CN116716779A - 一种基于无人机的高速路面平整度检测系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种基于无人机的高速路面平整度检测系统及方法，系统包括：无人机；激光测距传感器；超声波测距传感器；陀螺仪；存储器；处理器，与激光测距传感器、超声波测距传感器、陀螺仪和存储器连接，以控制激光测距传感器、超声波测距传感器和陀螺仪工作，以及比较所有检测点位的第一旋转角度和第二旋转角度；无人机包括：机身；4个机臂，分别从机身前侧的左右两个位置和后侧的左右两个位置延伸而出；旋转电机，设于机臂远离机身的一端；旋翼装置，转动连接在机臂远离机身的一端，且与旋转电机连接。本发明提高了高速路面平整度的检测效率。
Description
技术领域
本发明涉及高速路面平整度检测技术领域，尤其是涉及一种基于无人机的高速路面平整度检测系统及方法。
背景技术
路面平整度是指路表面纵向凹凸量的偏差值，其是评定路面质量的重要技术指标之一，它关系到行车的安全、舒适以及路面所能承受冲击力的大小和使用寿命，不平整的路表面会增大行车阻力，使车辆产生附加的振动作用，不但影响行车的速度和安全，而且还会影响驾驶的平稳和乘客的舒适程度。因此，很有必要对路面平整度进行测试并保持一定的平整度。
当前在高速路面施工结束后，通常会通过检测工具测量路面平整度，而在日常的高速路面使用、运营过程中，很少会进行平整度检测。而且主要是用传统路面仪对路面平整度进行测量，传统路面仪包括：单轴加速度传感器、激光测距传感器和里程计数传感器。利用传统路面仪测量时，假设汽车底盘只在垂直于地面的方向上运动，具体测量方法为：利用传统路面仪的单轴加速度传感器测出垂直于地面方向上的垂直加速度，垂直加速度减去静态的重力加速度，得到传统路面仪振动的加速度，对传统路面仪振动的加速度进行二次双重积分，得到传统路面仪振动的位移量，利用激光测距传感器测出传统路面仪与待测试路面的距离，利用里程计数传感器测出传统路面仪的水平位移，用传统路面仪振动的位移量减去传统路面仪与待测试路面的距离，得到的就是传统路面仪水平位移范围内待测试路面的平整度信息。
所以传统路面仪及其测量方法的过程相对复杂，效率也相对较低，为此，有必要提供一种新的技术方案，以提高检测效率。
发明内容
本发明提供一种基于无人机的高速路面平整度检测系统及方法，旨在提高高速路面平整度的检测效率。
为实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
本说明书实施例的一方面公开了一种基于无人机的高速路面平整度检测系统，包括：
无人机，配置有近端控制器和/或远程控制系统；
激光测距传感器，设于所述无人机上，以检测得到第一高度；
超声波测距传感器，设于所述无人机上，以检测得到第二高度；
陀螺仪，设于所述无人机上，以检测得到检测所述第一高度时的所述无人机与高速路面之间的第一旋转角度，和检测所述第二高度时的所述无人机与高速路面之间的第二旋转角度；
存储器，用于存储所述第一高度、第二高度、第一旋转角度和第二旋转角度；
处理器，与所述激光测距传感器、超声波测距传感器、陀螺仪和存储器连接，以控制所述激光测距传感器、超声波测距传感器和陀螺仪工作，以及比较所有检测点位的所述第一旋转角度和第二旋转角度，当所述第一旋转角度和第二旋转角度一致时，将与所述第一旋转角度和第二旋转角度分别对应的所述第一高度和第二高度共同作为高速路面平整度信息；
其中，所述无人机包括：
机身；
4个机臂，分别从所述机身前侧的左右两个位置和后侧的左右两个位置延伸而出；
旋转电机，设于所述机臂远离所述机身的一端；
旋翼装置，转动连接在所述机臂远离所述机身的一端，且与所述旋转电机连接。
在一些实施例中，所述无人机设有GPS定位系统和/或加速度传感器和/或气压高度传感器。
在一些实施例中，所述无人机设有超声波成像装置。
在一些实施例中，所述超声波成像装置和超声波测距传感器均配置有信号调节电路。
在一些实施例中，所述旋翼装置包括：
装置主体，转动连接在所述机臂远离所述机身的一端，且与所述旋转电机连接；
驱动电机，设于所述装置主体上；
桨叶，与所述驱动电机连接；
第一安装架，设于所述装置主体上；
至少2个导向轮，设于所述第一安装架上；
第二安装架，转动连接在所述装置主体上；
弧形板，设于所述第二安装架上；
轮胎，设于所述导向轮与所述弧形板之间，且所述轮胎的外圈面与所述导向轮滑动接触，所述轮胎的内圈面与所述弧形板的外弧面固定连接；
其中，所述桨叶位于所述轮胎的内环内，所述桨叶靠近所述轮胎的内环的部分为铁或磁铁，所述弧形板内置有电磁铁；当所述旋转电机驱动所述装置主体旋转时，所述轮胎平行或垂直于地面，或所述轮胎处于平行于地面与垂直于地面之间的状态。
