CN113790668A - 一种基于多旋翼无人机的智能货物测量系统 - Google Patents

一种基于多旋翼无人机的智能货物测量系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于多旋翼无人机的货物智能测量系统，硬件部分包括多旋翼无人机、控制模块、RFID模块、OpenMV模块、UWB机载模块、UWB基站、4G通信模块和遥控终端八部分；软件部分为货物体积智能测量程序，包括OpenMV模块对货物体积的测量程序、无人机实现自主测量控制程序；基于本发明的测量系统，用户只需通过输入作业起始点和作业结束点坐标，多旋翼无人机就能够自主完成对各类货物的搜索、标签信息的读取以及体积测量数据存入标签等；基于多旋翼无人机的货物智能测量系统能够实现作业流程自主化、智能化，为企业提供一种智能仓储测量的解决方案。

Description

一种基于多旋翼无人机的智能货物测量系统
技术领域
本发明涉及无人机应用领域，具体涉及一种基于多旋翼无人机的智能货物测量系统。
背景技术
随着我国无人机行业的快速发展，无人机在仓储领域的运用也愈加广泛，如货物搬运、货物测量、货物检测等。因现有货物入库测量环节主要依靠传送带运输，用无人机实现对货物的入库测量是目前非常有优势的一种方式，用无人机代替耗能高、占地面积大的传送带也将成为未来趋势。
然而，现有的仓储无人机主要应用于测量多个目标物体之间的间隔或者是扫描读取货物信息，缺乏系统性的操作，无人机很难在仓储领域中进行成体系的运作，特别是在货物的测量检测上，无人机很难自主独立完成从货物信息读取到测量再到测量信息录入整个测量检测环节，而需依靠通信模块与本机之外的固定式设备或机器人传输测量信息，以实现整个测量工作。
现有的仓储无人机功能过于单一，仅通过RFID模块来实现对货物的信息读取或录入，或者通过传感器检测货物与货物的距离。而现有的货物体积测量与录入主要依靠传送带结合三维相机和固定式RFID实现对货物的测量和写入。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于多旋翼无人机的智能货物测量系统，解决现有仓储无人机作业流程不够系统化，不能独立完成对货物实现信息读取、体积测量、测量信息录入货物信息整个测量环节的问题。
为了实现上述任务，本发明采用以下技术方案：
一种基于多旋翼无人机的智能货物测量系统，包括UWB基站、遥控终端、多旋翼无人机，以及搭载在所述多旋翼无人机上的控制模块、RFID模块、OpenMV模块、UWB机载模块、4G通信模块，其中：
多旋翼无人机采用四旋翼无人机；
控制模块为中心控制单元，所述RFID模块、OpenMV模块通过USB口实现与树莓派的通信，UWB机载模块、4G模块、多旋翼无人机的飞控三部分通过USB转ttl模块与控制模块相连；各模块获得的信息，包括实时位置、工作起始点坐标、工作结束点坐标、OpenMV模块发送的标志位和体积测量结果、RFID模块发送的标志位和读取的标签信息通过串口发送至控制模块中，由控制模块进行处理、整合；
RFID模块由RFID读写器、电子标签和外置天线组成；其中电子标签粘贴于各类货物上，用来存储货物信息，且该标签规格统一；RFID模块具有三种功能：辅助探测货物、读取货物信息和写入货物测量信息；在辅助探测货物上，当OpenMV模块开始作业时，RFID也开始对范围内的电子标签进行探测，当RFID模块读取到附近有电子标签信号时，向控制模块发送标志位“0”；在同一位置可能出现RFID模块探测到多个电子标签而OpenMV模块未识别到白色矩形的情况时，通过OpenMV模块的标志位和RFID模块的标志位之间的预设关系来确定是否探测到货物以及对多旋翼无人机进行相应控制；当OpenMV模块识别到长方体或圆柱体货物时，RFID模块中将产生一个或多个电子标签信息，此时，RFID模块选择强度最强的电子标签作为目标标签，读取该标签的信息并发送给控制模块，完成读取货物信息任务；当完成货物体积测量后，RFID读写器将控制模块中更新的新数据，包括电子标签原有数据和测量的电子标签的体积信息存入至货物的电子标签中，从而实现写入货物信息的功能；
