CN115585850A - 地下工程灾害源多元探测两栖无人机平台及探测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种地下工程灾害源多元探测两栖无人机平台及探测方法。其中，该无人机平台包括无人机本体、姿态自适应矫正框架、探测元件嵌固机构和灾害源探测元件。姿态自适应矫正框架设置在无人机本体的下方且与无人机本体相连；探测元件嵌固机构设置在姿态自适应矫正框架上，灾害源探测元件搭载在探测元件嵌固机构上；无人机本体用于测量无人机本体与起伏地面的距离，当测得的距离差值大于设定阈值时，发送校正指令给姿态自适应矫正框架，姿态自适应矫正框架根据校正指令调整灾害源探测元件的姿态；无人机本体还用于记录并存储实况录像、飞行或行走路径、GPS数据与姿态矫正向量。本发明的数据采集质量和探测精度高，观测效果好。

Description

地下工程灾害源多元探测两栖无人机平台及探测方法

技术领域

本发明属于地下工程灾害源探测技术领域，特别涉及一种地下工程灾害源多元探测两栖无人机平台及探测方法。

背景技术

物探工作是隧道及地下工程施工前非常重要的一项工作，可以有效弥补钻探等其他地质勘察方法的不足，能够较全面、客观的查明探测目标区域的各种地质灾害源的位置及规模，在隧道及地下工程施工前，对目标区域进行科学合理的探测工作对保证工程顺利施工和节约投资成本具有重要意义，同时，如何保证探测效率的同时提高地球物理数据的采集质量以保证灾害源的成像精度是物探工作的重中之重。

现阶段采用无人机进行探测作业时，常采用柔性线缆悬吊探测仪器，因此在探测工作过程中，探测仪器的摇晃难以避免，进而导致数据采集异常，严重影响数据采集质量，且不能根据探测目标的起伏变化调整观测角度，影响观测效果和探测精度。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种地下工程灾害源多元探测两栖无人机平台，数据采集质量和探测精度高，观测效果好。

根据本发明第一方面实施例的地下工程灾害源多元探测两栖无人机平台，包括无人机本体、姿态自适应矫正框架、探测元件嵌固机构和灾害源探测元件；

其中，所述无人机本体具有陆空两栖功能；所述姿态自适应矫正框架设置在所述无人机本体的下方且与所述无人机本体相连；所述探测元件嵌固机构设置在所述姿态自适应矫正框架上，所述灾害源探测元件搭载在所述探测元件嵌固机构上；

所述无人机本体用于测量所述无人机本体与起伏地面的距离，当测得的距离差值大于设定阈值时，发送校正指令给所述姿态自适应矫正框架，所述姿态自适应矫正框架根据校正指令调整所述灾害源探测元件的姿态；所述无人机本体还用于记录并存储实况录像、飞行或行走路径、GPS数据与姿态矫正向量。

根据本发明第一方面实施例的地下工程灾害源多元探测两栖无人机平台，具有如下优点，第一、本发明具有陆空两栖灾害源探测功能，从而可以满足更多复杂环境的探测需求；第二、本发明通过设置姿态自适应矫正框架和探测元件嵌固机构，将灾害源探测元件直接固定在无人机本体上，灾害源探测元件在探测过程中，不会出现持续反复晃动的问题，稳定性更好，提高了探测数据采集质量；第三、本发明中的灾害源探测元件可以根据探测目标的起伏变化灵活调整观测角度，有效地提高了工程灾害源的探测效率和精度。综上，本发明可满足海上、山地、城市等多种复杂环境下，空中、地面两种模式的地下工程灾害源的探测工作，显著节省人力成本，避免了危险环境下进行探测任务时，人身安全和设备安全无法保证的问题，并且还可以保证灾害源探测数据的采集质量和成像效果，提高地下工程灾害源的探测效率以及智慧化和机械化水平，促进地下工程灾害源探测及运营维护的智能化和自动化发展。

在一些实施例中，所述无人机本体上设有云台相机、激光测距传感器、数据云处理及传输系统和关节控制系统；所述激光测距传感器测量所述无人机本体与起伏地面的距离，所述激光测距传感器测得的距离经由所述数据云处理及传输系统后反馈给关节控制系统，当测得的距离差值大于设定阈值时，所述关节控制系统向所述姿态自适应矫正框架发送校正指令；所述云台相机和所述数据云处理及传输系统记录并存储实况录像、飞行或行走路径、GPS数据与姿态矫正向量。

