[发明专利]一种基于无人机装置的隧道异常状态监测方法

说明书

本发明公开了一种隧道异常状态监测方法和无人机装置，属于无人机技术领域。该装置包括550轴距无人机以及与无人机相连的微型电脑。无人机进入隧道内后全程拍摄记录隧道内的环境，实时监测机头斜前上方、水平方向以及斜前下方是否存在障碍物，若有，则分别测量无人机与障碍物的距离，当无人机与任意一个障碍物的距离小于或等于其安全半径时，无人机处于冲突状态，微型电脑重新计算并移动无人机的位置，直至无人机向前飞行不会发生冲突，然后无人机继续向前飞行并且继续拍摄隧道内环境直至穿过隧道。如果障碍物太大或太多无法通过，则无人机按照原路线返回入口。本发明有效地确保无人机飞行安全，精度高，节省人力成本，提高监测的效率。

技术领域

本发明属于无人机技术领域，涉及监测隧道内环境的方法。具体的说是一种基于无人机装置的隧道异常状态监测方法。

背景技术

近年来，无人机技术不断发展，从而拓宽了无人机的应用领域，社会对于无人机的使用也在不断提升，无人机已经逐渐在军用、商用以及民用中发挥重要作用。

隧道内的环境监测是一项非常重要的工作，包括隧道内障碍物的监测、铁轨的使用状态监测以及隧道是否存在裂缝的监测等。

传统的方式是通过人力来进行监测，不仅消耗人力成本，而且在一些危险的环境下可能会对巡检人员的生命安全造成威胁。如果通过安装固定高清相机的方式来监测隧道内环境，不仅成本高，而且后期扩展性比较差。

一个行之有效的方法是使用无人机来监测隧道内的环境。通过在无人机上安装高清相机实现对隧道内环境的拍摄，并对异常环境进行重点拍摄，进而实现后期监测。

发明内容

针对上述问题，本发明提出了一种基于无人机装置的隧道异常状态监测方法，实现隧道内环境的无人机自主监测。无人机从隧道一端进入，自主定位飞行穿过隧道，同时无人机能全程记录隧道内的环境并对异常环境进行重点拍摄。当隧道内存在障碍物时，无人机能检测障碍物并且绕过，如果障碍物太大无法通过，无人机自动返回入口。

所述的隧道异常状态监测无人机装置，包括：550轴距无人机以及与无人机相连的微型电脑；微型电脑用于计算调整无人机飞行策略，控制无人机飞行并分析环境异常。

所述的550轴距无人机在顶部，水平和底部三个方向，同时对应安装360度顶部激光传感器，360度水平激光测距仪以及360度底部激光传感器；分别监测无人机与机头斜前上方障碍物，水平障碍物以及与机头斜前下方障碍物的距离，并将各传感器所得数据传输到微型电脑中。

同时，高清相机通过三轴云台固定在550轴距无人机上，无人机通过光流传感器保持自身和高清相机的稳定。550轴距无人机自带前视高亮度补光光源，底部高亮度补光光源以及风速测量仪。

所述的隧道异常状态监测无人机装置工作过程如下：

无人机进入隧道内后，打开自带的前视高亮度补光光源和底部高亮度补光光源，同时高清相机开始全程拍摄记录隧道内的环境；采用激光SLAM技术确定自身位置，无人机的360度顶部激光传感器，360度水平激光测距仪以及360度底部激光传感器分别实时监测无人机与机头斜前上方是否存在障碍物，无人机水平方向是否存在障碍物以及与无人机与机头斜前下方是否存在障碍物。如果无人机在飞行过程中没有遇到任何障碍，则无人机按照当前方向和速度继续飞行。

否则，360度顶部激光传感器，360度水平激光测距仪以及360度底部激光传感器分别返回无人机与机头斜前上方障碍物，水平障碍物以及与机头斜前下方障碍物的距离，当无人机与任意一个障碍物的距离小于或等于其安全半径时，无人机处于冲突状态。

当无人机进入冲突状态后，无人机立刻悬停，微型电脑重新计算并移动无人机的位置，直至无人机向前飞行不会发生冲突，然后无人机继续向前飞行并且继续拍摄隧道内环境直至穿过隧道。

如果障碍物太大或太多无法通过，则无人机按照原路线返回入口。