OpenMV模块用于实现寻找货物和对货物进行体积测量；在寻找货物时，首先是OpenMV模块实时检测视野中是否有白色矩形，当识别到白色矩形后，OpenMV模块发送标志位“a”给控制模块，控制模块传输指令给飞控，根据所述预设关系判断是否改变巡航速度，同时OpenMV模块在白色矩形的区域的基础上按照设定的步长进行区域拓展，每次拓展后通过边缘检测程序判断是否区域内有圆形或矩形，从而判定货物是长方体还是圆柱体；其中边缘检测算法先通过四元检测算法识别有无矩形，当没有时再用霍夫变换进行圆识别；当识别到存在矩形或圆形时，发送标志位“1”给控制模块；当矩形和圆形均没有识别到时则再次拓展区域，直至设定的拓展次数未识别到，则发送标志位“b”给控制模块，返回原飞行速度；当出现OpenMV模块发送标志位1和RFID发送标志位0给控制模块时，即识别到了指定货物，执行货物体积的测量程序，从而得到货物体积；在获得体积后将该数据和标志位“b”通过OpenMV模块发送给控制模块，完成体积测量任务；
UWB机载模块用于接收UWB基站发送的信号并为UWB基站反馈信号，以使UWB基站能得到无人机的实时位置；同时接收来自UWB基站提供的位置信息，再将该信息发送给控制模块，使控制模块能实时获得多旋翼无人机的位置坐标；
UWB基站部署在仓库中，基站通过发送信号，再通过TOF测距，得到无人机距四个基站的距离参数，再通过扩展卡尔曼滤波进行惯导融合得到精准的无人机坐标信息，再将该信息发送给UWB机载模块；
4G通信模块用于接受遥控终端设置的作业起始点和作业结束点等数据，将从遥控终端获得的数据通过串口发送给控制模块；
遥控终端给用户提供操作平台，用户可在遥控终端操纵无人机或设计起始点坐标、结束点坐标。
进一步地，所述测量系统的工作过程为：
当无人机上电后，用户通过遥控终端设置作业起始坐标点和作业结束坐标点，控制模块通过4G通信模块接收该坐标点，结合UWB机载模块所获得的实时无人机位置，再将该信息通过串口发送给无人机的飞控，无人机即自主飞行至所设定的起始坐标点；当实时位置与起始坐标点核对无误后，控制模块控制OpenMV模块和RFID模块进入工作模式，而无人机从起始坐标点开始沿直线以恒定速度向结束点坐标运动；在此过程中，OpenMV模块通过寻找视野内的白色矩形和形状识别来寻找货物，RFID模块通过探测附近电子标签的信号强弱来给OpenMV模块通过参照，控制模块根据所获得的标志位给飞控发送不同指令，使无人机呈现不同的飞行状态，利用所述预设关系，当探测到可能存在货物时，结合OpenMV模块和RFID模块的标志位的标志，控制模块发送指令给飞控，使无人机降低飞行速度；当探测到目标货物后，无人机立即悬停于当前位置，OpenMV模块应用货物体积的测量程序得到测量结果，将该结果发送至控制模块；同时RFID模块读取标签信息，并通过该信息以数组形式存入控制模块中，控制模块对两者信息汇总，得到新数组，控制模块通过RFID模块将重新整合的信息重新录入到电子标签中，从而实现完整的自主测量。
进一步地，前一个货物测量结束后，OpenMV模块和RFID模块分别向控制模块反馈一个标志位，无人机恢复原速，继续沿直线向作业结束点运动，同时探测下一个物体，直至到达作业结束点，所有货物完成测量，进入待机状态。
进一步地，所述OpenMV模块的标志位和RFID模块的标志位之间的预设关系，具体为：
当OpenMV模块的标志位为无以及RFID模块的标志位为无/0时，向无人机的飞控发送保持原速的指令，此时表示无货物；
