CN110825099A

CN110825099A - 一种智慧公路的巡检无人机控制方法和装置

Info

Publication number: CN110825099A
Application number: CN201911226082.0A
Authority: CN
Inventors: 刘杰; 史�田; 王俊磊; 陈锦; 倪新端; 李飞; 李中伍; 张萌; 于江深; 刘伟; 吴浩; 杨淑芳; 樊素勤; 武磊; 廖真丽
Original assignee: Zhumadian Highway Development Center
Current assignee: Zhumadian Highway Development Center
Priority date: 2019-12-04
Filing date: 2019-12-04
Publication date: 2020-02-21
Anticipated expiration: 2039-12-04
Also published as: CN110825099B

Abstract

本发明提供一种智慧公路的巡检无人机控制方法和装置，控制方法包括如下步骤：获取各段公路的车流量，并根据各段公路的车流量确定其所需的巡检频率；公路的车流量与其所需的巡检频率呈正相关的关系；确定各巡检无人机的巡检线路，并结合各段公路所需的巡检频率和巡检无人机的飞行速度，得到各段公路所需巡检无人机的数量；所述巡检线路为环形线路；在巡检线路上设置与巡检无人机数量相应的起始点，各相邻两个起始点在巡检线路上的距离相同；将各巡检无人机设置在起始点上，然后同时控制各巡检无人机沿着巡检线路顺时针或逆时针进行巡检。本申请所提供的技术方案，能够解决现有技术中由于对公路巡检无人机控制不合理而导致巡检可靠性较低的问题。

Description

一种智慧公路的巡检无人机控制方法和装置

技术领域

本发明属于智慧公路巡检无人机控制技术领域，具体涉及一种智慧公路的巡检无人机控制方法和装置。

背景技术

智能公路可通过交通资讯信息的收集和传递，实现对车流在时间和空间上的引导、分流，避免公路堵塞，加强公路用户的安全，以减少交通事故的发生。并改善了高速公路交通运输环境，使车辆和司乘人员在高速公路上安全、快速、畅通、舒适地运行。

目前公路主要采用人工巡查的作业方式进行巡查，但人工巡查的工作量非常大，而且还存在巡查路径不合理的情况，这增加了巡查人员的工作量，提高了人力成本并降低了公路养护巡查的整体工作效率。

随着计算机、通讯等方面的快速发展，无人机航摄系统也从最初的军事领域研究阶段进入各行业实际应用阶段，并广泛应用于森林防火、资源探测、搜索营救、农业检测、航拍等方面，同样也用于公路巡检技术领域。与固定设置的摄像头相比，无人机可对公路进行移动检测如此便增加了检测的范围，并提高了巡检效果。

采用无人机进行公路巡检的常用方法是先设计公路的巡检线路，然后控制无人机按照设定好的巡检线路航行，对公路进行巡检。但是无人机巡检也存在一定的问题，如无人机在同一时间只能对部分路段进行检测，如果巡检的频率过低，就会出现不能及时发现交通异常的问题。并且有些路段的车流量大有些车流量小，如果在车流量小的路段巡检的频率过大，将会导致巡检的资源浪费；如果车流量大的路段巡检频率过低，将会出现不能及时发现交通异常的现象，使巡检的可靠性降低。

发明内容

本发明的目的是提供一种智慧公路的巡检无人机控制方法和装置，用于解决现有技术中巡检无人机巡检效果差的问题。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种智慧公路的巡检无人机控制方法，包括如下步骤：

(1)获取各段公路的车流量，并根据各段公路的车流量确定其所需的巡检频率；公路的车流量与其所需的巡检频率呈正相关的关系；

(2)确定各无人机的巡检线路，并结合各段公路所需的巡检频率和巡检无人机的飞行速度，得到各段公路所需巡检无人机的数量；所述巡检线路为环形线路；

(3)在巡检线路上设置与巡检无人机数量相应的起始点，各相邻两个起始点在巡检线路上的距离相同；

(4)将各巡检无人机设置在起始点上，然后同时控制各巡检无人机沿着巡检线路顺时针或逆时针进行巡检。

进一步的，在巡检过程中检测巡检无人机的位置，判断其与设定巡检线路之间的距离是否大于设定值；如果大于，则调节巡检无人机的位置，直到巡检无人机与巡检线路之间的距离小于设定值。

