[发明专利]一种隧道无人机巡检方法及系统

权利要求书

1.一种隧道无人机巡检方法，其特征在于，包括：

采集无人机的姿态、方向、速度、加速度信息，无人机的高度信息，以及无人机的相对坐标信息；

对上述数据进行融合，实时解算当前无人机在空间中的姿态角、速度以及空间坐标数据；

对无人机航迹点路线周围环境进行实时感知，计算无人机与周围障碍物距离，实时修改航迹点，以实现无人机避障飞行；

无人机飞行过程中，通过控制云台角度，以实现对隧道内设备的图像采集。

2.如权利要求1所述的一种隧道无人机巡检方法，其特征在于，通过无人机上搭载的双目视觉传感器采集无人机的姿态、方向速度及加速度信息，利用飞控IMU惯性传感器采集无人机的姿态角信息，利用激光传感器采集无人机的高度，利用UWB采集无人机相对坐标信息。

3.如权利要求1所述的一种隧道无人机巡检方法，其特征在于，对上述数据进行融合，实时解算无人机在空间中的姿态角、速度以及空间坐标数据；具体过程包括：

通过卡尔曼滤波，滤除噪声信息；

采用最大似然估计方法，剔除明显失准的传感器信息；

通过不同的传感器件分别获取无人机的姿态、方向、速度及加速度信息；对获得的信息进行差分处理，基于无人机的动力学模型，进行权重分配，推算出最精确的数据序列。

4.如权利要求1所述的一种隧道无人机巡检方法，其特征在于，根据解算的无人机空间坐标数据，结合预设的巡检长度和高度信息，生成巡检线路并生成若干航迹点空间坐标；无人机沿着巡检线路依次飞向下一航迹点直至达到最后航迹点并自动降落。

5.如权利要求4所述的一种隧道无人机巡检方法，其特征在于，所述航迹点是在设定完巡检长度和高度信息后，在以起飞点为原点，起飞点沿隧道方向为X轴，起飞点竖直方向为Z轴，起飞点垂直于隧道通道方向为Y轴的固定空间坐标系下，自动生成的初始航迹点。

6.如权利要求1所述的一种隧道无人机巡检方法，其特征在于，对无人机航迹点路线周围环境进行实时感知，计算无人机与周围障碍物距离，以实现无人机避障飞行；具体过程包括：

通过激光雷达对航迹点路线周围环境进行实时感知，并返回航迹路线周围障碍物距离信息；

若无人机周围障碍物距离大于设定安全阈值时，按照预设轨迹飞行或者修改航迹点使得无人机处于中间位置；

若无人机前方出现障碍物，无人机与一侧障碍物间距减少或不变，与另一侧障碍物间距增加时，判断出现隧道转向；以间距减少或不变的一侧障碍物为基准，间隔设定距离重建下一航迹点，以完成原地转向或弧度转向；

若无人机周围障碍物距离小于安全阈值时，则判断过道变窄或当前飞行高度周边出现障碍，无人机下降设定高度，若下降高度后满足要求，则修改下一航迹点坐标高度值为当前安全高度并飞行通过；若仍不满足，则无人机发出告警信息等待进一步的控制指令。

7.如权利要求1所述的一种隧道无人机巡检方法，其特征在于，巡检过程中发现异常设备时，向无人机发送暂停任务指令，此时无人机将维持当前状态悬停飞行，以便于实现拍照。

8.一种隧道无人机巡检系统，其特征在于，包括：

数据采集模块，用于采集无人机的姿态、方向、速度、加速度信息，无人机的高度信息，以及无人机的相对坐标信息；

数据融合模块，用于对上述数据进行融合，实时解算当前无人机在空间中的姿态角、速度以及空间坐标数据；

避障模块，用于对无人机航迹点路线周围环境进行实时感知，计算无人机与周围障碍物距离，实时修改航迹点，以实现无人机避障飞行；

图像采集模块，用于无人机飞行过程中，通过控制云台角度，以实现对隧道内设备的图像采集。