当OpenMV模块的标志位为a以及RFID模块的标志位为无时，向无人机的飞控发送保持原速的指令，此时表示探测到杂物；
当OpenMV模块的标志位为a以及RFID模块的标志位为0时，向无人机的飞控发送降低速度的指令，此时表示探测到的可能是目标；
当OpenMV模块的标志位为1以及RFID模块的标志位为0时，向无人机的飞控发送悬停的指令，此时表示探测到货物；
当OpenMV模块的标志位为b以及RFID模块的标志位为0时，向无人机的飞控发送返回原定速度的指令，此时表示无目标/测量完毕。
进一步地，所述货物体积的测量程序为：
在识别到了货物时，OpenMV模块对货物的上表面进行检测从而确定是长方体还是圆柱体货物；
当是长方体货物时，OpenMV模块首先获取电子标签在视野中的长所占像素个数为a1，宽所占像素为a2；同时货物矩形上表面的长所占像素个数为b1，宽所占像素个数为b2；又由于电子标签的尺寸已知：长a0，宽b0；所有可以得到矩形的尺寸：长
Figure BDA0003180328170000041
宽
Figure BDA0003180328170000042
再识别货物的正面，视野中正面矩形的长即为上表面的长，正面矩形的宽即为货物的高，所占像素点为b3，高
Figure BDA0003180328170000043
从而可以得到整个货物的体积V＝l*w*h；
当该货物为圆柱体时，OpenMV模块首先获取整个电子标签在视野中所占的像素数为m1，整个上表面圆形所占像素为B1，则上表面圆面积为
Figure BDA0003180328170000044
故可确定上表面圆的直径
Figure BDA0003180328170000045
再识别货物正面，对圆柱侧面作近似矩形识别，像素为n1；宽为货物的高，高所占像素为n2则，高
Figure BDA0003180328170000051
从而可以求得整个货物的体积
Figure BDA0003180328170000052
进一步地，所述四旋翼无人机的飞控采用PX4飞控，控制模块采用嵌入式平台树莓派4B，OpenMV模块采用OPENMV模块4H7 PLUS。
与现有技术相比，本发明具有以下技术特点：
1.使用低能耗的充电测量无人机代替依靠高压线路工作的传送带与固定式检测设备，大大降低了测量成本和能耗。
2.通过UWB、RFID和OpenMV模块多模块的结合，使该款无人机仅需设置起始和结束点坐标，即可实现无人机自主飞行、货物读取、货物测量、信息录入整个货物测量环节，对比现在功能单一的仓储无人机，该设计使仓储无人机具备独立完成系统化测量任务的能力。
3.本发明对货物体积的测量不同于现有依靠三维相机需要多台设备或一台设备多角度来获取物体多角度信息，再通过对货物三维信息重构的体积测量方法。而是借助货物本身携带的电子标签，通过单一测量设备，单一角度便可完成对货物体积的测量。该设计使得避免了多设备或多角度变换时所造成的测量误差，使得测量更为精准，单一设备单一角度的体积测量，也降低了测量成本，提高了测量的速率。
附图说明
图1为本发明实施例中多旋翼无人机的俯视示意图；
图2为本发明实施例中多旋翼无人机的侧视示意图；
图3为多旋翼无人机探测到货物处于上方悬停时的示意图；
图4为电子标签的示意图；
图5为长方体货物的示意图；
图6为OpenMV模块探测到白色区域的示意图；
图7为RFID多标签识别的结果示意图；
图8为货物测量程序流程图；
图9为圆柱形货物的示意图；
图10为完整作业程序流程图；
图11为本发明系统的框架图；
图12为本发明实施例中实际运行测量输出结果示意图。
图中标号说明：1控制模块，2RFID模块的外置天线，3UWB的机载模块，4OpenMV模块的视觉镜头，5模块盒。
具体实施方式