在一些实施例中，所述无人机本体上还设有两栖支撑架，所述两栖支撑架用于陆地行走。

在一些实施例中，所述两栖支撑架包括依次相连的球形关节、支撑杆和行走履带。

在一些实施例中，所述姿态自适应矫正框架包括顶板和至少一个调节框；所述顶板可水平转动地设置在所述无人机本体上；每个所述调节框包括两个第一伸缩臂、两个伸缩套筒和一个滑轨，两个所述第一伸缩臂间隔开地竖向设置，两个所述第一伸缩臂的上端与所述顶板固定，所述滑轨的两端分别对应地通过两个所述伸缩套筒与两个所述第一伸缩臂的下端相连，其中，所述伸缩套筒的一端与所述滑轨固定，所述伸缩套筒的另一端与所述第一伸缩臂的下端铰接；所述探测元件嵌固机构的数量与所述调节框的数量相同，每个所述调节框的所述滑轨上安装有一个所述探测元件嵌固机构。

在一些实施例中，所述无人机本体上设有固定底座，所述姿态自适应矫正框架还包括旋转底座，所述顶板通过所述旋转底座可水平转动地与所述固定底座相连。

在一些实施例中，所述调节框设置有两个，两个所述调节框间隔开地并行设置。

在一些实施例中，每个所述调节框还包括第二伸缩臂，所述第二伸缩臂竖向设置且位于两个所述第一伸缩臂之间，所述第二伸缩臂的上端与所述顶板固定，所述第二伸缩臂的下端与所述滑轨铰接。

在一些实施例中，每个所述探测元件嵌固机构包括两个机械抓手，两个所述机械抓手可滑动地设置在所述滑轨上；所述灾害源探测元件通过所述机械抓手固定。

本发明第二方面还提出了一种地下工程灾害源多元探测两栖无人机平台的探测方法。

根据本发明第二方面实施例的地下工程灾害源多元探测两栖无人机平台的探测方法，所述探测方法采用根据本发明第一方面任意一项所述的地下工程灾害源多元探测两栖无人机平台进行探测，包括如下步骤：

S1：根据探测目标赋存环境选择空中或地面探测模式，将所述灾害源探测元件搭载到所述探测元件嵌固机构上；

S2：根据规划的探测路径进行空中飞行探测或地面行走探测，所述无人机本体测量所述无人机本体与起伏地面的距离，当测得的距离差值大于设定阈值时，发送校正指令给所述姿态自适应矫正框架，所述姿态自适应矫正框架根据校正指令调整所述灾害源探测元件的姿态；所述无人机本体还记录并存储实况录像、飞行或行走路径、GPS数据与姿态矫正向量；

S3：所述无人机本体自动处理将物探数据处理后配合多元物探信息融合成像技术和人工智能图像识别算法进行灾害源成像，并结合实况录像、飞行或行走路径、GPS数据形成灾害源三维立体交互图像；

S4：当完成规划路径探测任务后，选择沿路径原路返回进行测线的复测，或选择锁定首次探测的灾害源位置进行加密探测，在后续复测及加密探测过程中，选择提前调用首次飞行记录的飞行或行走路径、GPS数据和姿态矫正向量完成探测工作；

S5：进行下一条规划路径的探测或更换灾害源探测元件进行下一种物探方法的探测。

根据本发明第二方面实施例的地下工程灾害源多元探测两栖无人机平台的探测方法，采用本发明中的地下工程灾害源多元探测两栖无人机平台进行探测，避免了危险环境下进行探测任务时，人身安全和设备安全无法保证的问题，具有较强的安全性和可操作性，并且探测效率高，探测结果的的准确度和精度高。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本发明第一方面实施例的地下工程灾害源多元探测两栖无人机平台的结构示意图；

图2是本发明第一方面实施例中调节框的结构示意图；

图3是本发明第二方面实施例的探测方法的流程框图。

附图标记：

地下工程灾害源多元探测两栖无人机平台1000；无人机本体1；云台相机101；

激光测距传感器102；数据云处理及传输系统103；固定底座104；两栖支撑架105；

球形关节1051；支撑杆1052；行走履带1053；姿态自适应矫正框架2；

顶板201；调节框202；第一伸缩臂2021；伸缩套筒2022；滑轨2023；

第二伸缩臂2024；旋转底座203；探测元件嵌固机构3；机械抓手301；

弹簧套筒3011；缓冲橡胶3012；夹爪3013；灾害源探测元件4。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下面结合图1至图3来描述本发明的地下工程灾害源多元探测两栖无人机平台1000及探测方法。

