CN111984030A - 利用手动控制无人机探测地下管线线状及三维建模分析方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了利用手动控制无人机探测地下管线线状及三维建模分析方法，即在管线探测无人机和地面用户控制设备之间加入中继无人机(加装了信号中继器的无人机)：地面用户控制设备发送的遥控信号直接发给中继无人机，中继无人机接收并转发遥控信号给管线探测无人机，与此同时，中继无人机接收管线探测无人机反馈的影像和各参数信号并转发给地面用户控制设备，由此扩大和加强地面用户控制设备与地下管线探测无人机间的信号链。此外通过设计无人机编队飞行控制系统的飞行和拍摄方式以解决后期三维建模分析所需航拍影像的重合度问题。
Description
技术领域
本发明涉及无人机控制技术领域，特别涉及利用手动控制无人机探测地下管线线状及三维建模分析方法。
背景技术
无人机(Unmanned Aerial Vehicle,UAV)是利用无线电遥控设备和自备的程序控制装置操纵的不载人飞机。近年来，随着无人机技术的快速发展和民用无人机研制、生产成本的不断降低，无人机越来越广泛的被应用于空中摄影、农林植保、快递运输、灾难救援、电力巡检、影视拍摄等领域。
针对当前地下管线内部环境复杂，维护人员巡查较难的问题，通过加装信号中继器的小型无人机对地下管线(管道/巷道直径>0.5米)进行智能巡检、探测地下管线线状、获取管线周围实时监控数据和航拍影像，从而代替维护人员来监测地下管线内部环境变化；通过设计无人机编队飞行控制系统的飞行模式和拍摄方式以解决后期三维建模分析所需航拍影像的重合度问题，以实现后期地下管线三维建模分析。
发明内容
本发明提出利用手动控制无人机探测地下管线线状及三维建模分析方法，即在管线探测无人机和地面用户控制设备之间加入中继无人机(加装了信号中继器的无人机)：地面用户控制设备发送的遥控信号直接发给中继无人机，中继无人机接收并转发遥控信号给管线探测无人机，与此同时，中继无人机接收管线探测无人机反馈的影像和各参数信号并转发给地面用户控制设备，由此扩大和加强地面用户控制设备与地下管线探测无人机间的信号链。此外通过设计无人机编队飞行控制系统的飞行和拍摄方式以解决后期三维建模分析所需航拍影像的重合度问题。利用手动控制无人机探测地下管线线状及三维建模分析方法，包括：地面用户控制设备、至少两台加装了信号中继器的无人机。
所述的地下管线作业中，管道/巷道直径应是大于0.5米的工作场景。
所述的无人机是有储存卡功能的民用小型无人机。
所述的无人机的摄像头集成了闪光灯，且摄像头可以自由倾斜和全方位调节拍摄角度。
所述的无人机加装了信号中继器。
所述的无人机作为中继无人机使用时，首先接收用户控制设备发送的遥控信号并转发给管线探测无人机，同时，中继无人机接收管线探测无人机反馈的影像和各参数信号并转发给用户控制设备；同样的，当有多台中继无人机一起飞行组成编队时，用户控制设备发送的遥控信号经过中继无人机编队依次转发至管线探测无人机接收，同时，管线探测无人机反馈的影像和各参数信号经过中继无人机编队依次转发至地面用户控制设备接收。
所述的无人机作为管线探测无人机使用时，首先接收中继无人机发来的遥控信号并在遥控信号的控制下进行飞行和采集地下管线实时影像数据，同时，将采集的实时影像和各参数数据反馈给中继无人机。
所述的地面用户控制设备的飞行控制系统需设计为可统一控制管线探测无人机和中继无人机编队的飞行模式：首先，地面用户控制设备发出的遥控信号通过各中继无人机依次传递给管线探测无人机，管线探测无人机在用户信号的遥控下进入管道；然后，用户通过观看管线探测无人机经中继无人机传输回来的实时视频影像继续手动遥控地下管线探测无人机的行进；同时，地面用户控制设备的飞行控制系统需记录下管线探测无人机的所有飞行轨迹；接下来，中继无人机编队按照飞行控制系统记录的管线探测无人机的飞行轨迹依次飞行进入管道；各无人机之间保持可以维持某一设定的信号阈值的对应的距离在地下管道中飞行；地下管线探测作业结束时，在飞行控制系统中设置无人机航拍影像的重合度数值，启动回收模式让所有无人机按飞行控制系统记录的管线探测无人机的飞行轨迹依次飞回；进一步的，所有无人机(管线探测无人机和中继无人机编队)按所设定重合度对应的飞行速率依次原路飞回并回收，同时，各无人机飞回途中所设定的重合度调整各自的拍摄角度并采集地下管线影像，这些采集影像自动储存在各自的储存卡中。
附图说明
图1为本发明的信号传输示意图。
其中，101-地面用户控制设备，102-管线探测无人机，103-中继无人机编队，104-地下管道，105-管线，106-遥控信号，107-影像和各参数信号。
图2为本发明无人机地下管线探测作业示意图。
其中，201-无人机起飞点/像控点，202-地面用户控制设备，203-管线探测无人机，204-中继无人机编队，205-地下管道，206-管线，207-拍摄范围。
图3为本发明无人机采集管线三维建模所需影像的拍摄方式示意图。
其中，301-无人机起飞点/像控点，302-地面用户控制设备，303-管线探测无人机，304-中继无人机编队，305-地下管道，306-管线，307-拍摄范围。
具体实施方式
下面，结合本发明附图说明一节中的实例附图对本发明的具体实施方式做进一步说明，本发明的实施方式包括但不限于下列实施例。
