[发明专利]铁路线空中无人机自动巡查与实时图像采集传输方法

摘要

本发明公开了一种铁路线空中无人机自动巡查与实时图像采集传输方法，该方法能够自动规划巡查航迹，支持视觉导航、图像识别与避障，能够在不受传送延迟影响的情况下适当地改变参数，由此提高图像识别率，将卫星通信网络模式与传统通信模式融合在一起，可解决大容量图像数据的高速交换，并具有较高的安全性。

主权项

1.铁路线空中无人机自动巡查与实时图像采集传输方法，该方法具体包括如下步骤：S1.巡查线路规划模块规划巡查路线；S2.中央处理模块启动监控程序，读取并执行上述规划巡查线路，卫星导航模块启动GPS导航程序；在步骤S2中，还包括如下导航定位步骤：中央处理模块对卫星导航模块传递来的定位数据进行判断：若定位数据在正常范围内：则中央处理模块将接收到的定位数据存入存储器中；所述在正常范围的定位数据是指：将定位数据中相邻两个采样点的经度值、纬度值、高度值两两进行比较，若相邻两个采样点的经度的差值不超过0.0002度，且相邻两个采样点的纬度的差值不超过0.00018度，且相邻两个采样点的高度的差值不超过20米，判定定位数据为正常范围；若定位数据发生异常：则中央处理模块将存储在存储器中的定位数据调出，按照历史轨迹返回到出发位置；所述定位数据发生异常是指：将定位数据中相邻两个采样点的经度值、纬度值、高度值两两进行比较，若经度的差值超过0.0002度，或纬度的差值超过0.00018度，或高度的差值超过20米，则判定定位数据发生异常；所述定位数据为无人机在每个时间点的经度信息x、纬度信息y、高度信息z的集合，记为{xt yt zt}；其中，(x1 y1 z1)为无人机在第1个时间点的经度、纬度、高度信息；(x2 y2 z2)为无人机在第2个时间点的经度、纬度、高度信息；以此类推，(xt‑1 yt‑1 zt‑1)为无人机在第t‑1个时间点的的经度、纬度、高度信息；(xt yt zt)为无人机在第t个时间点的经度、纬度、高度信息；相邻两个时间点的间隔取0.5至5.0秒；每个历史定位数据均存储在中央处理模块11的存储器中；将第t个时间点的定位数据与第t‑1个时间点的定位数据进行比较：若xt‑xt‑1＜0.0002，且yt‑yt‑1＜0.00018，且zt‑zt‑1＜20米，即经度的差值不超过0.0002度，且纬度的差值不超过0.00018度，高度的差值不超过20米时，判定第t个时间点的定位数据属于正常范围，并将该第t个时间点的定位数据存入中央处理模块11的存储器；若xt‑xt‑1≥0.0002，或yt‑yt‑1≥0.00018，或zt‑zt‑1≥20米；即经度的差值、纬度的差值、高度的差值中的任一个超出正常范围，均判定第t个时间点的定位数据发生了异常，也即认为无人机的飞行发生了异常；由中央处理模块11将存储器中的第t‑1个时间点的定位数据、第t‑2个时间点的定位数据、……第2个时间点的定位数据、第1个时间点的定位数据逐次读取，并控制无人飞行器按照原来的轨迹返回的出发地；S3.高清高倍变焦运动摄像机按照监控程序的轨迹采集视频图像，机端图像处理模块对图像进行处理；S4.视频图像无线发射模块，和视频图像接收模块，配合完成图像信号的无线发送和接收；S5.中心站点图像处理模块对接收到的图像信号进行处理，并在显示终端上显示；在步骤S3中，可采用如下步骤中的一个或多个对视频图像进行处理：S31：数据接收单元接收包括图像编码数据和参数的图像编码流；S32：基于指示图像识别准确度的指标改变参数；S33：基于图像接收装置的环境信息改变参数；S34：根据运行情况改变参数；S35：改变解块滤波器的参数；S36：改变量化参数；S37：改变正交变换系数；在步骤S5中，包括如下子步骤：S51.视频文件分割器对视频文件进行分割；S52.视频压缩编码器对分割完成的文件进行压缩；S53.加密装置对压缩完的视频文件进行加密操作；在步骤S1中，具体包括如下步骤：S11.采用一元非线性回归预测方法，对铁道线路节点分布进行预测，生成若干条节点线路，每条节点线路覆盖若干节点；该步骤S11中，首先将三维空间模型简化到二维空间模型，采用一元非线性回归预测方法，对铁道线路节点分布进行预测；预测方式采用置信区间方式，根据历史节点数据(响应变量)对新输入数据(解释变量)进行预测及判定；S12.利用节点分布的临界情况，使若干条节点线路连通形成线路连通图；其中所述临界情况包括：交叉跨越情况、多条线路距离较近平行分布情况、节点转向情况、节点分支情况；该步骤S12中，若达到节点分布出现特殊情况而达到临界条件，进行临界类型判断，并进行处理；将节点分布的临界种类分为以下几种：交叉跨越情况：预测区间段内出现多个点，超出了设定节点数，并且存在交叉点；多条线路距离较近平行分布情况：预测区间段内出现多个点，超出了设定节点数，但无交叉点；节点转向情况：与预测方程相比，在预测区间内出现唯一拐点；节点分支情况：与预测方程相比，在预测区间内出现多个拐点；S13.构建铁道线路巡查规划图并存储；步骤S11具体包括如下步骤：S111.降维处理：对三维节点地理坐标进行降维处理转换为二维坐标；设定原A节点三维坐标为(xt,yt,zt),xt表示节点三维空间经度坐标，yt表示节点纬度坐标，zt表示节点所处海拔，则降维后A节点坐标为(xt,yt)；S112.回归方程的确立：应用于输电线路任务规划的一元线性回归预测模型公式如下：式中x_t表示t时刻节点经度坐标，表示t时刻估计纬度坐标；S113.取回归预测步长为N，得回归方程中参数a,b的求解方程式如下：其中，N为预测移动步长；由于两基节点之间的距离在几十米甚至上百米不等，大多数情况为连续多基以节点所组成可近似直线段。