如图1和图2所示，根据本发明第一方面实施例的地下工程灾害源多元探测两栖无人机平台1000，包括无人机本体1、姿态自适应矫正框架2、探测元件嵌固机构3和灾害源探测元件4。其中，无人机本体1具有陆空两栖功能；姿态自适应矫正框架2设置在无人机本体1的下方且与无人机本体1相连；探测元件嵌固机构3设置在姿态自适应矫正框架2上，灾害源探测元件4搭载在探测元件嵌固机构3上；无人机本体1用于测量无人机本体1与起伏地面的距离，当测得的距离差值大于设定阈值时，发送校正指令给姿态自适应矫正框架2，姿态自适应矫正框架2根据校正指令调整灾害源探测元件4的姿态；无人机本体1还用于记录并存储实况录像、飞行或行走路径、GPS数据与姿态矫正向量。

具体而言，无人机本体1具有陆空两栖功能，也就是说，无人机本体1既可以在空中飞行，也可以在地面行走，无人机本体1用于搭载灾害源探测元件4，以进行空中飞行探测和地面行走探测，因此，本发明具有陆空两栖灾害源探测功能。

如图1所示，姿态自适应矫正框架2设置在无人机本体1的下方且与无人机本体1相连；探测元件嵌固机构3设置在姿态自适应矫正框架2上，灾害源探测元件4搭载在探测元件嵌固机构3上。采用姿态自适应矫正框架2和探测元件嵌固机构3来固定灾害源探测元件4，这样，本发明的无人机平台1000在进行探测任务时，灾害源探测元件4不会发生持续反复晃动，避免了采用柔性缆绳悬吊探测仪器，因探测仪器会发生持续反复晃动而导致的稳定性差，数据采集质量差的问题。灾害源探测元件4可以为空气耦合雷达类型的灾害源探测元件或变电磁线圈类型的灾害源探测元件等等，可以根据实际需要进行选择。

无人机本体1用于测量无人机本体1与起伏地面的距离，当测得的距离差值大于设定阈值时，发送校正指令给姿态自适应矫正框架2。需要说明的是，无人机本体1上设置有至少两个距离测量装置，距离测量装置用于测量无人机本体1与起伏底面之间的距离，两个距离测量装置的位置尽可能地间隔开，例如可以分别设置在无人机本体1上的两个旋翼处，当两个距离测量装置测得的距离差值大于设定阈值时，无人机本体1生成校正指令，并将校正指令发送给姿态自适应矫正框架2。姿态自适应矫正框架2根据校正指令调整灾害源探测元件4的姿态，从而实现对灾害源探测元件4的观测角度调整。因此，本发明的灾害源探测元件4可以根据探测目标的起伏变化灵活调整观测角度，例如灾害源探测元件4观测面可以始终与探测目标的表面保持平行，有效提高了地下工程灾害源探测的探测效率和精度。

无人机本体1还用于记录并存储实况录像、飞行或行走路径、GPS数据与姿态矫正向量。无人机本体1自动处理多种灾害源探测元件4获得的多种物探数据，然后配合多元物探信息融合成像技术和人工智能图像识别算法进行灾害源成像，并结合获得的实况录像、飞行或行走路径、GPS数据形成灾害源三维立体交互图像。无人机本体1记录并存储姿态矫正向量，从而本发明可以在后续复测及加密探测过程中，选择提前调用首次飞行记录的飞行或行走路径、GPS数据和姿态矫正向量完成探测工作，从而在后续复测和加密探测过程中灾害源探测元件4的姿态无需实时调整，有利于保证探测结果的可复现性，减少其他因素的干扰。

