CN106976564A - 一种基于无人机协作的智能道路划线系统及其方法 - Google Patents
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Abstract
一种基于无人机协作的智能道路补线系统及其方法，包括无人机、连接装置、划线机构，无人机与连接装置通过铁链连接，无人机设置有摄像装置以及导航装置，划线机构包括处理器、标线提取装置、定位装置、喷涂装置、驱动装置，处理器与无人机、导航装置、标线提取装置、定位装置、驱动装置连接，摄像装置与标线提取装置连接，驱动装置与喷涂装置连接，驱动装置用于驱动喷涂装置进行划线，划线机构前方设置有激光测距仪以及雷达测速仪，激光测距仪以及雷达测速仪与处理器连接，激光测距仪用于检测前方障碍物与划线机构之间的距离，雷达测速仪用于检测前方障碍物来速，划线机构底部设置有车轮以及车轮支架，车轮以及车轮支架与驱动装置连接。
Description
技术领域
本发明涉及无人机领域，特别涉及一种基于无人机协作的智能道路补线系统及其方法。
背景技术
无人机是通过无线电遥控设备或机载计算机程控系统进行操控的不载人飞行器。无人机结构简单、使用成本低，不但能完成有人驾驶飞机执行的任务，更适用于有人飞机不宜执行的任务，如危险区域的地质灾害调查、空中救援指挥和环境遥感监测。无人机可分为军用无人机以及民用无人机。
民用无人机领域根据用途和场景，目前可以大致分为五大类：消费类(运动、摄影或娱乐)、工业、农业、监控安防、测绘勘察及物流等。但是无人机在道路补线领域的应用还不完善，目前国内的道路补线主要有两种方法，第一种，人工涂料；第二种，人工驾驶划线机进行涂料。
以上两种方法，都存在人力物力资源的浪费，且喷涂效率不高。
发明内容
发明目的： 为了克服背景技术中的缺点，本发明实施例提供了一种基于无人机协作的智能道路补线系统及其方法，能够有效解决上述背景技术中涉及的问题。
技术方案： 一种基于无人机协作的智能道路补线系统，包括无人机、连接装置、划线机构，其特征在于，所述无人机与所述连接装置通过铁链连接，所述无人机设置有摄像装置以及导航装置，所述划线机构包括处理器、标线提取装置、定位装置、喷涂装置、驱动装置，所述处理器与无人机、导航装置、标线提取装置、定位装置、驱动装置连接，所述摄像装置与标线提取装置连接，所述驱动装置与喷涂装置连接，驱动装置用于驱动喷涂装置进行划线，所述划线机构前方设置有激光测距仪以及雷达测速仪，所述激光测距仪以及所述雷达测速仪与处理器连接，所述激光测距仪用于检测前方障碍物与划线机构之间的距离，所述雷达测速仪用于检测前方障碍物来速，所述划线机构底部设置有车轮以及车轮支架，所述车轮以及车轮支架与驱动装置连接，驱动装置用于驱动车轮前行。作为本发明的一种优选方式，所述喷涂装置包括涂料箱以及若干涂料喷管，所述涂料箱内部设置有多个储存室，所述储存室用于存放不同颜色的涂料，每个存储室与一根涂料喷管连通，所述涂料喷管上设置有喷头。
作为本发明的一种优选方式，所述划线机构还包括烘干装置，所述烘干装置包括烘干机以及烘干喷管，所述烘干机与驱动装置连接，在喷涂装置喷射完毕后，驱动装置驱动所述烘干装置对涂料进行干燥。
作为本发明的一种优选方式，所述划线机构还包括清扫装置，所述清扫装置为可弹出式结构，所述清扫装置与驱动装置连接，用于清扫路面。
作为本发明的一种优选方式，所述划线机还包括遮盖装置，所述遮盖装置与驱动装置连接，用于释放挡板保护未干燥完毕的涂料。
作为本发明的一种优选方式，包括以下工作步骤：
（1）、无人机根据导航装置中预先设定的路线进行飞行，寻找路面上的交通标线；
（2）、摄像装置进行航拍并将其传送给标线提取装置；
（3）、所述标线装置提取出标线图像并将其传送给处理器；
（4）、处理器判断接收的标线图像是否需要补线；
（5）、若需要则向驱动装置输出喷涂信号；
（6）、所述驱动装置驱动喷涂装置进行喷涂。
作为本发明的一种优选方式，处理器根据接收到的标线图像分析标线的新旧程度再进行判断，若分析标线图案已脱落则判断所述标线需要补线。
作为本发明的一种优选方式，在步骤（5）若需要则向驱动装置输出喷涂信号之前还包括：
处理器根据接收到标线图像分析标线所处路面是否适合喷涂，若分析出路面有垃圾则向驱动装置输出清扫信号，所述驱动装置驱动清扫装置弹出进行清扫路面，若分析出路面有积水则向驱动装置输出烘干信号，所述驱动装置驱动烘干装置进行干燥路面。
