[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

说明书

本发明公开了一种基于UWB的无人机室内管道检测图像采集方法，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，先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，然后利用无人机的照射光源照亮待检测管道所处的区域，接着利用UWB标签的定位信息对待检测管道进行辅助定位，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，以进行进一步的精确拍摄。基于超宽带脉冲技术，可以对无人机实施厘米级的精准定位，提高现有室内管道检测工作效率，进一步确保巡检人员安全。

技术领域

本发明属于人工智能领域，特别涉及利用人工智能技术进行室内检测的方法。

背景技术

现有的技术中，无人机飞行多采用GPS定位系统和视觉导航定位系统，在室内GPS信号弱和光线环境较差的情况下，无人机室内飞行偏差较大。且目前室内管道检测多使用传统的人工巡检，通过人工观察并手动记录管道状况。由于工作量巨大以及管道环境的复杂性，很难保证巡检人员的安全和巡检的准确性。

现有技术中存在如下缺陷：第一，现有的技术中无人机飞行采用GPS定位系统与视觉导航定位系统结合的方式进行实时定位。GPS定位系统受信号强弱的限制，在室内和一些信号干扰强的地方误差比较大，定位偏差较为明显，由于GPS定位系统受美国军方控制，在特殊情况下会出现GPS定位无法使用的情况，以至于无人机飞行不受控，航线无法准确控制；第二，视觉导航系统受光线影响较大，在较暗的环境以及室内犄角位置，仅依靠视觉导航定位系统无人机在室内飞行无法实现精准定位；第三，依靠人工对待检测管道区图像采集，由于工作量巨大，难免产生人为的操作失误，对检测带来一定的影响，同时，人工检测会存在很大的安全隐患问题。

发明内容

本发明提供一种基于UWB的无人机室内管道检测图像采集方法，以弥补现有无人机导航定位的不足之处。

本发明的目的是这样实现的：一种基于UWB的无人机室内管道检测图像采集方法，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，然后利用UWB标签的定位信息对待检测管道进行辅助定位，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。

进一步地，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。

进一步地，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)；