本发明立足现有仓储无人机货物测量智能性低下问题，提出一种基于多旋翼无人机的货物智能测量系统。其中，硬件部分涉及多旋翼无人机、控制模块、RFID模块、OpenMV模块、UWB机载模块、UWB基站、4G通信模块和遥控终端八部分；软件部分为货物体积智能测量程序，包括OpenMV模块对货物体积的测量程序、无人机实现自主测量控制程序。基于本发明所提出的货物智能测量系统，可以设计一款应用于货物测量的仓储多旋翼无人机。用户只需通过输入作业起始点和作业结束点坐标，多旋翼无人机就能够自主完成对各类货物的搜索、标签信息的读取以及体积测量数据存入标签等。基于多旋翼无人机的货物智能测量系统能够实现作业流程自主化、智能化，为企业提供一种智能仓储测量的解决方案。
如图1至图12所示，本发明的硬件模块包括UWB基站、遥控终端、多旋翼无人机，以及搭载在所述多旋翼无人机上的控制模块、RFID模块、OpenMV模块、UWB机载模块、4G通信模块。如图1和图2分别为本发明中使用的多旋翼无人机的俯视图和正视图，其中1为控制模块，2为RFID模块的外置天线，3为UWB的机载模块，4为OpenMV模块的视觉镜头，5为模块盒，在模块盒内放置OpenMV模块和RFID模块。各部分的具体描述如下：
多旋翼无人机：无人机应满足室内使用的需求，且由于是面向仓储系统，其货物的重量、尺寸会有较大差异。为适用狭小的飞行环节和面对质量较轻的目标货物，无人机应为小型四旋翼无人机、且电机输出功率不宜过大，避免螺旋桨产生的推力影响周围的货物；在无人机平台的飞控选择上，使用PX4，在利用UWB定位飞行时更为稳定。
控制模块：本发明中控制模块采用嵌入式平台树莓派4B(Raspberry Pi 4)，树莓派主要为各模块的数据处理终端，为该智能测量系统的核心。其中RFID模块、OpenMV模块通过USB口实现与树莓派的通信，UWB机载模块、4G模块、多旋翼无人机的飞控PX4三部分通过USB转ttl模块与树莓派相连。各模块获得的信息(如实时位置、工作起始点坐标、工作结束点坐标、OpenMV模块发送的标志位和体积测量结果、RFID模块发送的标志位和读取的标签信息等)通过串口发送至控制模块中，由树莓派进行处理、整合。
RFID模块：RFID模块由RFID读写器、电子标签和外置天线组成。其中电子标签粘贴于各类货物上，用来存储货物信息，且该标签规格统一(尺寸为19mm*93mm，白色矩形)；天线用于增强该模块探测电子标签信息的能力。RFID读写模块通过电磁反向散射耦合方式，读写器天线可以向标签辐射电磁波，部分电磁波经标签调制后反射回读写器天线，经解码以后发送到中央信息系统接收处理，从而实现读写器对电子标签信息的读写。在该系统中，RFID模块具有三种功能：辅助探测货物、读取货物信息和写入货物测量信息。在辅助探测货物上，当OpenMV模块开始作业时，RFID也开始对范围内的电子标签进行探测，当RFID模块读取到附近有电子标签信号时，向控制模块发送标志位“0”；又由于外置了增强探测信号和距离的天线，故相较于OpenMV模块，在同一位置可能出现RFID模块探测到多个电子标签而OpenMV模块未识别到白色矩形的情况，故RFID模块仅作为无人机探测货物的辅助手段。对于OpenMV模块的标志位和RFID模块的标志位之间的关系如表1所示。
表1 OpenMV模块和RFID标志位选择表
OpenMV标志位 RFID标志位 飞控接受的指令 情况理解
无 无/0 保持原速 无货物
a 无 保持原速 探测到其他杂物
a 0 降低速度 可能目标
1 0 悬停 确定目标
b 0 返回原定速度 无目标/测量完毕
同时当OpenMV模块识别到长方体或圆柱体货物时，RFID模块中必将产生一个或多个电子标签信息(见图7)，由于电子标签的信号强度与标签和RFID读写器之间的距离成反比，此时，RFID模块选择强度最强的标签作为目标标签，读取该标签的信息并发送给控制模块，完成读取货物信息任务。当系统完成货物体积测量后，RFID读写器将控制模块中更新的新数据(原标签数据+新测量的体积信息)存入至货物的电子标签中，从而实现写入货物信息的功能。