根据本发明第一方面实施例的地下工程灾害源多元探测两栖无人机平台1000，具有如下优点，第一、本发明具有陆空两栖灾害源探测功能，从而可以满足更多复杂环境的探测需求；第二、本发明通过设置姿态自适应矫正框架2和探测元件嵌固机构3，将灾害源探测元件4直接固定在无人机本体1上，灾害源探测元件4在探测过程中，不会出现持续反复晃动的问题，稳定性更好，提高了探测数据采集质量；第三、本发明中的灾害源探测元件4可以根据探测目标的起伏变化灵活调整观测角度，有效地提高了工程灾害源的探测效率和精度。综上，本发明可满足海上、山地、城市等多种复杂环境下，空中、地面两种模式的地下工程灾害源的探测工作，显著节省人力成本，避免了危险环境下进行探测任务时，人身安全和设备安全无法保证的问题，并且还可以保证灾害源探测数据的采集质量和成像效果，提高地下工程灾害源的探测效率以及智慧化和机械化水平，促进地下工程灾害源探测及运营维护的智能化和自动化发展。

在一些实施例中，如图1所示，无人机本体1上设有云台相机101、激光测距传感器102、数据云处理及传输系统103和关节控制系统；激光测距传感器102测量无人机本体1与起伏地面的距离，激光测距传感器102测得的距离经由数据云处理及传输系统103后反馈给关节控制系统，当测得的距离差值大于设定阈值时，关节控制系统向姿态自适应矫正框架2发送校正指令；云台相机101和数据云处理及传输系统103记录并存储实况录像、飞行或行走路径、GPS数据与姿态矫正向量。可以理解的是，无人机本体1上设置至少两个激光测距传感器102，且两个激光测距传感器102分别设置在无人机本体1上的两个旋翼处，以使两个激光测距传感器102之间的距离尽可能的远，从而保证两个激光测距传感器102测得的距离的差值尽可能地大，以保证准确度，减少干扰。两个激光测距传感器102测得的距离数据将会发送给数据云处理及传输系统103，数据云处理及传输系统103将距离差值与设定阈值比较后，将比较结果反馈给关节控制系统，当两个激光测距传感器102测得的距离的差值大于设定阈值时，数据云处理及传输系统103会生成校正指令，并通过关节控制系统将向姿态自适应矫正框架2发送校正指令，姿态自适应矫正框架2根据校正指令调整灾害源探测元件4的姿态，从而实现对灾害源探测元件4的观测角度调整。在探测过程中，云台相机101用于记录实况录像，数据云处理及传输系统103存储实况录像，记录并存储飞行或行走路径、GPS数据与姿态矫正向量。

在一些实施例中，如图1所示，无人机本体1上还设有两栖支撑架105，两栖支撑架105用于陆地行走，从而使得本发明具有陆空两栖功能，可以满足多种复杂环境的探测需求。

在一些实施例中，两栖支撑架105可陆空两栖使用。也就是说，两栖支撑架105既可以用于陆地行走，又可以在无人机本体1飞行完毕降落时，对无人机本体1进行支撑。

在一些实施例中，如图1所示，两栖支撑架105包括依次相连的球形关节1051、支撑杆1052和行走履带1053，从而使得本发明可以在地面上行走。

进一步地，支撑杆1052可伸缩。行走履带1053配合球形关节1051和可伸缩的支撑杆1052可以使得本发明具有陆地地面行走功能。优选的，两栖支撑架105设置有4个。

在一些实施例中，行走履带1053可拆卸。这样，行走履带1053可根据探测需要更换为机械抓手301，从而可以配合探测元件嵌固机构3完成复杂灾害源探测元件4的搭载。两栖支撑架105的球形关节1051、可伸缩的支撑杆1052可以根据不同尺寸及高度的灾害源探测元件4灵活调整俯仰角及伸缩长度，以满足正式探测前不同类型灾害源探测元件4的调试空间的需求。

在一些实施例中，如图1和图2所示，姿态自适应矫正框架2包括顶板201和至少一个调节框202；顶板201可水平转动地设置在无人机本体1上；每个调节框202包括两个第一伸缩臂2021、两个伸缩套筒2022和一个滑轨2023，两个第一伸缩臂2021间隔开地竖向设置，两个第一伸缩臂2021的上端与顶板201固定，滑轨2023的两端分别对应地通过两个伸缩套筒2022与两个第一伸缩臂2021的下端相连，其中，伸缩套筒2022的一端与滑轨2023固定，伸缩套筒2022的另一端与第一伸缩臂2021的下端铰接。可以理解的是，第一伸缩臂2021可以上下伸缩，伸缩套筒2022自身可以左右伸缩或者可以相对于滑轨2023左右伸缩，第一伸缩臂2021的下端和伸缩套筒2022的另一端之间可以相对转动。当需要对调节框202的设置方向进行调整时，使顶板201水平转动即可，当需要对滑轨2023的倾斜角度即灾害源探测元件4的倾斜角度进行调整时，例如需要滑轨2023向一侧倾斜，则使位于一侧的第一伸缩臂2021与伸缩套筒2022同时伸长，滑轨2023的两端会对应发生转动，从而实现对滑轨2023倾斜角度的调整。探测元件嵌固机构3的数量与调节框202的数量相同，每个调节框202的滑轨2023上安装有一个探测元件嵌固机构3，探测元件嵌固机构3用于将灾害源探测元件4固定在姿态自适应矫正框架2上。

