[发明专利]一种基于无人机的地下洞室缺陷检测方法

说明书

本发明公开了一种基于无人机的地下洞室缺陷检测方法，包括主体、云台相机、UWB基站，UWB移动站1和UWB移动站2。本发明通过采用无人机搭载双UWB移动站，使用时，在地下洞室内布设超宽带UWB基站、在无人机上安装两个UWB移动站、确定无人机水平位置坐标、确定无人机的航向、将定位定向信息传递给飞控等五个部分，起到了可以节省检测成本，提高检测效率，保证人员安全。

技术领域

本发明属于工程检测技术领域，具体涉及一种基于无人机的地下洞室缺陷检测方法。

背景技术

地下洞室衬砌混凝土多为泵送入仓,坍落度大,水泥单耗高,受围岩强约束。且普遍存在地下水,在地应力、地下水的综合作用下,产生裂缝的机率较高。若是无法对地下洞室衬砌混凝土上的裂缝进行检测和处理,不仅会降低混凝土的抗渗能力,而且在很大程度上还会对地下洞室工程整体结构的稳定性造成影响。

对于地下洞室衬砌混凝土裂缝检测，传统的方式是采用人工望远镜或高倍望远镜对其进行远距离观测。这种方式成本低，易于实施，无安全隐患。但由于距离检测目标较远，不易发现裂缝、渗水等病害，且病害不易准确定位和定量描述，也存在检测盲区，导致检测人员工作量巨大。

随着无人机技术的不断进步，无人机用于地下洞室检测的报道时有出现。但无人机方案并没有得到推广，主要原因是传统无人机靠GPS定位和磁力计定向，而在地下洞室内即无法定位又无法定向：1、地下洞室内无GPS信号被遮挡，无人机无法确定自身位置；2、地下洞室内部存在大量的钢筋混凝土和其它金属设备，这些金属材料会干扰磁场，无人机无法利用磁力计确定自身航向。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于无人机的地下洞室缺陷检测方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于无人机的地下洞室缺陷检测方法，包括主体、云台相机、UWB基站，UWB移动站1和UWB移动站2。

优选的，所述无人机地下洞室缺陷检测步骤：

S1、首先在地下洞室四周架设四个超宽带UWB基站；

S2、任意两个UWB基站之间的距离可以通过无线数传模块发送到地面站，地面站根据四个UWB基站两两之间的距离建立笛卡尔坐标系，分别记为 (0,0,0),(X1,0,0),(X2,Y2,0)和(X3,Y3,0)；

S3、将两个UWB移动站分别安装在对侧桨叶下方的起落架上；

S4、量测出两个UWB移动站的连线与无人机机头方向的夹角θ；

S5、通过无人机上安装的移动站实时获取无人机到四个基站的距离，可以根据四个基站的笛卡尔坐标和无人机到四个基站的距离解算出无人机所处的水平位置坐标；

S6、依次解算出两个移动站的水平位置坐标，分别记为(x1,y1)和(x2,y2)；

S7、两个移动站的中点就是无人机中心，因此无人机所处的水平位置为 ((x1+x2)/2,(y1+y2)/2)；

S8、两个移动站构成的向量旋转θ角就是无人机的航向；

S9、得到无人机航向为：(x1-x2)cosθ-(y1-y2)sinθ，(x1- x2)sinθ+(y1-y2)cosθ

S10、将无人机在笛卡尔坐标下的位置和航向信息传递到飞控中。

优选的，所述UWB基站位于无人机要检测的地下洞室的的四周，所述UWB 基站与UWB移动站智能传输连接。

优选的，所述S8中无人机在航行的过程中云台相机会拍摄记录地下洞航行路线的图片。