OpenMV模块：采用OPENMV模块4H7 PLUS，其功能主要是实现寻找货物和对货物进行体积测量。在寻找货物时，首先是OpenMV模块实时检测视野中是否有白色矩形(可能是电子标签，也可能是其他物体，就需要下一步验证)，当识别到白色矩形后，OpenMV模块发送标志位“a”给控制模块，控制模块传输指令给飞控，判断是否改变巡航速度(判断过程需结合RFID探测结果，故该判断详见上表1)，同时OpenMV模块在白色矩形的区域(如图6)基础上按40n(n∈{1,2,3})进行拓展区域(记白色矩形区域为roi＝(x,y,width,height)，其中x,y表示货物的坐标，width,height表示货物的宽度、高度；则第一次拓展区域为roi'＝(x+40,y+40,width+40,height+40))，每次拓展后通过边缘检测程序判断是否区域内有圆形或矩形(因现有仓库货物的外包装大多为长方体，少数为圆柱体)，其中边缘检测算法先通过四元检测算法识别有无矩形，当没有时再用霍夫变换进行圆识别。当识别到存在矩形或圆形时，发送标志位“1”给控制模块；当矩形和圆形均没有识别到时则再次拓展区域，直至3次拓展未识别到，则发送标志位“b”给控制模块，返回原定速度(参照表1)。当出现OpenMV模块发送标志位1和RFID发送标志位0给控制模块时，即识别到了指定货物，执行货物体积的测量程序，从而得到货物体积。在获得体积后将该数据和标志位“b”通过OpenMV模块发送给控制模块，完成体积测量任务，其中，所述货物体积的测量程序如下：
如图8所示，当出现OpenMV模块发送标志位1和RFID发送标志位0给控制模块时，即识别到了指定货物，OpenMV模块对物体的上表面利用canny算子实现快速边缘检测，则可得到物体上表面所占视野中的像素数B1，由第三部分我们已经测得该物体是长方体(对应第三部分中的矩形)还是圆柱体(对应第三部分的圆形)。由于上面已经介绍了，该电子标签为统一规格，且大小形状已知，即边长和面积已知。
当该物体为长方体时，如图5所示，由于OpenMV模块视野中的像素点个数是一个常数(例如200万的像素，则视野中有200万个像素点)，OpenMV模块首先获取电子标签(矩形)在视野中的长所占像素个数为a1，宽所占像素为a2；同时货物矩形上表面的长所占像素个数为b1，宽所占像素个数为b2；又由于电子标签的尺寸已知：长93mm，宽19mm；所有可以得到矩形的尺寸：长
Figure BDA0003180328170000091
宽
Figure BDA0003180328170000092
再识别货物的正面，视野中正面矩形的长即为上表面的长，正面矩形的宽即为货物的高，所占像素点为b3，由于长已在上表面求得，故高
Figure BDA0003180328170000093
从而可以得到整个货物的体积V＝l*w*h(mm3)。
当该物体为圆柱体时，如图9所示，OpenMV模块首先获取整个电子标签(矩形)在视野中所占的像素数为m1，整个上表面圆形所占像素为上述所指B1，则上表面圆面积为
Figure BDA0003180328170000094
故可确定上表面圆的直径
Figure BDA0003180328170000095
再次识别货物正面(即圆柱侧面)，对圆柱侧面作近似矩形识别，获得该矩形的长即为上述所求直径，像素为n1；宽为货物的高，高所占像素为n2则，高
Figure BDA0003180328170000096
从而可以求得整个货物的体积
Figure BDA0003180328170000097
UWB机载模块：该模块与控制模块相连，用于接受UWB基站发送的信号并为基站反馈信号，以便基站能得到无人机的实时位置。该模块接受来自UWB基站提供的位置信息，再将该信息发送给控制模块，使控制模块中能实时获得无人机的位置坐标。