在一些实施例中，如图1所示，无人机本体1上设有固定底座104，姿态自适应矫正框架2还包括旋转底座203，顶板201通过旋转底座203可水平转动地与固定底座104相连。

在一些实施例中，如图2所示，调节框202设置有两个，两个调节框202间隔开地并行设置，因此探测元件嵌固机构3也设置有两个，从而有利于更加稳定地固定灾害源探测元件4。

在一些实施例中，如图1和图2所示，每个调节框202还包括第二伸缩臂2024，第二伸缩臂2024可以上下伸缩，第二伸缩臂2024竖向设置且位于两个第一伸缩臂2021之间，第二伸缩臂2024的上端与顶板201固定，第二伸缩臂2024的下端与滑轨2023铰接。通过设置第二伸缩臂2024有利于提高调节框202的结构稳定性，并且当两个第一伸缩臂2021中的一个发生失效后，姿态自适应矫正框架2仍可以完成对灾害源探测元件4进行姿态调整。

在一些实施例中，如图1所示，每个探测元件嵌固机构3包括两个机械抓手301，两个机械抓手301可滑动地设置在滑轨2023上；也就是说，机械抓手301在滑轨2023上的位置可调，灾害源探测元件4通过机械抓手301固定。可以理解的是，通过机械抓手301来固定灾害源探测元件4，可以实现将灾害源探测元件4快速地搭载在无人机本体1上，以及快速更换搭载在无人机本体1上的灾害源探测元件4，通过改变灾害源探测元件4的类型，从而可以实现对灾害源进行不同类型的探测，丰富了灾害源的探测模式。

在固定灾害源探测元件4时，可以通过机械抓手301直接抓取固定灾害源探测元件4，或者如图1所示，可以利用多个探测元件嵌固机构3中的多个机械抓手301夹持灾害源探测元件4，实现灾害源探测元件4的固定。机械抓手301可滑动地设置在滑轨2023上，一方面，机械抓手301可以根据灾害源探测元件4的大小进行位置调整，从而可以固定不同尺寸的灾害源探测元件4；另一方面，当利用多个机械抓手301夹持灾害源探测元件4时，可以将机械抓手301先移动至滑轨2023的两侧，然后将灾害源探测元件4设置在机械抓手301之间，然后移动机械抓手301，使得多个机械抓手301紧紧夹住灾害源探测元件4，以实现灾害源探测元件4的固定。可以理解的是，机械抓手301在滑轨2023上的位置可以被固定。

在一些实施例中，如图1所示，机械抓手301包括弹簧套筒3011、缓冲橡胶3012和夹爪3013，夹爪3013固定在弹簧套筒3011的下端，弹簧套筒3011的下端外侧固定套设有缓冲橡胶3012，弹簧套筒3011的上端可移动地设置在滑轨2023上。如图1所示，其中，缓冲橡胶3012用于在机械抓手301直接夹住灾害源探测元件4时，与灾害源探测元件4抵接，以保证夹持固定效果。弹簧套筒3011、缓冲橡胶3012为了保证无人机本体1在急停、转弯等相对剧烈的动作时灾害源探测元件4的稳定性。

更为具体地，搭载空气耦合雷达类型的灾害源探测元件4时，采用多个机械抓手301进行夹持固定，搭载瞬变电磁线圈类型的灾害源探测元件4时，直接由机械抓手301的夹爪3013抓取固定。

