CN113264183A - 一种基于民用无人机的工程勘察方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于民用无人机的工程勘察设备，所述民用无人机的工程勘察装置包括：无人机本体、支撑结构、螺旋桨、控制站、固定结构、减震结构：所述无人机本体包括勘察地形模块、导航定位模块、文本图像识别模块、飞行控制模块、影像导入模块、影像生成模块、电源模块，本发明快速对工程范围内场地进行详细采集数据以及地质环境，代替人工现场勘察，解决速度慢、勘察不够全面、局部地区人员无法到达勘察结果即为一片空白等问题。同时操作简单，费用较小的完后施工前勘察。

Description

一种基于民用无人机的工程勘察方法

技术领域

本发明涉及无人机的工程勘察技术领域，尤其涉及一种基于民用无人机的工程勘察方法。

背景技术

随着社会的发展，基建方面不断的进行建设以供生产需求，对于一个新场地施工首先需要对工程范围内场地进行详细、反复地测量，查明施工场地及周围是否具备施工条件，是否存在不稳定因素可能将来会影响施工进度，及工程潜在的施工重难点，但由于此项工作任务又很繁重，一味地追求进度对现场勘察不够详细又会无法避免环境因素对施工的影响，对于隐蔽的施工重难点不能及时发现导致不能提前准备施工预案，这导致了勘察工作是一项进度与质量难以平衡的工作。

目前绝大多数施工单位均选择人工测量的方式对施工范围进行勘察，这需要测量人员走遍施工范围内每一处角落，使用测量仪器逐点采集，后期还需内业整理绘图等工作，这就将面临人工速度慢、勘察不够全面、局部地区人员无法到达勘察结果即为一片空白等问题。

同时个别使用单位因工程范围较大，采用雇佣专业测量公司进行航摄测量，此方法虽可快速完成勘察工作，但花费较大，且后续工程范围发现变化需重新雇佣测量公司进行航摄。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中以下缺点，个别使用单位因工程范围较大，采用雇佣专业测量公司进行航摄测量，此方法虽可快速完成勘察工作，但花费较大，且后续工程范围发现变化需重新雇佣测量公司进行航摄，而提出的一种基于民用无人机的工程勘察方法。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种基于民用无人机的工程勘察方法，所述民用无人机的工程勘察装置包括：无人机本体、支撑结构、螺旋桨、控制站、固定结构、减震结构：

所述无人机本体包括勘察地形模块、导航定位模块、文本图像识别模块、飞行控制模块、影像导入模块、影像生成模块、电源模块；

所述支撑结构安装在所述无人机本体下侧，所述支撑结构包括支撑臂、行走轮，两个所述支撑臂分别铰接在所述无人机本体下表面两端，所述行走轮分为两组，每组所述行走轮数目为两个，每两个所述行走轮分别转动连接在所述支撑臂底端；

所述固定结构包括安装腔、伸缩腔，所述安装腔固定连接在所述无人机本体下端，所述伸缩腔固定连通在所述安装腔下侧面中心处；

所述减震结构包括连接杆、弹簧，两个所述连接杆分别水平贯穿安装腔两侧壁上，且所述连接杆一端铰接在所述支撑臂上，两个所述弹簧分别固定连接在所述安装腔内，所述弹簧另一端固定连接在所述连接杆上。

优选的，所述勘察地形模块包括外摄像头、信号传输导线，所述外摄像头用于对所述地形图片采集，所述信号传输导线用于对所述外摄像头进行采集信息得传输。

优选的，所述导航定位模块包括雷达，所述雷达固定连接在所述无人机本体上端。

优选的，所述文本图像识别模块包括文本识别传输线、识别摄像头，所述识别摄像头固定连接在所述无人机本体内部。

优选的，所述飞行控制模块包括传感器、机载计算机，所述传感器固定安装在所述无人机本体外侧壁上，所述机载计算机与所述传感器电性连接。

优选的，所述影像导入模块包括连接口、储存器，所述连接口设置在无人机本体外表面，所述连接有与所述储存器电性连接。

优选的，所述电源模块包括锂电池、太阳能电板，所述锂电池与所述太阳能电板均固定连接在所述无人机本体外表面，所述所述锂电池与所述太阳能电板之间电性连接。

优选的，所述连接杆其中一端固定连接有拉绳，所述拉绳穿过所述伸缩腔上侧壁，且固定连接所述伸缩腔底端。

优选的，所述影像导入模块与所述影像生成模块之间相互电性连接。

优选的，其勘察方法，包括以下步骤：

S1:首先将施工范围内的设计图以及控制点导入控制站内进行而核对信息，并进行坐标的校正；

S2:控制点核对正确后，在施工范围附近，且不易受施工影响的多点位置处建立起不易过于接近直线的航飞控制点，用于无人机的精准使用，同时航飞控制点应便于识别；

S3:在使用无人机通过雷达导航定位系统进行飞行，同时连接无人机上的锂电池电性连接无人机以及外摄像头等工作元件，在施工范围拍摄及数据采集时，通过控制站对无人机上传感器进行控制，使得航飞速度达到稳定且不易过快，同时保持一定的飞行高度控制，达到位于无人机下端的外摄像头进行稳定拍摄的效果，其拍摄影像要保证影像重叠率 50%以上，并保存入储存器内；

