CN112486206A - 一种车载无人机智能巡检作业系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于无人机应用及控制领域，提供了一种车载无人机智能巡检作业系统及方法。其中，车载无人机智能巡检作业系统包括车载机巢箱体，其顶盖可自动启闭；闭合的顶盖作为无人机起降平台；车载机巢箱体内部划分成无人机设备舱和管理设备舱，无人机设备舱内收纳有无人机；管理设备舱内设有飞行管理系统，飞行管理系统与无人机相互通信；飞行监控系统，其安装在车载机巢箱体一侧，用于根据车辆姿态与无人机信息，自动跟踪无人机，实时对无人机飞行进行第三视角监控。

Description

一种车载无人机智能巡检作业系统及方法

技术领域

本发明属于无人机应用及控制领域，尤其涉及一种车载无人机智能巡检作业系统及方法。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

无人机是利用无线电遥控设备和自备的程序控制装置操纵的无人驾驶飞行器，可用于执行各种飞行任务。无人机执行任务过程中不受地面交通情况限制，不受道路环境约束，可以点对点的完成各种飞行任务，速度快，效率高，能够应对各种复杂的工作环境。如今，无人机已经广泛的被应用到监控、测绘、巡检、环境监测等多个领域。

无人机人工巡检方式需要专业的飞手操控无人机，巡检效率受飞手技术影响，且人工操作受飞手状态影响，不能保证飞手时刻状态良好不发生人为操作失误。固定式机场可实现无人机自动巡检，飞机飞行完全由飞行程序控制，无人工干预，不受飞手影响。但受无人机续航因素影响，巡检范围有限。分布式机场是在多地进行多个固定机场布置，虽可以解决巡检范围问题，但布置机场成本较高。

综上所述，发明人发现，无人机巡检的人工操作方案不能保证完全的安全稳定，固定式机场虽巡检稳定性较好，但巡检范围有限，分布式固定机场布置成本较高，导致无人机巡检受各种条件制约，难以普及应用。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供一种车载无人机智能巡检作业系统及方法，其可实现无人机自动巡检，解决无人机巡检需要专业飞手及巡检范围有限的问题。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明的第一个方面提供一种车载无人机智能巡检作业系统。

在一个或多个实施例中，一种车载无人机智能巡检作业系统，包括：

车载机巢箱体，其顶盖可自动启闭；闭合的顶盖作为无人机起降平台；车载机巢箱体内部划分成无人机设备舱和管理设备舱，无人机设备舱内收纳有无人机；管理设备舱内设有飞行管理系统，飞行管理系统与无人机相互通信；

飞行监控系统，其安装在车载机巢箱体一侧，用于根据车辆姿态与无人机信息，自动跟踪无人机，实时对无人机飞行进行第三视角监控。

本发明的第二个方面提供一种车载无人机智能巡检作业系统的工作方法。

在一个或多个实施例中，一种车载无人机智能巡检作业系统的工作方法，包括：

车辆到达巡检预定地点，选取好停车位置，获取车辆姿态信息及位置信息信息并进行记录，同时确认当前车辆姿态是否符合起飞要求；

使用飞行管理系统确定无人机巡检飞行任务，取出无人机，放置于车载机巢箱体顶盖位置，启动任务，无人机开始自主飞行执行巡检任务；

飞行监控系统自动跟踪无人机，实时对无人机飞行进行第三视角监控。

本发明的有益效果是：

1、提出了一种车载无人机机巢智能巡检技术，研制了相关系统，通过设计内设有多台无人机储藏位、电池充电箱及无人机巡检智能控制系统的车载式无人机机巢，解决了无人机普遍续航时间短及固定机巢巡检范围有限的问题，实现了无人机自动化巡检，降低了无人机巡检成本，提高了无人机巡检效率及巡检任务执行准确性。

2、设计了多无人机并发自主执行任务的控制技术，通过控制程序控制无人机自主起降并执行巡检任务，无人机实时返回巡检数据，控制系统自主根据无人机状态数据控制无人机降落顺序，实现了后台对多台无人机同时执行巡检任务的监控与管理，管理系统自主进行多台无人机的任务协调及降落功能，降低了无人机部署成本，提高了无人机自主巡检执行任务的机动性。

附图说明

构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1是本发明实施例的车载无人机智能巡检作业系统结构示意图；

图2是本发明实施例的车载机巢箱体内部结构示意图；

图3是本发明实施例的支撑机构示意图；

图4是本发明实施例的车载无人机智能巡检作业系统的工作方法流程图；

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

在本发明中，术语如“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“侧”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，只是为了便于叙述本发明各部件或元件结构关系而确定的关系词，并非特指本发明中任一部件或元件，不能理解为对本发明的限制。