作为本发明的一种优选方式，处理器判断标线需要补线后判断标线的颜色，并将标线图像发送给定位装置，所述定位装置将标线边界进行定位并将其坐标传回给处理器，处理器根据所述坐标向驱动装置输出控制信号，驱动装置驱动划线机构进行喷涂。
作为本发明的一种优选方式，若处理器判断接收到的航拍画面中有障碍物驶来，根据激光测距仪传来的距离值以及雷达测速仪传来的速度值计算出前方障碍物到达补线机构所在位置需要的时间，设定一个预设安全时间区间，当处理器计算出的时间处于安全时间区间内时向无人机输送起飞信号，同时向驱动装置输出遮盖信号，无人机起飞，驱动装置驱动遮盖装置释放挡板。
本发明实现以下有益效果：本发明利用无人机协作的方法进行智能道路补线，通过导航装置自动寻找需要补线的路面，在判断符合工作条件之后进行智能补线，补线过程中能及时躲避车辆以及行人，不扰乱交通秩序。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并于说明书一起用于解释本公开的原理。
图1为本发明提供的无人机与划线机构结构示意图；
图2为本发明喷涂装置结构示意图；
图3为本发明喷涂方法示意图；
图4为本发明躲避障碍物方法示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
实施例一
如图1、图3所示，一种基于无人机协作的智能道路补线系统，包括无人机1、连接装置2、划线机构3，所述无人机1与所述连接装置2通过铁链4连接，所述无人机1设置有摄像装置5以及导航装置6，所述划线机构3包括处理器7、标线提取装置8、定位装置9、喷涂装置10、驱动装置11，所述处理器7与无人机1、导航装置6、标线提取装置8、定位装置9、驱动装置11连接，所述摄像装置5与标线提取装置8连接，所述驱动装置11与喷涂装置10连接，驱动装置11用于驱动喷涂装置10进行划线，所述划线机构3前方设置有激光测距仪12以及雷达测速仪13，所述激光测距仪12以及所述雷达测速仪13与处理器7连接，所述激光测距仪12用于检测前方障碍物与划线机构3之间的距离，所述雷达测速仪13用于检测前方障碍物来速，所述划线机构3底部设置有车轮14以及车轮支架15，所述车轮14以及车轮支架15与驱动装置11连接，驱动装置11用于驱动车轮14前行。
具体地，所述标线提取装置8中预先存储所有的交通标线图像，无人机1进行工作时，所述摄像装置5进行航拍，并将航拍画面传送给所述标线提取装置8，所述标线装置将接收到的航拍画面与预先存储的标线图像进行比较，若分析出接收到的航拍画面中有与预先存储的标线图像相同的图像就将所述航拍画面发送给处理器7。
处理器7接收到所述航拍画面时，将所述航拍画面进行分析，判断所述航拍画面中标线的新旧程度，所述判断包括两个方面，第一，通过所述标线的颜色明艳来进行判断，若颜色明亮则表明标线较新，若颜色灰暗则表明标新陈旧；第二，通过所述标线的有效面积来进行判断，标线正常使用中会因为与车轮14摩擦或天气原因造成磨损，磨损后造成面积减小，若面积较大则表明标线较新，若面积较小则表明标线陈旧，以上两个方面只要有一方表明标线陈旧时，处理器7就会判断出所述标线需要进行喷涂。
实施例二
如图2、图3所示，所述划线机构3还包括烘干装置20，所述烘干装置20包括烘干机21以及烘干喷管22，所述烘干机21与驱动装置11连接，在喷涂装置10喷射完毕后，驱动装置11驱动所述烘干装置20对涂料进行干燥。所述划线机构3还包括清扫装置23，所述清扫装置23为可弹出式结构，所述清扫装置23与驱动装置11连接，用于清扫路面。处理器7根据接收到标线图像分析标线所处路面是否适合喷涂，若分析出路面有垃圾则向驱动装置11输出清扫信号，所述驱动装置11驱动清扫装置23弹出进行清扫路面，若分析出路面有积水则向驱动装置11输出烘干信号，所述驱动装置11驱动烘干装置20进行干燥路面。
具体地，处理器7判断出当前位置标线需要喷涂后，根据接收到航拍画面判断当前位置的路面情况是否适合喷涂涂料，首先根据接收到的航拍画面判断路面是否整洁，若画面中有异物，则向驱动装置11输出清扫信号，所述驱动装置11驱动清扫装置23弹出进行路面清扫，处理器7判断当前标线上没有异物后，向所述驱动装置11输出停止信号，所述驱动装置11驱动清扫装置23缩回划线机构3内部；若画面中存在积水，则在上述清扫完毕后，处理器7向驱动装置11输出烘干信号，所述烘干装置20吹出热风将路面进行烘干，处理器7判断当前标线上没有积水后，向驱动装置11输出停止信号，所述驱动装置11驱动烘干装置20停止工作。