本发明第二方面还提出了一种地下工程灾害源多元探测两栖无人机平台1000的探测方法。

如图1至图3所示，根据本发明第二方面实施例的地下工程灾害源多元探测两栖无人机平台1000的探测方法，采用根据本发明第一方面任意一项实施例的地下工程灾害源多元探测两栖无人机平台1000进行探测，该探测方法（如图3所示）包括如下步骤：

S1：根据探测目标赋存环境选择空中或地面探测模式，将灾害源探测元件4搭载到探测元件嵌固机构3上。这里，灾害源探测元件4可以单独更换，以进行不同类型的探测，丰富灾害源的探测模式。

S2：根据规划的探测路径进行空中飞行探测或地面行走探测，无人机本体1测量无人机本体1与起伏地面的距离，当测得的距离差值大于设定阈值时，发送校正指令给姿态自适应矫正框架2，姿态自适应矫正框架2根据校正指令调整灾害源探测元件4的姿态；无人机本体1还记录并存储实况录像、飞行或行走路径、GPS数据与姿态矫正向量。优选的，无人机本体1可以通过设置在无人机本体1上的激光测距传感器102测量无人机本体1与起伏地面之间的距离，激光测距传感器102测得无人机本体1与起伏地面的距离经由数据云处理及传输系统103后反馈给关节控制系统，当无人机本体1上的两个激光测距传感器102测得的距离差值大于设定阈值时，数据云处理及传输系统103生成校正指令并发送给关节控制系统，并通过关节控制系统将向姿态自适应矫正框架2发送校正指令，姿态自适应矫正框架2上的第一伸缩臂2021、伸缩套筒2022、旋转底座203和第二伸缩臂2024对应调整，以对灾害源探测元件4的姿态进行调整，云台相机101实时记录实况录像，数据云处理及传输系统103存储实况录像，实时记录并存储飞行路径、GPS数据与姿态矫正向量。

S3：无人机本体1自动处理将物探数据处理后配合多元物探信息融合成像技术和人工智能图像识别算法进行灾害源成像，并结合实况录像、飞行或行走路径、GPS数据形成灾害源三维立体交互图像。优选的，多种灾害源探测元件4可以生成多种物探信息，无人机本体1上的数据云处理及传输系统103自动处理多种物探信息，并将处理后的物探数据配合多元物探信息融合成像技术和人工智能图像识别算法进行灾害源成像，结合实况录像、飞行路径、GPS数据形成灾害源三维立体交互图像。

S4：当完成规划路径探测任务后，选择沿路径原路返回进行测线的复测，或选择锁定首次探测的灾害源位置进行加密探测，以保证探测结果的准确性和提高探测结果的精度。在后续复测及加密探测过程中，选择提前调用首次飞行记录的飞行或行走路径、GPS数据和姿态矫正向量完成探测工作。也就是说，在后续复测及加密探测过程中，无需重新规划路径，直接调用已获得的飞行或行走路径、GPS数据和姿态矫正向量，然后根据已获得的飞行或行走路径、GPS数据和姿态矫正向量完成探测工作即可，无需实时调整，有利于保证探测结果的可复现性和准确性，减少其他因素的干扰。

S5：进行下一条规划路径的探测或更换灾害源探测元件4进行下一种物探方法的探测。

根据本发明第二方面实施例的地下工程灾害源多元探测两栖无人机平台1000的探测方法，采用本发明中的地下工程灾害源多元探测两栖无人机平台1000进行探测，避免了危险环境下进行探测任务时，人身安全和设备安全无法保证的问题，具有较强的安全性和可操作性，并且探测效率高，探测结果的的准确度和精度高。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种地下工程灾害源多元探测两栖无人机平台，其特征在于，包括无人机本体、姿态自适应矫正框架、探测元件嵌固机构和灾害源探测元件；

其中，所述无人机本体具有陆空两栖功能；所述姿态自适应矫正框架设置在所述无人机本体的下方且与所述无人机本体相连；所述探测元件嵌固机构设置在所述姿态自适应矫正框架上，所述灾害源探测元件搭载在所述探测元件嵌固机构上；

所述无人机本体用于测量所述无人机本体与起伏地面的距离，当测得的距离差值大于设定阈值时，发送校正指令给所述姿态自适应矫正框架，所述姿态自适应矫正框架根据校正指令调整所述灾害源探测元件的姿态；所述无人机本体还用于记录并存储实况录像、飞行或行走路径、GPS数据与姿态矫正向量。