UWB基站：UWB基站部署在仓库中，为便于定位，本方案中部署4个基站；基站通过发送信号，再通过TOF测距，得到无人机距四个基站的距离参数，再通过扩展卡尔曼滤波进行惯导融合得到精准的无人机坐标信息，再将该信息发送给UWB机载模块。
4G通信模块：用于接受遥控终端设置的作业起始点和作业结束点等数据，将从遥控终端获得的数据通过串口发送给控制模块。
遥控终端：给用户提供操作平台，用户可在遥控终端操纵无人机或设计起始点坐标、结束点坐标等。
无人机实现自主测量控制程序：如图10，当无人机上电后，用户通过遥控终端设置作业起始坐标点和作业结束坐标点，控制模块通过4G通信模块接受该坐标点，结合UWB机载模块所获得的实时无人机位置，再将该信息通过串口发送给无人机的飞控PX4，无人机即自主飞行至所设定的起始坐标点。当实时位置与起始坐标点核对无误后，控制模块控制OpenMV模块和RFID模块进入工作模式，而无人机则根据之前所设置的坐标，从起始点开始沿直线以恒定速度向结束点运动；OpenMV模块通过寻找视野内的白色矩形和形状识别来寻找货物，RFID模块通过探测附近电子标签的信号强弱来给OpenMV模块通过参照，两者的探测情况及标志位详见表1，控制模块根据所获得的标志位给PX4发送不同指令，使飞机呈现不同的飞行状态。当探测到可能存在货物时(识别到白色电子标签且探测到有电子标签信号)，结合OpenMV模块和RFID模块的标志位的标志，控制模块发送指令给飞控，使无人机降低飞行速度；当探测到目标货物后，无人机立即悬停于当前位置，OpenMV模块应用货物体积的测量程序得到测量结果，将该结果发送至控制模块；同时RFID模块读取标签信息，并通过该信息以数组形式存入控制模块中，控制模块对两者信息汇总，得到新数组，控制模块通过RFID模块将重新整合的信息重新录入到电子标签中，从而实现完整的自主测量。
实施例：
一装设有UWB基站的大型仓库接收到一批货物，为便于归类存放，需对这些货物进行体积测量，并将测量信息录入至货物的RFID电子标签中。一工作人员通过遥控终端给该款货物测量无人机上电，无人机的UWB机载模块与该仓库的UWB基站连接后，控制模块即可得到该无人机的实时位置。工作人员通过遥控终端输入作业起始点的坐标和作业结束点的坐标，控制模块通过4G模块接受该坐标信息，发送指令给飞控，控制无人机达到作业起始点。当到达作业起始点后，控制模块启动OpenMV模块和RFID模块，执行货物的探测任务，而无人机则根据之前所设置的坐标，从起始点开始沿直线以恒定速度向结束点运动。当探测到可能存在货物时(识别到白色电子标签且探测到有电子标签信号)，结合OpenMV模块和RFID模块的标志位的标志，控制模块发送指令给飞控，使无人机降低飞行速度，当确定探测到目标货物时，无人机立即悬停于当前位置，由RFID模块读取标签信息，同时OpenMV模块对该货物进行体积测量并将结果发送给控制模块汇总，将原标签信息和新获得的体积信息汇总后，控制模块通过RFID模块将重新整合的信息重新录入到电子标签中，OpenMV模块和RFID模块分别向控制模块反馈一个标志位，第一个货物测量结束，无人机恢复原速，继续沿直线向作业结束点运动，同时探测下一个物体，直至到达作业结束点，所有货物完成测量，进入待机状态。
以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，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，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种基于多旋翼无人机的智能货物测量系统，其特征在于，包括UWB基站、遥控终端、多旋翼无人机，以及搭载在所述多旋翼无人机上的控制模块、RFID模块、OpenMV模块、UWB机载模块、4G通信模块，其中：