所述喷涂装置10包括涂料箱16以及若干涂料喷管17，所述涂料箱16内部设置有多个储存室18，所述储存室18用于存放不同颜色的涂料，每个存储室与一根涂料喷管17连通，所述涂料喷管17上设置有喷头19。路面清洁完毕后，处理器7向驱动装置11输出喷涂信号，处理器7判断标线需要补线后判断标线的颜色，并将标线图像发送给定位装置9，所述定位装置9将标线边界进行定位并将其坐标传回给处理器7，处理器7根据所述坐标向驱动装置11输出控制信号，驱动装置11驱动划线机构3进行喷涂。
具体地，处理器7判断出所述标线为黄实线，则向驱动装置11输出颜色信号，并将所述黄实线图像发送给定位装置9，所述定位装置9对所述黄实线边界坐标进行定位，并将所述坐标传回处理器7，处理器7根据所述坐标向驱动装置11输出定位信号，所述驱动装置11根据颜色信号驱动喷涂装置10喷涂黄色涂料，所述驱动装置11根据坐标驱动车轮14按照标线轨迹进行运动，处理器7根据航拍画面分析喷涂完毕后，向驱动装置11输出控制信号，所述驱动装置11驱动喷涂装置10停止工作，驱动烘干装置20对涂料进行烘干，加速涂料干燥，驱动车轮14根据定位装置9定位的坐标远路返回。
实施例三
如图4所示，所述划线机构3前方设置有激光测距仪12以及雷达测速仪13，所述激光测距仪12以及所述雷达测速仪13与处理器7连接，所述激光测距仪12用于检测前方障碍物与划线机构3之间的距离，所述雷达测速仪13用于检测前方障碍物来速，若处理器7判断接收到的航拍画面中有障碍物驶来，根据激光测距仪12传来的距离值以及雷达测速仪13传来的速度值计算出前方障碍物到达补线机构所在位置需要的时间，设定一个预设安全时间区间，当处理器7计算出的时间处于安全时间区间内时向无人机1输送起飞信号，同时向驱动装置11输出遮盖信号，无人机1起飞，驱动装置11驱动遮盖装置24释放挡板。
具体地，处理器7接收摄像装置5传送来的航拍画面，分析所述航拍画面是否有对向驶来的车辆，若有，将距划线机构3200内的车辆列为目标，所述激光测距仪12测量所述目标距离所述划线机构3的距离值并将其传送给处理器7，所述雷达测速仪13测量所述目标的速度值并将其传送给处理器7，处理器7根据公式t=s/v 计算出所述目标到达所述划线机构3所需的时间，其中s为激光测距仪12传送的距离值，v为雷达测速仪13传送的速度值，t为所述目标到达划线机构3的时间，在本实施例中，无人机1带动划线机构3上升，所述划线机构3距地面5米时需要3秒，上升时间根据无人机1以及划线机构3实际参数确定，设定安全时间区间为[5,6],若处理器7计算出所述目标到达所述划线机构3所需的时间在所述安全时间区间时，则向无人机1输出飞行信号，无人机1带动划线机构3竖直起飞，无人机1起飞的同时，处理器7向驱动装置11输出遮盖信号，所述驱动装置11驱动遮盖装置24释放挡板，所述挡板用于遮盖未干燥完毕的涂料，处理器7根据激光测距仪12传来的距离值判断所述目标是否已经驶过，若驶过，则向无人机1输出降落信号，所述无人机1带动划线机构3降落地面，待所述划线机构3落地后，处理器7向驱动装置11输出回收信号，驱动装置11驱动遮盖装置24回收所述挡板，驱动装置11驱动喷涂装置10继续进行喷涂。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的是让熟悉该技术领域的技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此来限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作出的等同变换或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种基于无人机协作的智能道路补线系统，包括无人机（1）、连接装置（2）、划线机构（3），其特征在于，所述无人机（1）与所述连接装置（2）通过铁链（4）连接，所述无人机（1）设置有摄像装置（5）以及导航装置（6），所述划线机构（3）包括处理器（7）、标线提取装置（8）、定位装置（9）、喷涂装置（10）、驱动装置（11），所述处理器（7）与无人机（1）、导航装置（6）、标线提取装置（8）、定位装置（9）、驱动装置（11）连接，所述摄像装置（5）与标线提取装置（8）连接，所述驱动装置（11）与喷涂装置（10）连接，驱动装置（11）用于驱动喷涂装置（10）进行划线，所述划线机构（3）前方设置有激光测距仪（12）以及雷达测速仪（13），所述激光测距仪（12）以及所述雷达测速仪（13）与处理器（7）连接，所述激光测距仪（12）用于检测前方障碍物与划线机构（3）之间的距离，所述雷达测速仪（13）用于检测前方障碍物来速，所述划线机构（3）底部设置有车轮（14）以及车轮支架（15），所述车轮（14）以及车轮支架（15）与驱动装置（11）连接，驱动装置（11）用于驱动车轮（14）前行。
