一種多無人機協(xié)同的高速公路智能巡檢系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及高速公路巡檢技術(shù)領(lǐng)域，適用于高速公路路況以及違規(guī)車輛的檢測， 具體涉及一種多旋翼無人機協(xié)同的高速公路智能巡檢系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年來，高速公路建設(shè)取得了快速發(fā)展，但與此同時高速公路每年會發(fā)生一系列 交通安全事故問題。除了道路質(zhì)量問題、車輛安全問題以外，還存在有車輛超速、車輛非法 變道等許多人為因素。
[0003] 現(xiàn)有的高速公路巡檢多為利用巡邏車輛進行巡檢或采用定點攝像頭進行數(shù)據(jù)采 集。采用巡邏車輛巡檢需要的人力物力成本高，同時受巡檢視野的影響，只能巡檢到巡邏車 輛周圍的交通狀況，存在采集盲區(qū)，此外還可能會加大交通堵塞；利用攝像頭進行定點數(shù)據(jù) 采集只能檢測到安裝攝像頭處的道路狀況，此外只能采集到單一的車速信息，得到的交通 狀況參數(shù)較少，不能全面掌握交通狀況。
[0004]多旋翼無人機由于其體積小、結(jié)構(gòu)簡單、易于控制等優(yōu)點在越來越多的領(lǐng)域得到 廣泛應(yīng)用?，F(xiàn)有的無人機大部分受到電池電量的限制，只能短時間工作，續(xù)航時間都比較 短，另一方面現(xiàn)有的無人機大多采用傳統(tǒng)的拆卸電池充電方式，充電過程繁瑣。此外，大部 分無人機均采用無線遙控的方式控制飛行，無人機要控制在操控員的視野范圍內(nèi)，飛行范 圍受到限制，不能實現(xiàn)自主飛行。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 為解決以上問題，本發(fā)明提供了一種多無人機協(xié)同的高速公路智能巡檢系統(tǒng)，存 在無需人員操作、長時間、全方位的智能高速公路監(jiān)測等優(yōu)點。
[0006] 本發(fā)明多無人機協(xié)同的高速公路智能巡檢系統(tǒng)，包括地面控制站、地面中轉(zhuǎn)站以 及無人機。
[0007] 所述地面中轉(zhuǎn)站為η個，η> 1，沿需巡檢道路設(shè)置，在第1到第n-1個中轉(zhuǎn)站中放 置一個無人機。地面中轉(zhuǎn)站用來為無人機提供著陸平臺；且可實現(xiàn)對無人機的充電，以及與 無人機間的無線通信。地面中轉(zhuǎn)站內(nèi)具有顏色識別區(qū)域，作為無人機提供著陸點標(biāo)識，利用 無人機上安裝的攝像頭模塊對顏色識別區(qū)域的顏色進行識別，實現(xiàn)無人機在地面中轉(zhuǎn)站的 精準(zhǔn)降落。地面中轉(zhuǎn)站還具有地面中轉(zhuǎn)站保護裝置，用來當(dāng)各個無人機的GPS信號、頂U信 號等狀態(tài)參數(shù)正常后，通過無線通信將自身狀態(tài)信息發(fā)送給地面中轉(zhuǎn)站，此時由地面中轉(zhuǎn) 站啟動無人機。
[0008] 所述無人機上安裝有控制箱、攝像頭模塊。其中，控制箱內(nèi)載有微處理器、AHRS模 塊、GPS模塊、超聲波避障模塊、圖傳模塊、電源管理模塊與電機驅(qū)動模塊。微處理器連接電 機驅(qū)動模塊、AHRS模塊、GPS模塊、超聲波避障模塊。微處理器用來實現(xiàn)對無人機的控制計 算，實現(xiàn)各模塊的信息融合。電機驅(qū)動模塊用來實現(xiàn)對多旋翼無人機螺旋槳電機的驅(qū)動，同 時通過接收微處理器的指令實現(xiàn)無人機螺旋槳電機不同的轉(zhuǎn)速控制，從而實現(xiàn)對無人機運 動的控制。AHRS模塊用來獲取無人機的角速度、加速度與磁數(shù)據(jù)信息，能夠為飛行器提供航 向，橫滾和側(cè)翻信息。GPS模塊用來實現(xiàn)對無人機的精準(zhǔn)定位；超聲波避障模塊用來在無人 機飛行過程中，遇到障礙物時能自主避障。攝像頭模塊用來在無人機高速公路巡檢的過程 中，實時獲取地面道路信息；圖傳模塊用來將攝像頭模塊獲取的地面道路信息傳輸給地面 控制站。
[0009] 地面控制站與無人機間采用無線通信，對各個無人機航線信息規(guī)劃。同時將各個 無人機的航線信息分別發(fā)送至各個無人機上的微處理器。無人機利用得到的航線信息作為 飛行的目標(biāo)軌跡，各個無人機根據(jù)目標(biāo)軌跡進行自主巡航。地面控制站還對無人機傳輸回 來的道路信息進行實時處理，以及對地面中轉(zhuǎn)站發(fā)送無人機著陸指令，由地面中轉(zhuǎn)站控制 無人機著陸。
[0010] 本發(fā)明的優(yōu)點在于：
[0011] (1)本發(fā)明巡檢系統(tǒng)，以多旋翼無人機為載體，同時結(jié)合航拍技術(shù)實現(xiàn)對高速公路 全方位、零死角的巡檢，得到高速公路車速、車流量、道路占有率等多個交通狀況參數(shù)信息， 對高速公路違規(guī)車輛以及路況進行實時監(jiān)測。