多旋翼无人机采用四旋翼无人机；
控制模块为中心控制单元，所述RFID模块、OpenMV模块通过USB口实现与树莓派的通信，UWB机载模块、4G模块、多旋翼无人机的飞控三部分通过USB转ttl模块与控制模块相连；各模块获得的信息，包括实时位置、工作起始点坐标、工作结束点坐标、OpenMV模块发送的标志位和体积测量结果、RFID模块发送的标志位和读取的标签信息通过串口发送至控制模块中，由控制模块进行处理、整合；
RFID模块由RFID读写器、电子标签和外置天线组成；其中电子标签粘贴于各类货物上，用来存储货物信息，且该标签规格统一；RFID模块具有三种功能：辅助探测货物、读取货物信息和写入货物测量信息；在辅助探测货物上，当OpenMV模块开始作业时，RFID也开始对范围内的电子标签进行探测，当RFID模块读取到附近有电子标签信号时，向控制模块发送标志位“0”；在同一位置可能出现RFID模块探测到多个电子标签而OpenMV模块未识别到白色矩形的情况时，通过OpenMV模块的标志位和RFID模块的标志位之间的预设关系来确定是否探测到货物以及对多旋翼无人机进行相应控制；当OpenMV模块识别到长方体或圆柱体货物时，RFID模块中将产生一个或多个电子标签信息，此时，RFID模块选择强度最强的电子标签作为目标标签，读取该标签的信息并发送给控制模块，完成读取货物信息任务；当完成货物体积测量后，RFID读写器将控制模块中更新的新数据，包括电子标签原有数据和测量的电子标签的体积信息存入至货物的电子标签中，从而实现写入货物信息的功能；
OpenMV模块用于实现寻找货物和对货物进行体积测量；在寻找货物时，首先是OpenMV模块实时检测视野中是否有白色矩形，当识别到白色矩形后，OpenMV模块发送标志位“a”给控制模块，控制模块传输指令给飞控，根据所述预设关系判断是否改变巡航速度，同时OpenMV模块在白色矩形的区域的基础上按照设定的步长进行区域拓展，每次拓展后通过边缘检测程序判断是否区域内有圆形或矩形，从而判定货物是长方体还是圆柱体；其中边缘检测算法先通过四元检测算法识别有无矩形，当没有时再用霍夫变换进行圆识别；当识别到存在矩形或圆形时，发送标志位“1”给控制模块；当矩形和圆形均没有识别到时则再次拓展区域，直至设定的拓展次数未识别到，则发送标志位“b”给控制模块，返回原飞行速度；当出现OpenMV模块发送标志位1和RFID发送标志位0给控制模块时，即识别到了指定货物，执行货物体积的测量程序，从而得到货物体积；在获得体积后将该数据和标志位“b”通过OpenMV模块发送给控制模块，完成体积测量任务；
UWB机载模块用于接收UWB基站发送的信号并为UWB基站反馈信号，以使UWB基站能得到无人机的实时位置；同时接收来自UWB基站提供的位置信息，再将该信息发送给控制模块，使控制模块能实时获得多旋翼无人机的位置坐标；
UWB基站部署在仓库中，基站通过发送信号，再通过TOF测距，得到无人机距四个基站的距离参数，再通过扩展卡尔曼滤波进行惯导融合得到精准的无人机坐标信息，再将该信息发送给UWB机载模块；
4G通信模块用于接受遥控终端设置的作业起始点和作业结束点等数据，将从遥控终端获得的数据通过串口发送给控制模块；
遥控终端给用户提供操作平台，用户可在遥控终端操纵无人机或设计起始点坐标、结束点坐标。
2.根据权利要求1所述的基于多旋翼无人机的智能货物测量系统，其特征在于，所述测量系统的工作过程为：