2.根据权利要求1所述的一种基于无人机（1）协作的智能道路补线系统，其特征在于：所述喷涂装置（10）包括涂料箱（16）以及若干涂料喷管（17），所述涂料箱（16）内部设置有多个储存室（18），所述储存室（18）用于存放不同颜色的涂料，每个储存室（18）与一根涂料喷管（17）连通，所述涂料喷管（17）上设置有喷头（19）。
3.根据权利要求1所述的一种基于无人机（1）协作的智能道路补线系统，其特征在于：所述划线机构（3）还包括烘干装置（20），所述烘干装置（20）包括烘干机（21）以及烘干喷管（22），所述烘干机（21）与驱动装置（11）连接，在喷涂装置（10）喷射完毕后，驱动装置（11）驱动所述烘干装置（20）对涂料进行干燥。
4.根据权利要求1所述的一种基于无人机（1）协作的智能道路补线系统，其特征在于：所述划线机构（3）还包括清扫装置（23），所述清扫装置（23）为可弹出式结构，所述清扫装置（23）与驱动装置（11）连接，用于清扫路面。
5.根据权利要求1所述的一种基于无人机（1）协作的智能道路补线系统，其特征在于：所述划线机还包括遮盖装置（24），所述遮盖装置（24）与驱动装置（11）连接，用于释放挡板保护未干燥完毕的涂料。
6.根据权利要求1-5任一项所述的一种基于无人机（1）协作的智能道路补线系统的补线方法，包括以下工作步骤：
（1）、无人机（1）根据导航装置（6）中预先设定的路线进行飞行，寻找路面上的交通标线；
（2）、摄像装置（5）进行航拍并将其传送给标线提取装置（8）；
（3）、所述标线装置提取出标线图像并将其传送给处理器（7）；
（4）、处理器（7）判断接收的标线图像是否需要补线；
（5）、若需要则向驱动装置（11）输出喷涂信号；
（6）、所述驱动装置（11）驱动喷涂装置（10）进行喷涂。
7.根据权利要求6所述的一种基于无人机（1）协作的智能道路补线系统的补线方法，其特征在于，处理器（7）判断接收的标线图像是否需要补线，包括：
处理器（7）根据接收到的标线图像分析标线的新旧程度再进行判断，若分析标线图案已脱落则判断所述标线需要补线。
8.根据权利要求6所述的一种基于无人机（1）协作的智能道路补线系统的补线方法，其特征在于，在步骤（5）若需要则向驱动装置（11）输出喷涂信号之前还包括：
处理器（7）根据接收到标线图像分析标线所处路面是否适合喷涂，若分析出路面有垃圾则向驱动装置（11）输出清扫信号，所述驱动装置（11）驱动清扫装置（23）弹出进行清扫路面，若分析出路面有积水则向驱动装置（11）输出烘干信号，所述驱动装置（11）驱动烘干装置（20）进行干燥路面。
9.根据权利要求6所述的一种基于无人机（1）协作的智能道路补线系统的补线方法，其特征在于，所述驱动装置（11）驱动喷涂装置（10）进行喷涂包括：
处理器（7）判断标线需要补线后判断标线的颜色，并将标线图像发送给定位装置（9），所述定位装置（9）将标线边界进行定位并将其坐标传回给处理器（7），处理器（7）根据所述坐标向驱动装置（11）输出控制信号，驱动装置（11）驱动划线机构（3）进行喷涂。
10.根据权利要求6所述的一种基于无人机（1）协作的智能道路补线系统的补线方法，其特征在于，所述驱动装置（11）驱动喷涂装置（10）进行喷涂还包括：
若处理器（7）判断接收到的航拍画面中有障碍物驶来，根据激光测距仪（12）传来的距离值以及雷达测速仪（13）传来的速度值计算出前方障碍物到达补线机构所在位置需要的时间，设定一个预设安全时间区间，当处理器（7）计算出的时间处于安全时间区间内时向无人机（1）输送起飞信号，同时向驱动装置（11）输出遮盖信号，无人机（1）起飞，驱动装置（11）驱动遮盖装置（24）释放挡板。
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