[0012] (2)本發(fā)明巡檢系統(tǒng)，采用GPS定位與圖像處理相融合導(dǎo)航技術(shù)，極大的將感興趣 區(qū)域展現(xiàn)在航拍中心，GPS定位可確定巡檢道路，解決交叉路口等道路分支區(qū)域?qū)Ш?，利?圖像處理識別道路的中心得到更為精準(zhǔn)的實際飛行路線。
[0013] (3)本發(fā)明巡檢系統(tǒng)，采用機器視覺應(yīng)用控制理論實現(xiàn)無人機自主飛行，無需人員 操作，解決無人機需在操作員視野范圍從而限制其飛行區(qū)域問題。
[0014] (4)本發(fā)明巡檢系統(tǒng)，采用多旋翼無人機協(xié)調(diào)巡檢，通過在地面建立中轉(zhuǎn)站，實現(xiàn) 無人機持續(xù)巡檢，解決目前無人機巡航時間短的問題。
[0015] (5)本發(fā)明巡檢系統(tǒng)，采用高清數(shù)字?jǐn)z像頭與高清圖傳實時將采集信息傳輸回地 面站，上位機實時處理回傳圖像，出現(xiàn)交通問題時第一時間發(fā)出預(yù)警，并得到問題區(qū)域信 息。
[0016] (6)本發(fā)明巡檢系統(tǒng)，在無人機降落階段采用顏色識別標(biāo)識，無人機通過GPS導(dǎo)航 到中轉(zhuǎn)站附近應(yīng)用顏色識別，檢測到特定區(qū)域顏色實現(xiàn)精準(zhǔn)降落。
[0017] (7)本發(fā)明巡檢系統(tǒng)，在地面中轉(zhuǎn)站處裝有無線充電裝置，實現(xiàn)無線供電，同時裝 有太陽能電池板，實現(xiàn)能源可再生。此外，地面中轉(zhuǎn)站設(shè)有自動開啟與關(guān)閉保護裝置，在無 人機執(zhí)行任務(wù)或停靠在中轉(zhuǎn)站內(nèi)的時候，地面中轉(zhuǎn)站均處于關(guān)閉狀態(tài)，極大的保護了無人 機以及中轉(zhuǎn)站內(nèi)無線供電裝置等。
【附圖說明】
[0018] 圖1為本發(fā)明一種多無人機協(xié)同的高速公路智能巡檢系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019] 圖2為本發(fā)明一種多無人機協(xié)同的高速公路智能巡檢系統(tǒng)地面中轉(zhuǎn)站結(jié)構(gòu)示意 圖；
[0020] 圖3為本發(fā)明一種多無人機協(xié)同的高速公路智能巡檢系統(tǒng)多旋翼無人機的結(jié)構(gòu) 示意圖；
[0021] 圖4為應(yīng)用本發(fā)明一種系統(tǒng)多無人機協(xié)同的高速公路智能巡檢系統(tǒng)多旋翼無人 機對高速公路進行巡檢方法流程圖。
[0022] 圖中：
[0023] 1-地面控制站 2-地面中轉(zhuǎn)站 3-無人機
[0024] 201-無人機著陸平臺202-地面中轉(zhuǎn)站保護裝置203-太陽能電池板
[0025] 204-顏色識別區(qū)域 205-無線充電發(fā)射裝置 206-地面中轉(zhuǎn)站控制器
[0026] 207-無線通信模塊A 301-控制箱 302-增穩(wěn)云臺
[0027] 303-攝像頭模塊 304-無線供電接收裝置 305-無線通信模塊B
【具體實施方式】
[0028] 下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步詳細說明。
[0029] 本發(fā)明提供了一種多無人機3協(xié)同的高速公路智能巡檢系統(tǒng)，包括地面控制站1、 地面中轉(zhuǎn)站2以及無人機3,如圖1所示。
[0030] 所述地面中轉(zhuǎn)站2包括無人機著陸平臺201、地面中轉(zhuǎn)站保護裝置202、太陽能電 池板203、顏色識別區(qū)域204、無線充電發(fā)射裝置205、地面中轉(zhuǎn)站控制器206以及無線通信 模塊A207,如圖2所示。其中，無人機著陸平臺201用于無人機3的停放；地面中轉(zhuǎn)站保護 裝置202,為兩片可自動翻轉(zhuǎn)的葉片，通過地面中轉(zhuǎn)站控制器206控制；在無人機3停放與 飛行時，通過控制地面中轉(zhuǎn)站保護裝置202中葉片閉合，實現(xiàn)對無人機3與無人機著陸平臺 201的保護；在無人機3準(zhǔn)備起飛時，通過控制地面中轉(zhuǎn)站保護裝置202中葉片打開，為無 人機3提供起飛空間。無線充電發(fā)射裝置205設(shè)置在顏色識別區(qū)域204內(nèi)，用來給無人機 3提供無線充電。太陽能電池板203用來為地面中轉(zhuǎn)站2中的無線充電發(fā)射裝置205、地面 中轉(zhuǎn)站控制器206、地面中轉(zhuǎn)站保護裝置202的供電，可全天接受太陽光照。顏色識別區(qū)域 204為無人機著陸平臺201上的顏色標(biāo)記區(qū)域，作為無人機3提供著陸點標(biāo)識，當(dāng)無人機3 靠近地面中轉(zhuǎn)站2時，利用無人機3上安裝的攝像頭模塊對顏色識別區(qū)域204的顏色進行 識別，從而實現(xiàn)無人機3在無人機著陸平臺201上的精準(zhǔn)降落；同時，在顏色識別區(qū)域204 內(nèi)安裝有力傳感器，用來實現(xiàn)無人機3是否停靠在地面中轉(zhuǎn)站2的識別。上述地面中轉(zhuǎn)站 控制