S4:通过控制站将无人机上所采集的影像通过将外部数据线连接连接口，将储存器内的数据进行影像导出，并生成影像图片进行刺点，需要至少三个控制点，每个控制点至少在三张影像上刺出，刺点完成后，进行对控制点的校正，校正准确后对通过文本图像识别模块进行对影像的生成；

S5:将航拍影视图像导入奥维影像内，在导入时可使用TIF影像自带坐标信息，同时更方便的进行刺点校正，将航摄影像叠镶嵌加于卫星图上，检查是否存在影像错位；

S6：最后通过多图层切换，可以直观的看到施工中每一阶段的变化，将DWG图纸进行导入影像生成模块内，可将图纸叠加于影像上，直观的发现施工范围内的障碍物以及其位置，侵占工程范围情况等信息,同时对于已完工工程也可将CAD叠加，进行已完工程的复核。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、在拍摄采集完成后，控制无人机进行在航飞控制点降落，在无人机本体重力下具有向下移动的趋势，使得两个支撑臂相互远离，并分别拉动两个连接杆相互远离并挤压弹簧，从而达到通过弹簧的挤压达到对无人机落地时起到缓冲减震作用，同时在两个连接杆相互远离时拉动拉绳，由于拉绳另一端固定连接在伸缩腔的底端，使得伸缩腔收缩，同时外摄像头固定在伸缩腔的底端，从而达到在无人机落地时外摄像头上移，能够对外摄像头起到保护作用。

2、在使用无人机通过雷达导航定位系统进行飞行，在施工范围拍摄及数据采集时，通过控制站对无人机上传感器进行控制，使得航飞速度达到稳定且不易过快，同时保持一定的飞行高度控制，达到位于无人机下端的外摄像头进行稳定拍摄的效果，并保存入储存器内，摄，由于奥维图像更新较慢，将航拍影像导入便可得到最新的施工范围实时影像，进行更准确的判断真实现场环境，从而能够实现快速对工程范围内场地进行详细采集数据以及地质环境，代替人工现场勘察，解决速度慢、勘察不够全面、局部地区人员无法到达勘察结果即为一片空白等问题。同时操作简单，费用较小的完后施工前勘察。

附图说明

图1为本发明提出的一种基于民用无人机的工程勘察方法的部分立体结构示意图；

图2为本发明提出的一种基于民用无人机的工程勘察方法的正面结构示意图；

图3为本发明图2中A处结构放大图；

图4为本发明图2中B处结构放大图。

图中：1无人机本体、2支撑结构、21支撑臂、22行走轮、3螺旋桨、4控制站、5固定结构、51安装腔、52伸缩腔、6减震结构、61连接杆、62弹簧、7勘察地形模块、71外摄像头、72信号传输导线、8导航定位模块、81雷达、9文本图像识别模块、91文本识别传输线、92识别摄像头、10飞行控制模块、101传感器、102机载计算机、11影像导入模块、111连接口、112储存器、12影像生成模块、13电源模块、131锂电池、132太阳能电板、14拉绳。

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。

参照图1-4，一种基于民用无人机的工程勘察设备，民用无人机的工程勘察装置包括：无人机本体1、支撑结构2、螺旋桨3、控制站4、固定结构5、减震结构6，使得支撑结构2对无人机本体1进行落地支撑，螺旋桨3连接锂电池131从而产生旋转，供无人机本体1航行。