进一步的，检测巡检无人机位置的方法为：通过至少三个定位基站获取无人机的经度坐标和纬度坐标；通过陀螺仪获取无人机的海拔高度。

进一步的，设其中一段公路的车流量为U，该段公路需要的巡检频率为V，则

V＝k×U

其中k为权重值且为正数。

进一步的，设其中一段公路巡检线路的长度为L，巡检无人机的飞行速度为v，公路所需的巡检频率为V，则该段公路所需的巡检周期为T＝1/V

该段公路所需的巡检无人机的数量为L/(v×T)的值取整后加1。

一种智慧公路的巡检无人机控制装置，包括控制器和存储器，所述存储器上存储有用于在控制器上执行的计算机程序；所述控制器执行所述计算机程序时，实现如下控制步骤：

根据权利要求6所述的智慧公路的巡检无人机控制装置，其特征在于，设其中一段公路的车流量为U，该段公路需要的巡检频率为V，则

V＝k×U

其中k为权重值且为正数。

进一步的，设其中一段公路巡检线路的长度为L，巡检无人机的飞行速度为v，公路所需的巡检频率为V，则该段公路所需的巡检周期为

T＝1/V

该段公路所需的巡检无人机的数量为L/(v×T)的值取整后加1。

本申请所提供的技术方案，根据各段公路的车流量、巡检无人机的飞行速度和巡检线路长度确定巡检无人机的数量，不仅能够防止巡检无人机数量过多而造成的浪费，还能够增加对车流量较多的公路段的巡检频率，从而保证对公路巡检的可靠性，解决现有技术中由于对公路巡检无人机控制不合理而导致巡检可靠性较低的问题。

附图说明

图1是本发明方法实施例中智慧公路的巡检无人机控制方法的流程图；

图2是本发明方法实施例中一段公路的巡检线路示意图；

图3是本发明方法实施例中只有一个巡检无人机时巡检线路的示意图；

图4是发明方法实施例中有多个无人机时巡检线路的示意图。

具体实施方式

方法实施例：

本实施例提供一种智慧公路的巡检无人机控制方法，用于对智慧公路的巡检无人机进行控制，解决现有技术中由于对公路巡检无人机控制不合理而导致巡检可靠性较低的问题。

本实施例所提供的智慧公路的巡检无人机控制方法，其流程如图1所示，包括如下步骤：

(1)对各公路段的车流量进行检测，获取各公路段的车流量，并根据各段公路的车流量得到其需要的巡检量。

公路的车流量可以通过地感线圈进行检测，也可通过检测射频信号或视频监控等方式检测公路的车流量，这些检测手段都是现有技术，这里不多做说明。

由于巡检无人机的巡检不是定点监控，并且公路段的车流量越大，事故发生的可能性就越大，因此为了对各公路段进行全面的巡检以保证巡检的可靠性，需要增加对其巡检的频率。

设检测到的某段公路的车流量为U，其需要的巡检频率为V，则

V＝k×U

其中k为权重值且为正数，巡检频率与车流量呈正相关的关系，即车流量U越大，巡检的频率V越大。

(2)确定各段公路的巡检线路，并结合各段公路需要的巡检频率和巡检无人机的飞行速度，得到各段公路所需的巡检无人机的数量。

公路的巡检线路如图2所示，是一段将公路围绕在内的环形检测线路，巡检无人机沿着巡检线路航行，可对该段公路进行全方位的巡检。

设其中一段公路的巡检线路的长度为L，巡检无人机的飞行速度为v，则首先根据该段公路所需的巡检频率得到其巡检周期T为T＝1/V

然后根据该段公路的巡检周期、巡检线路的长度和巡检无人机的飞行速度确定其所需巡检无人机的数量，确定的方法为：

判断巡检无人机飞行速度和巡检周期的乘积是否大于巡检线路的长度；

如果不大于，则该段公路只需一个巡检无人机即可；

如果大于，在先按照如下公式计算m的值：

m＝L/(v×T)

该段公路所需巡检无人机的数量为m的值取整后加1。

(3)在巡检线路上设置与巡检无人机数量相应的起始点，将巡检无人机放置在起始点上，然后控制巡检无人机沿着巡检线路进行巡检。

如果一段公路只需一个巡检无人机，则在该段公路的巡检线路上任取一点为起始点，将巡检无人机设置在该起始点上，然后控制巡检无人机沿着巡检线路顺时针或逆时针进行巡检，如图3所示；

如果一段公路需要多个巡检无人机，则在该段公路的巡检线路上取于巡检无人机数量相应的起始点，各相邻的两个起始点之间距离相同；然后每个起始点设置一个巡检无人机，最后同时控制各巡检无人机沿着巡检线路顺时针或逆时针进行巡检，如图4所示。