2.根据权利要求1所述的地下工程灾害源多元探测两栖无人机平台，其特征在于，所述无人机本体上设有云台相机、激光测距传感器、数据云处理及传输系统和关节控制系统；所述激光测距传感器测量所述无人机本体与起伏地面的距离，所述激光测距传感器测得的距离经由所述数据云处理及传输系统后反馈给关节控制系统，当测得的距离差值大于设定阈值时，所述关节控制系统向所述姿态自适应矫正框架发送校正指令；所述云台相机和所述数据云处理及传输系统记录并存储实况录像、飞行或行走路径、GPS数据与姿态矫正向量。

3.根据权利要求2所述的地下工程灾害源多元探测两栖无人机平台，其特征在于，所述无人机本体上还设有两栖支撑架，所述两栖支撑架用于陆地行走。

4.根据权利要求3所述的地下工程灾害源多元探测两栖无人机平台，其特征在于，所述两栖支撑架包括依次相连的球形关节、支撑杆和行走履带。

5.根据权利要求1-4中任何一项所述的地下工程灾害源多元探测两栖无人机平台，其特征在于，所述姿态自适应矫正框架包括顶板和至少一个调节框；所述顶板可水平转动地设置在所述无人机本体上；每个所述调节框包括两个第一伸缩臂、两个伸缩套筒和一个滑轨，两个所述第一伸缩臂间隔开地竖向设置，两个所述第一伸缩臂的上端与所述顶板固定，所述滑轨的两端分别对应地通过两个所述伸缩套筒与两个所述第一伸缩臂的下端相连，其中，所述伸缩套筒的一端与所述滑轨固定，所述伸缩套筒的另一端与所述第一伸缩臂的下端铰接；所述探测元件嵌固机构的数量与所述调节框的数量相同，每个所述调节框的所述滑轨上安装有一个所述探测元件嵌固机构。

6.根据权利要求5所述的地下工程灾害源多元探测两栖无人机平台，其特征在于，所述无人机本体上设有固定底座，所述姿态自适应矫正框架还包括旋转底座，所述顶板通过所述旋转底座可水平转动地与所述固定底座相连。

7.根据权利要求5所述的地下工程灾害源多元探测两栖无人机平台，其特征在于，所述调节框设置有两个，两个所述调节框间隔开地并行设置。

8.根据权利要求5所述的地下工程灾害源多元探测两栖无人机平台，其特征在于，每个所述调节框还包括第二伸缩臂，所述第二伸缩臂竖向设置且位于两个所述第一伸缩臂之间，所述第二伸缩臂的上端与所述顶板固定，所述第二伸缩臂的下端与所述滑轨铰接。

9.根据权利要求5所述的地下工程灾害源多元探测两栖无人机平台，其特征在于，每个所述探测元件嵌固机构包括两个机械抓手，两个所述机械抓手可滑动地设置在所述滑轨上；所述灾害源探测元件通过所述机械抓手固定。

10.一种地下工程灾害源多元探测两栖无人机平台的探测方法，其特征在于，所述探测方法采用根据权利要求1-9中任意一项所述的地下工程灾害源多元探测两栖无人机平台进行探测，包括如下步骤：

S1：根据探测目标赋存环境选择空中或地面探测模式，将所述灾害源探测元件搭载到所述探测元件嵌固机构上；

S2：根据规划的探测路径进行空中飞行探测或地面行走探测，所述无人机本体测量所述无人机本体与起伏地面的距离，当测得的距离差值大于设定阈值时，发送校正指令给所述姿态自适应矫正框架，所述姿态自适应矫正框架根据校正指令调整所述灾害源探测元件的姿态；所述无人机本体还记录并存储实况录像、飞行或行走路径、GPS数据与姿态矫正向量；

S3：所述无人机本体自动处理将物探数据处理后配合多元物探信息融合成像技术和人工智能图像识别算法进行灾害源成像，并结合实况录像、飞行或行走路径、GPS数据形成灾害源三维立体交互图像；

S4：当完成规划路径探测任务后，选择沿路径原路返回进行测线的复测，或选择锁定首次探测的灾害源位置进行加密探测，在后续复测及加密探测过程中，选择提前调用首次飞行记录的飞行或行走路径、GPS数据和姿态矫正向量完成探测工作；

S5：进行下一条规划路径的探测或更换灾害源探测元件进行下一种物探方法的探测。

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