本发明中，术语如“固接”、“相连”、“连接”等应做广义理解，表示可以是固定连接，也可以是一体地连接或可拆卸连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的相关科研或技术人员，可以根据具体情况确定上述术语在本发明中的具体含义，不能理解为对本发明的限制。

参照图1，本实施例的车载无人机智能巡检作业系统，包括：

车载机巢箱体，其顶盖1可自动启闭；闭合的顶盖作为无人机起降平台；车载机巢箱体内部划分成无人机设备舱和管理设备舱，无人机设备舱内收纳有无人机；管理设备舱内设有飞行管理系统，飞行管理系统与无人机相互通信；

飞行监控系统，其安装在车载机巢箱体一侧，用于根据车辆姿态与无人机信息，自动跟踪无人机，实时对无人机飞行进行第三视角监控。

在具体实施中，所述飞行监控系统包括监控立杆及位于立杆顶端的监控云台3，所述监控云台可全方位自由旋转，具备变焦镜头。

在具体实施中，车载机巢箱体上还设置有控制按钮2，用来开启顶盖1。

车载机巢箱体上还设置有检修舱盖4，检修舱盖4打开后可用于检修管理设备舱内的设备。

其中，车载机巢箱体整体做防水处理，无人机起降平台设有无人机降落引导红外灯，红外灯工作时以固定频率闪烁，确保无人机正确识别，所述红外灯在无人机降落过程中用作降落过程的无人机降落引导。

所述飞行管理系统还与后台控制设备相连，后台控制设备安装在车座后侧。

如图3所示，后台控制设备通过支撑机构与车座固定连接；支撑机构包括卡扣5、连接杆6、支架底座7、支架8和夹具9，卡扣5卡设在车座上，卡扣5通过连接杆6与支架底座7相连，支架底座7上连接有支架8，支架8两端设置有夹具9，夹具用于固定后台控制设备。

如图2所示，所述无人机设备舱内设置有用于收纳无人机的固定底座26、无人机电池充电箱27及无人机遥控器安装位25。

无人机设备舱内可容纳一个或两个无人机，可根据实际情况来具体设置。

其中，无人机收纳固定底座用于在不执行任务时收纳无人机，由金属外壳和泡沫内衬组成，无人机放置在泡沫内衬上，用魔术贴进行固定，保证无人机在运输等过程中固定牢固，不会造成无人机损坏。

无人机电池充电箱固定在无人机设备舱内部，用于给备用无人机电池充电，可同时对4组无人机电池进行充电，保证无人机续航时间。

无人机遥控器连接天线，并与飞行控制管理系统相连，用于无人机自动执行任务时与无人机进行通讯及自动控制无人机飞行。

如图2所示，管理设备舱内存放智能巡检作业系统的各类管理设备，包括电源管理系统22、飞行控制管理系统21、网络系统24、车辆姿态检测系统23。

其中，电源管理系统22从车辆电瓶取电，经调压后为整个车载无人机智能巡检作业系统供电。

飞行控制管理系统21由计算机及控制管理软件组成，计算机与网络系统相连，可实时发送巡检数据返回数据中心；计算机与后台控制设备相连，作业人员可从后台通过无人机飞行管理系统直接观察及控制无人机执行任务。

网络系统24，包括交换机和4G路由器；交换机与无人机飞行管理系统飞行监控系统均相连，为其他设备提供相互的网络通讯，通过4G路由器可实时传送巡检数据返回控制中心。

车辆姿态检测系统23用于监测车辆姿态信息并传送至飞行监控系统。车辆姿态检测系统包括车辆定位装置、车辆方向装置及车辆倾角测量装置组成，车辆定位装置和车辆方向装置测量得到的数据用于计算车辆与无人机的实时相对位置，车辆倾角测量装置用于检测车辆停靠位置是否满足无人机稳定降落要求，在不满足时对后台发出警告。

如图4所示，本实施例的车载无人机智能巡检作业系统的工作方法，包括：

车辆到达巡检预定地点，选取好停车位置，获取车辆姿态信息及位置信息信息并进行记录，同时确认当前车辆姿态是否符合起飞要求；

使用飞行管理系统确定无人机巡检飞行任务，取出无人机，放置于车载机巢箱体顶盖位置，启动任务，无人机开始自主飞行执行巡检任务；

飞行监控系统自动跟踪无人机，实时对无人机飞行进行第三视角监控。

无人机执行完巡检任务时，发出返航请求，飞行管理系统获取无人机当前飞行情况，对于多个无人机，综合无人机任务完成情况、当前位置信息及剩余飞行时间因素，做出降落顺序仲裁。

