[发明专利]一种基于UWB的无人机室内管道检测图像采集方法

权利要求书

1.一种基于UWB的无人机室内管道检测图像采集方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、设置一无人机、三个UWB基站以及一上位机，其中，三个UWB基站以空间分布的方式固定设置在被检测室内，以形成三个固定的坐标,在所述无人机上搭载摄像设备、UWB标签、照射光源、视觉导航系统与GPS定位系统，所述摄像设备、视觉导航系统、GPS定位系统与UWB标签形成信号连接，所述UWB标签与三个UWB基站形成信号连接，三个UWB基站与上位机形成信号连接，其中UWB标签与无人机的机载处理器相结合并形成耦合；

S2、构造室内三维坐标地图，协同利用无人机、UWB基站、上位机来复刻室内三维立体图，并将室内管道排布形态等比例缩放显示在上位机中，并在上位机的屏幕中显示无人机的实时位置，以及无人机的摄像设备传回的图像；

S3、利用无人机的视觉导航系统、GPS定位系统对待检测管道位置进行大致定位；

S4、利用无人机的照射光源照亮待检测管道所处的区域，然后参考UWB标签的定位信息对待检测管道进行辅助定位，并根据无人机搭载的摄像设备传回的图像来引导无人机自动靠近待检测管道，以进行进一步的拍摄。

2.根据权利要求1所述的一种基于UWB的无人机室内管道检测图像采集方法，其特征在于，在S2-S4步骤中，无人机、UWB基站、上位机在协同工作时，运作无人机的机载处理器，使得UWB标签向UWB基站发出脉冲信号，UWB基站将脉冲信号传递给上位机，利用上位机计算无人机的实时坐标，判断无人机是否精准定位在待拍摄位置，若是，上位机的显示屏幕显示无人机的实时位置，若否，则激发UWB标签再次向UWB基站发出脉冲信号。

3.根据权利要求2所述的一种基于UWB的无人机室内管道检测图像采集方法，其特征在于，在计算无人机的实时坐标过程中，先采用双向飞行时间法计算无人机的UWB标签与各UWB基站的间距，如公式(1)所示：

S＝C×[(To2-To1)-(Tb2-Tb1)] (1)；

式中：C表示光速，To1表示UWB基站发射脉冲信号的时间戳，To2表示UWB基站接收脉冲信号的时间戳，Tb2表示UWB标签发射响应脉冲信号的时间戳，Tb1表示UWB标签接收脉冲信号的时间戳。

4.根据权利要求3所述的一种基于UWB的无人机室内管道检测图像采集方法，其特征在于，所述UWB标签与各UWB基站的间距解算完成后，通过三边测量法解算搭载UWB标签的无人机实时坐标位置，所述三边测量法包括公式(2)：

式中：标记三个UWB基站为A、B、C点，设为坐标A(Xa,Ya)、B(Xb,Yb)、C(Xc,Yc),以三个基准节点为圆心做圆交于D点，将D点作为UWB标签所处的节点，da、db、dc为D点与各基准节点之间的距离；

所述三边测量法还包括公式(3)：

(3)；以求得UWB标签所处的节点D(X,Y)。