即当需要的巡检无人机数量为n时，两个巡检无人机之间在巡检线路上的距离为L’＝L/n。

为了保证巡检无人机在巡检过程中不会偏离设定好的巡检线路，本实施例所提供的智慧公路的巡检无人机控制方法还包括如下步骤：

在巡检过程中实时检测巡检无人机所在的位置；

计算巡检无人机所在位置于设定巡检线路之间的距离是否大于设定值；

如果不大于，则判断为巡检无人机在设定的巡检线路上巡检；

如果大于，则判断无人机偏离设定的巡航线路，此时改变无人机的航行方向，使其向设定的巡航线路靠拢。

本实施例中通过定位基站检测巡检无人机所在位置，检测方法为：

在公路设置至少三个定位基站，在巡检无人机上设置定位标签，各定位基站向巡检无人机发送探测信号，检测出巡检无人机于各定位基站之间的距离，然后结合各定位基站的经度坐标和纬度坐标，计算出巡检无人机的精度坐标和纬度坐标；通过定位基站定位目标经纬度的方法属于现有技术，如UWB定位系统中采用的就是这种定位方式，这里不多做说明；

在巡检无人机上设置陀螺仪，根据巡检无人机起始位置的海拔高度、飞行姿态和飞行位移，计算出无人机的海报高度。

本实施例中采用基站定位的方式定位巡检无人机的经度坐标和纬度坐标，并通过陀螺仪检测其海拔高度；作为其他实施方式，可以在巡检无人机上设置GPS定位模块，通过GPS定位模块获取巡检无人机所在位置的经度、维度和海拔高度。如起始点的海拔为h₀，巡检无人机的飞行位移为S，其飞行姿态与水平面的夹角为θ，则巡检无人机的海拔高度h为：

h＝h₀+S×sinθ。

系统实施例：

本实施例提供一种智慧公路的巡检无人机控制装置，包括控制器和存储器，存储器上存储有用于在控制器上执行的计算机程序，控制器执行该计算机程序时，实现如上述方法实施例所提供的智慧公路的巡检无人机控制方法。

以上公开的本发明的实施例只是用于帮助阐明本发明的技术方案，并没有尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不会使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims

1.一种智慧公路的巡检无人机控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的智慧公路的巡检无人机控制方法，其特征在于，在巡检过程中检测巡检无人机的位置，判断其与设定巡检线路之间的距离是否大于设定值；如果大于，则调节巡检无人机的位置，直到巡检无人机与巡检线路之间的距离小于设定值。

3.根据权利要求2所述的智慧公路的巡检无人机控制方法，其特征在于，检测巡检无人机位置的方法为：通过至少三个定位基站获取无人机的经度坐标和纬度坐标；通过陀螺仪获取无人机的海拔高度。

4.根据权利要求1所述的智慧公路的巡检无人机控制方法，其特征在于，设其中一段公路的车流量为U，该段公路需要的巡检频率为V，则

V＝k×U

其中k为权重值且为正数。

5.根据权利要求1所述的智慧公路的巡检无人机控制方法，其特征在于，设其中一段公路巡检线路的长度为L，巡检无人机的飞行速度为v，公路所需的巡检频率为V，则该段公路所需的巡检周期为

T＝1/V

该段公路所需的巡检无人机的数量为L/(v×T)的值取整后加1。

6.一种智慧公路的巡检无人机控制装置，包括控制器和存储器，所述存储器上存储有用于在控制器上执行的计算机程序；其特征在于，所述控制器执行所述计算机程序时，实现如下控制步骤：

7.根据权利要求6所述的智慧公路的巡检无人机控制装置，其特征在于，在巡检过程中检测巡检无人机的位置，判断其与设定巡检线路之间的距离是否大于设定值；如果大于，则调节巡检无人机的位置，直到巡检无人机与巡检线路之间的距离小于设定值。

8.根据权利要求7所述的智慧公路的巡检无人机控制装置，其特征在于，检测巡检无人机位置的方法为：通过至少三个定位基站获取无人机的经度坐标和纬度坐标；通过陀螺仪获取无人机的海拔高度。

9.根据权利要求6所述的智慧公路的巡检无人机控制装置，其特征在于，设其中一段公路的车流量为U，该段公路需要的巡检频率为V，则

V＝k×U

其中k为权重值且为正数。

10.根据权利要求6所述的智慧公路的巡检无人机控制装置，其特征在于，设其中一段公路巡检线路的长度为L，巡检无人机的飞行速度为v，公路所需的巡检频率为V，则该段公路所需的巡检周期为

T＝1/V

该段公路所需的巡检无人机的数量为L/(v×T)的值取整后加1。