结合图1，地面用户控制设备101发出的遥控信号106通过中继无人机编队103依次传递给管线探测无人机102，以此控制管线探测无人机102在工作人员视线范围内的飞行。当管线探测无人机102进入地下管道104，管线探测无人机102的所采集的影像和各参数信号107通过中继无人机编队103依次传送回地面用户控制设备101，工作人员通过观察地面用户控制设备101屏幕上的由管线探测无人机102的所采集和发回的实时影像来手动控制管线探测无人机102在地下管道104中的飞行。与此同时，地面用户控制设备101记录管线探测无人机102的飞行轨迹数据，并将飞行轨迹数据分发给中继无人机编队103以指导各中继无人机按照管线探测无人机102的轨迹飞行。
结合图2，本发明进行地下管线探测作业时，首先将管线探测无人机203放置于地面无人机起飞点/像控点201，开启管线探测无人机203的闪光灯，设置管线探测无人机203的拍摄范围207为沿水平方向拍摄，中继无人机编队204暂时放置一旁。然后工作人员通过地面用户控制设备202手动控制管线探测无人机203飞入地下管道205；当管线探测无人机203进入地下管道205后，将中继无人机编队103的中继无人机依次放于地面无人机起飞点/像控点201，并让中继无人机编队103依次按已记录的管线探测无人机203的飞行轨迹进行飞行；用户通过观察管线探测无人机203经中继无人机编队204传回的实时影像来手动控制管线探测无人机203在地下管道205内的飞行姿态；进一步的，并按设定的信号阈值与管线探测无人机203及其他飞行的中继无人机保持一定距离间隔在地下管道205内飞行；进一步的，各无人机之间保持可以维持某一设定的信号阈值的对应的距离在地下管道中飞行。
结合图3，地下管线探测无人机303飞行至预设的地下管道305终点时，在地面用户控制设备302的飞行控制系统中设置航拍影像的重合度数值，启动回收模式即让管线探测无人机303和中继无人机编队304分别读取地下管线探测无人机303进入地下管道305时所记录的飞行轨迹，并按所设定重合度对应的飞行速率依次原路飞回并回收。进一步的，管线探测无人机303和中继无人机编队304在飞回途中按设定的重合度要求调节的摄像头角度和飞行速率，通过多无人机多拍摄范围307的拍摄方式实现地下管线306全方位拍摄。其中，管线探测无人机303和中继无人机编队304各自拍摄的地下管线306线状影像分别储存在各自的储存卡中，直至各无人机拍摄至无人机起飞点/像控点301并被回收时停止拍摄。
当无人机地下管线线状探测拍摄完毕，需利用测量仪器如GPS RTK测出起飞点/像控点的坐标。最后利用上述获取的地下管线线状影像和像控点坐标信息通过建模软件进行内业地下管线三维建模分析。
虽然结合附图描述了本发明的实施方式，但是本领域内熟练的技术人员可以在所附权利要求的范围内做出各种修改和变形。
Claims (3)
1.利用手动控制无人机探测地下管线线状的方法，其特征在于包括：地面用户控制设备、至少两台加装了信号中继器的无人机；
所述无人机作为中继无人机使用时，首先接收用户控制设备发送的遥控信号并转发给管线探测任务机，同时，中继无人机接收管线探测无人机反馈的影像和各参数信号并转发给用户控制设备；同样的，当有多台中继无人机一起飞行组成编队时，用户控制设备发送的遥控信号经过中继无人机编队依次转发至管线探测无人机接收，同时，管线探测无人机反馈的影像和各参数信号经过中继无人机编队依次转发至地面用户控制设备接收；
所述无人机作为管线探测无人机使用时，首先接收中继无人机发来的遥控信号并在遥控信号的控制下进行飞行和采集地下管线实时影像数据，同时，将采集的实时影像和各参数数据反馈给中继无人机。
2.如权利要求1所述的利用手动控制无人机探测地下管线线状的方法，其特征在于，无人机是具有储存卡功能的民用小型无人机；无人机的摄像头集成了闪光灯，并且摄像头可以自由倾斜和全方位调节拍摄角度；无人机的内部加装了信号中继器。
3.利用手动控制无人机探测地下管线线状三维建模分析方法，其特征在于，所述无人机探测结束开始飞回途中会按照用户控制设备中设定的重合度调节管线探测无人机和中继无人机编队的飞行速率和各无人机摄像头的拍摄角度，通过多无人机多拍摄范围的拍摄方式实现地下管线全方位拍摄，以解决后期三维建模分析所需航拍影像的重合度问题，实现后期地下管线三维建模分析。
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|---|---|---|---|---|
| CN112867093A (zh) * | 2020-12-17 | 2021-05-28 | 杭州微网通讯科技有限公司 | 一种在隧道或管道内用双链接技术进行无线通信的系统制作方法 |
| CN114167426A (zh) * | 2021-10-23 | 2022-03-11 | 上海惟堪建筑工程技术有限公司 | 基于无人机的地下管线测量及三维建模分析方法、装置及介质 |
| CN118011447A (zh) * | 2024-02-01 | 2024-05-10 | 惠州市自然资源规划勘测院 | 一种主动式rtk地下管线测量方法及系统 |
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- 2020-07-06 CN CN202010640953.XA patent/CN111984030A/zh active Pending
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