无人机本体1包括勘察地形模块7、导航定位模块8、文本图像识别模块9、飞行控制模块10、影像导入模块11、影像生成模块12、电源模块13，电源模块13包括锂电池131、太阳能电板132，锂电池131与太阳能电板132均固定连接在无人机本体1外表面，锂电池131与太阳能电板132之间电性连接，通过太阳能电板132对锂电池131进行持续供电，从而锂电池131能够有足够的电对无人机本体1以及内部元件进行供电，达到勘察与飞行，飞行控制模块10包括传感器101，机载计算机102，传感器101固定安装在无人机本体1外侧壁上，机载计算机102与传感器101电性连接，通过控制站4便可发出信号对传感器101进行传输，通过传感器101电性连接机在计算机102达到对无人机的飞行控制，勘察地形模块7包括外摄像头71、信号传输导线72，外摄像头71用于对所述地形图片采集，信号传输导线72用于对外摄像头71进行采集信息得传输，导航定位模块8包括雷达81，雷达81固定连接在无人机本体1上端，使得在导航定位模块8内的雷达81电性连接锂电池131，使得无人机能够根据导航定位模块8飞行到预定的航飞控制点，以及从航飞控制点飞行。

图像时别模块9包括文本识别传输线91，识别摄像头92，识别摄像头92固定连接在无人机本体1内部，使得通过控制站4内的外部电脑将数据线插入连接口111内经过影像导入模块11进行数据的导出，并生成影像图片进行刺点，需要至少三个控制点，每个控制点至少在三张影像上刺出，刺点完成后，进行对控制点的校正，校正准确后对通过文本图像识别模块9进行对影像的生成，影像导入模块11包括连接口111、储存器112，连接口111设置在无人机本体1外表面，连接口111与储存器112电性连接，同时通过控制站4内的外部电脑将数据线插入连接口111内经过影像导入模块11进行数据的导入，即航拍影视图像导入奥维影像内，在导入时可使用TIF影像自带坐标信息，同时更方便的进行刺点校正，将航摄影像叠镶嵌加于卫星图上，检查是否存在影像错位，影像导入模块11与影像生成模块12之间相互电性连接，同时外部电脑将数据线插入连接口111能够进行影像导入模块12，将DWG图纸进行导入影像生成模块12内，可将图纸叠加于影像上，直观的发现施工范围内的障碍物以及其位置，侵占工程范围情况等信息,同时对于已完工工程也可将CAD叠加，进行已完工程的复核。

支撑结构2安装在无人机本体1下侧，支撑结构2包括支撑臂21，行走轮22，两个支撑臂21分别铰接在无人机本体2下表面两端，行走轮22分为两组，每组行走轮22数目为两个，每两个行走轮22分别转动连接在支撑臂21底端，两个支撑臂21呈八字型设置，支撑臂21下端两侧均转动连接有行走轮22，从而达到通过支撑臂21对上端的无人机本体1形成支撑装置。

固定结构5包括安装腔51，伸缩腔52，安装腔51固定连接在无人机本体1下端，伸缩腔52固定连通在安装腔51下侧面中心处，固定部件，固定结构适用于对减震结构的安装使用，同时外摄像头71固定连接在伸缩腔51的下端，达到固定拍摄的效果。

减震结构6包括连接杆61、弹簧62，两个连接杆61分别水平贯穿安装腔51两侧壁上，且连接杆61一端铰接在支撑臂21上，两个弹簧62分别固定连接在安装腔51内，弹簧62另一端固定连接在连接杆61上，使得在无人机本体1落地瞬间，依靠自身重力及惯性具有向下移动的趋势时，两个支撑臂21相互远离，并分别拉动两个连接杆61相互远离，在两个连接杆61相互远离的同时挤压弹簧62，从而达到通过弹簧61的挤压达到对无人机落地时起到缓冲减震作用，连接杆6其中一端固定连接有拉绳14，所拉绳14穿过伸缩腔52上侧壁，且固定连接伸缩腔52底端，使得在两个连接杆61相互远离时，拉动拉绳14，由于拉绳14另一端固定连接在伸缩腔52的底端，使得伸缩腔52收缩，同时外摄像头71固定在伸缩腔52的底端，从而达到在无人机落地时外摄像头71上移，能够对外摄像头71起到保护作用。

根据权利要求1-9所述的一种基于民用无人机的工程勘察方法包括以下步骤：

S1:首先将施工范围内的设计图以及控制点导入控制站4内进行而核对信息，并进行坐标的校正；使得能够对施工范围内的图纸以及控制点进行核对，来确定飞行范围；

S2:控制点核对正确后，在施工范围附近，且不易受施工影响的多点位置处建立起不易过于接近直线的航飞控制点，用于无人机的精准使用，同时航飞控制点应便于识别，通过多个航飞控制点能够有利于保证无人机的飞行以免失去基准点，而造成数据采集的误差；