在一些实施例中，所述导向轮有4个，且当轮胎垂直于地面时，4个所述导向轮与地面之间均具有间距。
在一些实施例中，所述桨叶具有4个叶片，所述弧形板有4个且与所述桨叶的4个叶片一一对应分布。
本说明书实施例的另一方面公开了一种基于无人机的高速路面平整度检测方法，通过如上所述的基于无人机的高速路面平整度检测系统实现；
所述基于无人机的高速路面平整度检测方法包括：
S1.通过近端控制器和/或远程控制系统控制无人机沿高速路面飞行或落地行驶；
S2.通过所述无人机上的激光测距传感器检测得到第一高度；
S3.通过所述无人机上的超声波测距传感器检测得到第二高度；
S4.在执行S2和S3时，通过所述无人机上的陀螺仪，检测得到检测所述第一高度时的所述无人机与高速路面之间的第一旋转角度，和检测所述第二高度时的所述无人机与高速路面之间的第二旋转角度；
S5.比较所有检测点位的所述第一旋转角度和第二旋转角度，当所述第一旋转角度和第二旋转角度一致时，将与所述第一旋转角度和第二旋转角度分别对应的所述第一高度和第二高度共同作为高速路面平整度信息。
综上所述，本发明至少具有以下有益效果：
本发明通过近端控制器和/或远程控制系统控制无人机沿高速路面飞行或落地行驶；通过无人机上的激光测距传感器检测得到第一高度；通过无人机上的超声波测距传感器检测得到第二高度；通过无人机上的陀螺仪，检测得到检测第一高度时的无人机与高速路面之间的第一旋转角度，和检测第二高度时的无人机与高速路面之间的第二旋转角度；比较所有检测点位的第一旋转角度和第二旋转角度，当第一旋转角度和第二旋转角度一致时，将与第一旋转角度和第二旋转角度分别对应的第一高度和第二高度共同作为高速路面平整度信息。通过上述，提高了高速路面平整度的检测效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍。
图1为本发明中所涉及的无人机的飞行状态示意图。
图2为本发明中所涉及的无人机的转换状态示意图。
图3为本发明中所涉及的无人机的落地行驶状态示意图。
图4为本发明中所涉及的导向轮、轮胎、桨叶和弧形板的配合示意图。
图5为本发明中所涉及的放大器U1的示意图。
图6为本发明中所涉及的连接器J7的示意图。
图7为本发明中所涉及的连接器J3的示意图。
图8为本发明中所涉及的连接器J1的示意图。
图9为本发明中所涉及的放大器U2的示意图。
图10为本发明中所涉及的连接器J15的示意图。
图11为本发明中所涉及的连接器J11的示意图。
图12为本发明中所涉及的连接器J2的示意图。
图13为本发明中所涉及的放大器U6的示意图。
图14为本发明中所涉及的模数转换器U9的示意图。
图15为本发明中所涉及的放大器U5的示意图。
图16为本发明中所涉及的模数转换器U89的示意图。
图17为本发明中所涉及的连接器J24的示意图。
图18为本发明中所涉及的存储器U11的示意图。
附图标记：1、机身；11、机臂；12、旋转电机；2、旋翼装置；21、装置主体；22、驱动电机；23、桨叶；24、第一安装架；25、导向轮；26、第二安装架；27、弧形板；28、轮胎。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。
本说明书实施例的一方面公开了一种基于无人机的高速路面平整度检测系统，包括：
无人机，配置有近端控制器和/或远程控制系统；
激光测距传感器，设于所述无人机上，以检测得到第一高度；
超声波测距传感器，设于所述无人机上，以检测得到第二高度；
陀螺仪，设于所述无人机上，以检测得到检测所述第一高度时的所述无人机与高速路面之间的第一旋转角度，和检测所述第二高度时的所述无人机与高速路面之间的第二旋转角度；
存储器，用于存储所述第一高度、第二高度、第一旋转角度和第二旋转角度；
处理器，与所述激光测距传感器、超声波测距传感器、陀螺仪和存储器连接，以控制所述激光测距传感器、超声波测距传感器和陀螺仪工作，以及比较所有检测点位的所述第一旋转角度和第二旋转角度，当所述第一旋转角度和第二旋转角度一致时，将与所述第一旋转角度和第二旋转角度分别对应的所述第一高度和第二高度共同作为高速路面平整度信息；
其中，如图1、图2和图3所示，所述无人机包括：机身1；4个机臂11，分别从所述机身1前侧的左右两个位置和后侧的左右两个位置延伸而出；旋转电机12，设于所述机臂11远离所述机身1的一端；旋翼装置2，转动连接在所述机臂11远离所述机身1的一端，且与所述旋转电机12连接。
应当理解的是，通过近端控制器和/或远程控制系统控制无人机进行飞行作业的方案为现有技术，在此不再叙述说明，同理，激光测距传感器、超声波测距传感器、陀螺仪、存储器和处理器均为现有设备，本实施例只是利用其本身所具有的功能来达到本实施例的目的，并没有改进其功能或结构。
