，啟動所有基準無人機并各自懸停于指定位置，基準編隊計算空中位置信息為作業無人機提供基準坐標；多架作業無人機組成作業編隊，設定所有作業無人機不同的飛行路線以保證所有作業無人機的檢測范圍覆蓋整個設定區域，所有作業無人機根據基準坐標開始執行飛行檢測，用于負責貼近橋梁底部飛行以檢測橋梁裂縫，同時通過自身搭載的所述超寬帶傳感器和慣性傳感器計算相對基準無人機的定位結果。本發明通過基準無人機和作業無人機的相互配合，實現了多無人機在橋梁底部檢測時的高精度定位。

技術領域

本發明涉及無人機應用技術領域，尤其涉及一種基于多源傳感器融合的橋梁無人機檢測方法及系統。

背景技術

近年來，無人機（Unmanned Aerial Vehicle，UAV）的飛行性能有了顯著的提高，在農業、測量、檢驗、物流等各個工業領域等應用。特別是使用無人機對基礎設施進行高效檢測引起了人們的關注，通過使用協作式無人飛行器系統有望實現高效的檢測作業。然而，協作式無人飛行器（UAV）系統的研究和應用通常局限于使用傳統的全球導航衛星系統（Global Navigation Satellite System，GNSS）接收機進行導航的室外實驗。眾所周知，當無人機在橋下時，由于無法正常接收衛星信號，GNSS信號弱，且伴有多路徑效應等問題，橋下無人機高精度定位面臨挑戰。

超寬帶（Ultra Wide Band，UWB）通信的發展提供了高精度定位。在空間中部署具有已知位置的基站，并與需要定位的移動節點交換無線電頻率（Radio Frequency，RF）消息。信號特性包括：接收信號強度指示（Received Signal Strength Indicator，RSSI）、飛行時間（Time of Flight，ToF）、到達方向（Direction Of Arrival，DoA）等。在無線定位系統中，UWB技術具有時間分辨率高、功耗低、穿透性強、傳輸數據速率高等獨特的優點，它利用UWB信號的時差（Time Difference of Arrival，TDOA）和到達角（Angle of Arrival，AOA）定位方法提供精確的定位。

此外，慣性測量單元（Inertial Measurement Unit，IMU）集成的普及智能設備慣性導航系統（Inertial Navigation System，INS）包含陀螺儀、加速度計、磁強計、氣壓計等，可以提供運動目標的位置、速度和姿態等信息。INS相對獨立，不依賴外部設備，能夠用于行人跟蹤、車載慣性定位、機器人定位等。

現有技術存在的問題是無人機在橋下GNSS信號弱，無人機檢測作業位置無法定位的問題。

因此，現有技術還有待于改進和發展。

發明內容

本發明的主要目的在于提供一種基于多源傳感器融合的橋梁無人機檢測方法及系統，旨在解決現有技術中無人機在橋下GNSS信號弱，無人機檢測作業位置無法定位的問題。

為實現上述目的，本發明提供一種基于多源傳感器融合的橋梁無人機檢測方法，所述基于多源傳感器融合的橋梁無人機檢測方法包括如下步驟：

多架基準無人機組成基準編隊，每個基準無人機搭載有超寬帶信號接收器、全球導航衛星系統信號接收器和輕量級全景相機；

設定所述基準編隊中的所有基準無人機的飛行航道，啟動所有基準無人機并各自懸停于指定位置，所述基準編隊接收GNSS信號，計算得到空中位置信息為作業無人機提供基準坐標；

多架作業無人機組成作業編隊，每個作業無人機搭載有超寬帶傳感器和慣性測量單元；

設定所述作業編隊中的所有作業無人機不同的飛行路線以保證所有作業無人機的檢測范圍覆蓋整個設定區域，啟動所有作業無人機根據所述基準編隊提供的基準坐標開始執行飛行檢測；