[发明专利]一种基于红外测距的墙面监测方法及系统

权利要求书

1.一种基于红外测距的墙面监测方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1.驱动标线仪沿与墙面底部垂直距离为Z的直线L，平行于水平面平移，所述标线仪每次移动步长a便停止，直至接收到平移信号，在标线仪平移过程中标线仪发射的激光标线垂直于水平面且平行于墙面；

S2.驱动无人机升高到距地面高度为y₁的飞行水平面，沿步骤S1的方向水平飞行，直到无人机检测到标线仪位于无人机正下方，且无人机处于水平位置，控制无人机启动激光测距仪测量无人机一侧与墙面高度为y₁处的距离z₁，存储采集的数据集距离z₁、高度y₁、基长x₁，基长x₁为标线仪距起点的水平距离；

S3.每完成一次数据集采集，无人机向标线仪广播平移信号，然后驱动标线仪按照步骤S1平移后停止，平移距离为步长a，重复步骤S2存储采集的数据集获取距离z_i、高度y₁、基长x_i，直至标线仪、无人机平移总行程为D时；

S4.驱动标线仪沿步骤S1的反方向按步长a和总行程D平移，标线仪平移的起点和终点分别正对于所述墙面的两侧宽边，所述墙面宽度为D；

S5.改变一次所述飞行水平面的高度为y₂，沿步骤S4的方向跟随标线仪水平平移，直到无人机检测到标线仪位于无人机正下方，且无人机处于水平位置，控制无人机启动激光测距仪测量无人机一侧与墙面等高处的距离z_i，存储采集的数据集无人机存储距离z_i、高度y₂、基长x_i；

S6.然后驱动标线仪按照步骤S4平移后停止，平移距离为步长a，重复步骤5存储采集的数据集直至标线仪、无人机平移总行行程为D；

S7.重复步骤S1～S6，直至无人机的飞行高度大于墙面的高度h；

S8.将步骤S1～S7获得所有数据集转变为三维矩阵：

再将三维矩阵变为三维矢量图；

i表示平移的次序，j表示垂直升降的次序，im，m＝D/a，i mod m＝c，基长x_i＝c×a，mod表示取余数。

2.根据权利要求1所述的监测方法，其特征在于，步骤S2和步骤S3中还包括无人机沿步骤S1的方向水平飞行的步骤：

T1.当无人机通过倾角传感器采集到处于水平时，调整无人机飞行姿态至布置在无人机机腹的光栅传感器垂直于所述墙面，再通过光栅传感器接收所述标线仪发射的激光标线，测量所述激光标线在所述光栅传感器的位置d，若所述位置d相对于所述光栅传感器的中心偏移，则驱动无人机沿垂直于墙面的方向飞行直至位置d处于光栅传感器的中心，所述光栅传感器为长条形；

T2.无人机通过布置在机腹相机采集下方的图像，当所述标线仪出现在图像中，且距图像中心距离低于阈值时，无人机停止步骤S2或S3中的水平飞行；

T3.重复步骤T1～T2，直至位置d处于光栅传感器的中心，且所述图像中标线仪距图像中心距离低于阈值。

3.一种基于红外测距的墙面监测系统，包括无人机、标线仪、标线仪移动装置、上位机，其特征在于，

所述标线仪移动装置用于在距离墙面Z处平行于墙面水平平移所述标线仪，并向无人机广播所述标线仪距所述标线仪移动装置平移标线仪的起始位置的基长x_i，同时接收无人机发出的平移信号，操控标线仪平移，所述标线仪用于在距离墙面Z处平行于墙面发射垂直于水平面的激光标线；

所述无人机机腹安装有CCD相机和长条形光栅传感器，无人机面向墙面的一侧安装有激光测距仪，光栅传感器平行于激光测距仪的轴线方向，高度测量仪用于测量无人机的飞行高度y_j，激光测距仪用于测量无人机面向墙面的一侧到墙面距离z_i，光栅传感器用于测量无人机相对激光标线的位置d，CCD相机用于采集无人机下方图像，所述无人机和标线仪移动装置还安装有用于传输基长x_i和平移信号的无线通讯模块，所述无人机还安装有用于测量无人机飞行姿态的电子罗盘和倾角测量仪、用于控制无人机飞行调整水平度、飞行方向、飞行步长和飞行高度的飞行控制器、用于处理图像并判断图像中标线仪距离图像中心距离的图像处理器、用于控制CCD相机、光栅传感器和激光测距仪进行测量的测量控制器、用于存储距离z_i、高度y_j和基长x_i的存储器；

上位机，用于读取存储器中的数据。