S3:在使用无人机通过雷达81导航定位系统进行飞行，同时连接无人机上的锂电池131电性连接无人机以及外摄像头71等工作元件，在施工范围拍摄及数据采集时，通过控制站4对无人机上传感器101进行控制，使得航飞速度达到稳定且不易过快，同时保持一定的飞行高度控制，达到位于无人机下端的外摄像头71进行稳定拍摄的效果，其拍摄影像要保证影像重叠率 50%以上，并保存入储存器112内，通过控制飞行高度以及稳定性来对数据采集的实现更准确的拍摄；

S4:通过控制站4将无人机上所采集的影像通过将外部数据线连接连接口111，将储存器112内的数据进行影像导出，并生成影像图片进行刺点，需要至少三个控制点，每个控制点至少在三张影像上刺出，刺点完成后，进行对控制点的校正，校正准确后对通过文本图像识别模块9进行对影像的生成，通过将储存下来的数据进行影像生成，进行控制点的刺点；

S5:将航拍影视图像导入奥维影像内，在导入时可使用TIF影像自带坐标信息，同时更方便的进行刺点校正，将航摄影像叠镶嵌加于卫星图上，检查是否存在影像错位，由于奥维图像更新较慢，将航拍影像导入便可得到最新的施工范围实时影像，进行更准确的判断真实现场环境；

S6：最后通过多图层切换，可以直观的看到施工中每一阶段的变化，将DWG图纸进行导入影像生成模块12内，可将图纸叠加于影像上，直观的发现施工范围内的障碍物以及其位置，侵占工程范围情况等信息,同时对于已完工工程也可将CAD叠加，进行已完工程的复核，从而能够快速的将内业绘图与外业采集进行结合，达到施工前的准确现场信息。

本发明中，在日照条件较好时，通过无人机本体1上的太阳能电板132持续对锂电池131提供电量，以保证无人机本体1以及内部电性连接的工作元件电量的充足，将螺旋桨3以及导航定位模块8内的雷达81电性连接锂电池131，使得无人机能够根据导航定位模块8飞行到预定的航飞控制点，以及从航飞控制点飞行，由于外摄像头71电性连接锂电池131能够在随着无人机本体1飞行时，通过控制站4对无人机上传感器101进行控制，将信号传入到机在计算机102内，使得控制无人机的航飞速度达到稳定且不易过快，同时保持一定的飞行高度控制，从而对施工范围进行实时拍摄以及影像采集，采集的数据经过传输导线72，将数据保存到储存器112内。

在拍摄采集完成后，控制无人机进行在航飞控制点降落，在降落时行走轮22首先着地，在无人机本体1重力下具有向下移动的趋势，由于两个支撑臂21与无人机本体1的铰接，使得两个支撑臂21相互远离，并分别拉动两个连接杆61相互远离，在两个连接杆61相互远离的同时挤压弹簧62，从而达到通过弹簧61的挤压达到对无人机落地时起到缓冲减震作用，同时在两个连接杆61相互远离时，拉动拉绳14，由于拉绳14另一端固定连接在伸缩腔52的底端，使得伸缩腔52收缩，同时外摄像头71固定在伸缩腔52的底端，从而达到在无人机落地时外摄像头71上移，能够对外摄像头71起到保护作用。

通过控制站4内的外部电脑将数据线插入连接口111内经过影像导入模块11进行数据的导出，并生成影像图片进行刺点，需要至少三个控制点，每个控制点至少在三张影像上刺出，刺点完成后，进行对控制点的校正，校正准确后对通过文本图像识别模块9进行对影像的生成，同时可以航拍影视图像导入奥维影像内，在导入时可使用TIF影像自带坐标信息，同时更方便的进行刺点校正，将航摄影像叠镶嵌加于卫星图上，检查是否存在影像错位，同时外部电脑将数据线插入连接口111能够进行影像导入模块12，将DWG图纸进行导入影像生成模块12内，可将图纸叠加于影像上，直观的发现施工范围内的障碍物以及其位置，侵占工程范围情况等信息,同时对于已完工工程也可将CAD叠加，进行已完工程的复核。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于民用无人机的工程勘察设备，其特征在于，所述民用无人机的工程勘察装置包括：无人机本体（1）、支撑结构（2）、螺旋桨（3）、控制站（4）、固定结构（5）、减震结构（6）；

所述无人机本体（1）包括勘察地形模块（7）、导航定位模块（8）、文本图像识别模块（9）、飞行控制模块（10）、影像导入模块（11）、影像生成模块（12）、电源模块（13）；

所述支撑结构（2）安装在所述无人机本体（1）下侧，所述支撑结构（2）包括支撑臂（21）、行走轮（22），两个所述支撑臂（21）分别铰接在所述无人机本体（1）下表面两端，所述行走轮（22）分为两组，每组所述行走轮（22）数目为两个，每两个所述行走轮（22）分别转动连接在所述支撑臂（21）底端；