当无人机上电后，用户通过遥控终端设置作业起始坐标点和作业结束坐标点，控制模块通过4G通信模块接收该坐标点，结合UWB机载模块所获得的实时无人机位置，再将该信息通过串口发送给无人机的飞控，无人机即自主飞行至所设定的起始坐标点；当实时位置与起始坐标点核对无误后，控制模块控制OpenMV模块和RFID模块进入工作模式，而无人机从起始坐标点开始沿直线以恒定速度向结束点坐标运动；在此过程中，OpenMV模块通过寻找视野内的白色矩形和形状识别来寻找货物，RFID模块通过探测附近电子标签的信号强弱来给OpenMV模块通过参照，控制模块根据所获得的标志位给飞控发送不同指令，使无人机呈现不同的飞行状态，利用所述预设关系，当探测到可能存在货物时，结合OpenMV模块和RFID模块的标志位的标志，控制模块发送指令给飞控，使无人机降低飞行速度；当探测到目标货物后，无人机立即悬停于当前位置，OpenMV模块应用货物体积的测量程序得到测量结果，将该结果发送至控制模块；同时RFID模块读取标签信息，并通过该信息以数组形式存入控制模块中，控制模块对两者信息汇总，得到新数组，控制模块通过RFID模块将重新整合的信息重新录入到电子标签中，从而实现完整的自主测量。
3.根据权利要求2所述的基于多旋翼无人机的智能货物测量系统，其特征在于，前一个货物测量结束后，OpenMV模块和RFID模块分别向控制模块反馈一个标志位，无人机恢复原速，继续沿直线向作业结束点运动，同时探测下一个物体，直至到达作业结束点，所有货物完成测量，进入待机状态。
4.根据权利要求1所述的基于多旋翼无人机的智能货物测量系统，其特征在于，所述OpenMV模块的标志位和RFID模块的标志位之间的预设关系，具体为：
当OpenMV模块的标志位为无以及RFID模块的标志位为无/0时，向无人机的飞控发送保持原速的指令，此时表示无货物；
当OpenMV模块的标志位为a以及RFID模块的标志位为无时，向无人机的飞控发送保持原速的指令，此时表示探测到杂物；
当OpenMV模块的标志位为a以及RFID模块的标志位为0时，向无人机的飞控发送降低速度的指令，此时表示探测到的可能是目标；
当OpenMV模块的标志位为1以及RFID模块的标志位为0时，向无人机的飞控发送悬停的指令，此时表示探测到货物；
当OpenMV模块的标志位为b以及RFID模块的标志位为0时，向无人机的飞控发送返回原定速度的指令，此时表示无目标/测量完毕。
5.根据权利要求1所述的基于多旋翼无人机的智能货物测量系统，其特征在于，所述货物体积的测量程序为：
在识别到了货物时，OpenMV模块对货物的上表面进行检测从而确定是长方体还是圆柱体货物；
当是长方体货物时，OpenMV模块首先获取电子标签在视野中的长所占像素个数为a1，宽所占像素为a2；同时货物矩形上表面的长所占像素个数为b1，宽所占像素个数为b2；又由于电子标签的尺寸已知：长a0，宽b0；所有可以得到矩形的尺寸：
Figure FDA0003180328160000041
再识别货物的正面，视野中正面矩形的长即为上表面的长，正面矩形的宽即为货物的高，所占像素点为b3，高
Figure FDA0003180328160000042
从而可以得到整个货物的体积V＝l*w*h；
当该货物为圆柱体时，OpenMV模块首先获取整个电子标签在视野中所占的像素数为m1，整个上表面圆形所占像素为B1，则上表面圆面积为
Figure FDA0003180328160000043
故可确定上表面圆的直径
Figure FDA0003180328160000044
再识别货物正面，对圆柱侧面作近似矩形识别，像素为n1；宽为货物的高，高所占像素为n2则，高
Figure FDA0003180328160000045
从而可以求得整个货物的体积
Figure FDA0003180328160000046
6.根据权利要求1所述的基于多旋翼无人机的智能货物测量系统，其特征在于，所述四旋翼无人机的飞控采用PX4飞控，控制模块采用嵌入式平台树莓派4B，OpenMV模块采用OPENMV模块4H7 PLUS。
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