飞行管理系统检测车辆姿态位置信息及机巢状态信息，确认各项信息符合降落标准，与准备降落的无人机进行降落信息数据同步后，对无人机发出返航降落流程命令，同时通知操作人员无人机返航信息。

具体地，在无人机降落的过程中，无人机根据机巢位置信息飞行至机巢上空，无人机从GPS导航模式切换至视觉导航模式，无人机监控云台向下转动，识别设置于无人机机巢箱盖上的红外线灯，红外线灯通过固定频率的闪烁保证无人机识别正确，无人机降落过程中根据红外线灯在视野中的位置变化，不断的调整飞行姿态，保证无人机可以准确的降落在机巢顶盖位置。

降落完成后回收无人机，将无人机固定在机巢内无人机收纳座内，完成后返回车内，启动换电流程，完成对无人机电池的更换，电池更换完成后，车载机巢箱体顶盖自动关闭。

对于多个无人机，重复执行上述降落流程即可。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种车载无人机智能巡检作业系统，其特征在于，包括：

车载机巢箱体，其顶盖可自动启闭；闭合的顶盖作为无人机起降平台；车载机巢箱体内部划分成无人机设备舱和管理设备舱，无人机设备舱内收纳有无人机；管理设备舱内设有飞行管理系统，飞行管理系统与无人机相互通信；

飞行监控系统，其安装在车载机巢箱体一侧，用于根据车辆姿态与无人机信息，自动跟踪无人机，实时对无人机飞行进行第三视角监控。

2.如权利要求1所述的车载无人机智能巡检作业系统，其特征在于，所述飞行管理系统还与后台控制设备相连，后台控制设备安装在车座后侧。

3.如权利要求2所述的车载无人机智能巡检作业系统，其特征在于，后台控制设备通过支撑机构与车座固定连接；支撑机构包括卡扣、连接杆、支架底座、支架和夹具，卡扣卡设在车座上，卡扣通过连接杆与支架底座相连，支架底座上连接有支架，支架两端设置有夹具，夹具用于固定后台控制设备。

4.如权利要求1所述的车载无人机智能巡检作业系统，其特征在于，所述无人机设备舱内设置有用于收纳无人机的固定底座、无人机电池充电箱及无人机遥控器安装位。

5.如权利要求1所述的车载无人机智能巡检作业系统，其特征在于，所述管理设备舱内还设有电源管理系统，其从车辆电瓶取电，经调压后为整个车载无人机智能巡检作业系统供电。

6.如权利要求1所述的车载无人机智能巡检作业系统，其特征在于，所述管理设备舱内还设有网络系统，所述网络系统与飞行管理系统和飞行监控系统均相连，用于巡检或监控数据的实时传输。

7.如权利要求1所述的车载无人机智能巡检作业系统，其特征在于，所述管理设备舱内还设有车辆姿态检测系统，其用于监测车辆姿态信息并传送至飞行监控系统。

8.如权利要求1所述的车载无人机智能巡检作业系统，其特征在于，所述飞行监控系统包括监控立杆及位于立杆顶端的监控云台，所述监控云台可全方位自由旋转，具备变焦镜头。

9.一种如权利要求1-8中任一项所述的车载无人机智能巡检作业系统的工作方法，其特征在于，包括：

车辆到达巡检预定地点，选取好停车位置，获取车辆姿态信息及位置信息信息并进行记录，同时确认当前车辆姿态是否符合起飞要求；

使用飞行管理系统确定无人机巡检飞行任务，取出无人机，放置于车载机巢箱体顶盖位置，启动任务，无人机开始自主飞行执行巡检任务；

飞行监控系统自动跟踪无人机，实时对无人机飞行进行第三视角监控。

10.如权利要求9所述的车载无人机智能巡检作业系统的工作方法，其特征在于，无人机执行完巡检任务时，发出返航请求，飞行管理系统获取无人机当前飞行情况，对于多个无人机，综合无人机任务完成情况、当前位置信息及剩余飞行时间因素，做出降落顺序仲裁；

或

飞行管理系统检测车辆姿态位置信息及机巢状态信息，确认各项信息符合降落标准，与准备降落的无人机进行降落信息数据同步后，对无人机发出返航降落流程命令，同时通知操作人员无人机返航信息；

或

降落完成后回收无人机，将无人机固定在机巢内无人机收纳座内，完成后返回车内，启动换电流程，完成对无人机电池的更换，电池更换完成后，车载机巢箱体顶盖自动关闭。

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