所述固定结构（5）包括安装腔（51）、伸缩腔（52），所述安装腔（51）固定连接在所述无人机本体（1）下端，所述伸缩腔（52）固定连通在所述安装腔（51）下侧面中心处；

所述减震结构（6）包括连接杆（61）、弹簧（62），两个所述连接杆（61）分别水平贯穿安装腔（51）两侧壁上，且所述连接杆（61）一端铰接在所述支撑臂（21）上，两个所述弹簧（62）分别固定连接在所述安装腔（51）内，所述弹簧（62）另一端固定连接在所述连接杆（61）上。

2.根据权利要求1所述的一种基于民用无人机的工程勘察设备，其特征在于,所述勘察地形模块（7）包括外摄像头（71）、信号传输导线（72），所述外摄像头（71）用于对所述地形图片采集，所述信号传输导线（72）用于对所述外摄像头（71）进行采集信息得传输。

3.根据权利要求1所述的一种基于民用无人机的工程勘察设备，其特征在于，所述导航定位模块（8）包括雷达（81），所述雷达（81）固定连接在所述无人机本体（1）上端。

4.根据权利要求1所述的一种基于民用无人机的工程勘察设备，其特征在于，所述文本图像识别模块（9）包括文本识别传输线（91）、识别摄像头（92），所述识别摄像头（92）固定连接在所述无人机本体（1）内部。

5.根据权利要求1所述的一种基于民用无人机的工程勘察设备，其特征在于，所述飞行控制模块（10）包括传感器（101）、机载计算机（102），所述传感器（101）固定安装在所述无人机本体（1）外侧壁上，所述机载计算机（102）与所述传感器（101）电性连接。

6.根据权利要求1所述的一种基于民用无人机的工程勘察设备，其特征在于，所述影像导入模块（11）包括连接口（111）、储存器（112），所述连接口（111）设置在无人机本体（1）外表面，所述连接口（111）与所述储存器（112）电性连接。

7.根据权利要求1所述的一种基于民用无人机的工程勘察设备，其特征在于，所述电源模块（13）包括锂电池（131）、太阳能电板（132），所述锂电池（131）与所述太阳能电板（132）均固定连接在所述无人机本体（1）外表面，所述锂电池（131）与所述太阳能电板（132）之间电性连接。

8.根据权利要求1所述的一种基于民用无人机的工程勘察设备，其特征在于，所述连接杆（61）其中一端固定连接有拉绳（14），所述拉绳（14）穿过所述伸缩腔（52）上侧壁，且固定连接所述伸缩腔（52）底端。

9.根据权利要求1所述的一种基于民用无人机的工程勘察设备，其特征在于，所述影像导入模块（11）与所述影像生成模块（12）之间相互电性连接。

10.根据权利要求1-9所述的一种基于民用无人机的工程勘察方法包括以下步骤：

S1:首先将施工范围内的设计图以及控制点导入控制站（4）内进行而核对信息，并进行坐标的校正；

S2:控制点核对正确后，在施工范围附近，且不易受施工影响的多点位置处建立起不易过于接近直线的航飞控制点，用于无人机的精准使用，同时航飞控制点应便于识别；

S3:在使用无人机通过雷达（81）导航定位系统进行飞行，同时连接无人机上的锂电池（131）电性连接无人机以及外摄像头（71）等工作元件，在施工范围拍摄及数据采集时，通过控制站（4）对无人机上传感器（101）进行控制，使得航飞速度达到稳定且不易过快，同时保持一定的飞行高度控制，达到位于无人机下端的外摄像头（71）进行稳定拍摄的效果，其拍摄影像要保证影像重叠率 50%以上，并保存入储存器（112）内；

S4:通过控制站（4）将无人机上所采集的影像通过将外部数据线连接连接口（111），将储存器（112）内的数据进行影像导出，并生成影像图片进行刺点，需要至少三个控制点，每个控制点至少在三张影像上刺出，刺点完成后，进行对控制点的校正，校正准确后对通过文本图像识别模块（9）进行对影像的生成；

S5:将航拍影视图像导入奥维影像内，在导入时可使用TIF影像自带坐标信息，同时更方便的进行刺点校正，将航摄影像叠镶嵌加于卫星图上，检查是否存在影像错位；

S6：最后通过多图层切换，可以直观的看到施工中每一阶段的变化，将DWG图纸进行导入影像生成模块（12）内，可将图纸叠加于影像上，直观的发现施工范围内的障碍物以及其位置，侵占工程范围情况等信息,同时对于已完工工程也可将CAD叠加，进行已完工程的复核。

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