工作时，通过近端控制器和/或远程控制系统控制无人机沿高速路面飞行或落地行驶；通过无人机上的激光测距传感器检测得到第一高度；通过无人机上的超声波测距传感器检测得到第二高度；通过无人机上的陀螺仪，检测得到检测第一高度时的无人机与高速路面之间的第一旋转角度，和检测第二高度时的无人机与高速路面之间的第二旋转角度；比较所有检测点位的第一旋转角度和第二旋转角度，当第一旋转角度和第二旋转角度一致时，将与第一旋转角度和第二旋转角度分别对应的第一高度和第二高度共同作为高速路面平整度信息，提高了高速路面平整度的检测效率。而且，当第一旋转角度和第二旋转角度不一致时，将对应的第一高度和第二高度去除，不作为高速路面平整度信息，可以提高检测的准确度。
在一些实施例中，所述无人机设有GPS定位系统和/或加速度传感器和/或气压高度传感器。
本实施例中，通过GPS定位系统和/或气压高度传感器，均可得到相应的高度数据，通过该高度数据可以对上述的第一高度和第二高度进行修正，可以提高检测的准确度。同理，也通过加速度传感器对上述的第一高度和第二高度进行修正，可以提高检测的准确度。
在一些实施例中，所述无人机设有超声波成像装置。
本实施例中，通过超声波成像装置，可以得到所有检测点位的超声波图像，通过超声波图像可以将高速路面上明显有障碍物的超声波图像对应的检测点位的第一高度和第二高度去除，可以提高检测的准确度。
在一些实施例中，所述超声波成像装置和超声波测距传感器均配置有信号调节电路。
如图5至18所示，所述信号调节电路包括放大器U1、放大器U2、放大器U5、放大器U6、模数转换器U8、模数转换器U9、存储器U11、连接器J1、连接器J2、连接器J3、连接器J4、连接器J5、连接器J6、连接器J7、连接器J8、连接器J9、连接器J10、连接器J11、连接器J12、连接器J13、连接器J14、连接器J15、连接器J16、连接器J17、连接器J18、连接器J24、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻R11、电阻R12、电阻R13、电阻R14、电阻R15、电阻R16、电阻R158、电阻R159、电阻R160、电阻R161、电阻R182、电阻R162、电阻R163、电阻R164、电阻R165、电阻R166、电阻R167、电阻R168、电阻R169、电阻R170、电阻R171、电阻R172、电容C1、电容C2、电容C3、电容C4、电容C5、电容C6、电容C7、电容C8、电容C9、电容C10、电容C11、电容C12、电容C13、电容C14、电容C15、电容C16、电阻R33、电阻R34、电阻R35、电阻R36、电阻R41、电阻R42、电阻R45、电阻R46、电阻R61、电阻R49、电阻R186、电阻R50、电阻R187、电阻R59、电阻R57、电阻R54、电阻R64、电阻R63、电阻R53、电容C33、电容C34、电容C37、电容C39、电容C40、电容C43、电容C45、磁珠L5、二极管D1、二极管D3、电阻R17、电阻R18、电阻R19、电阻R20、电阻R21、电阻R22、电阻R23、电阻R24、电阻R25、电阻R26、电阻R27、电阻R28、电阻R29、电阻R30、电阻R31、电阻R32、电阻R157、电阻R156、电阻R155、电阻R154、电阻R153、电阻R152、电阻R151、电阻R181、电阻R180、电阻R179、电阻R178、电阻R177、电阻R176、电阻R175、电阻R174、电阻R173、电容C17、电容C18、电容C19、电容C20、电容C21、电容C22、电容C23、电容C24、电容C25、电容C26、电容C27、电容C28、电容C29、电容C30、电容C31、电容C32、电阻R37、电阻R38、电阻R39、电阻R40、电阻R44、电阻R43、电阻R47、电阻R48、电阻R62、电阻R52、电阻R184、电阻R56、电阻R66、电阻R65、电阻R55、电阻R60、电阻R58、电阻R51、电阻R185、电容C36、电容C35、电容C38、电容C44、电容C46、电容C41、电容C42、磁珠L4、二极管D2、二极管D4、电阻R70、电容C51、电阻R75、电阻R77、电阻R69、电阻R74、电阻R79、电容C59、电容C57、电阻R85、电容C56、电阻R99、电容C63、电容C67、磁珠L6、电阻R84、电阻R91、电阻R93、电阻R98、电阻R104、电容C72、电容C77、电阻R97、电阻R103、电容C74、电容C77、电阻R106、电容C79、电阻R110、电容C85、电容C89、电阻R133、电阻R150、电阻R135、电阻R141、电阻R140、电阻R148、电阻R132、电阻R130、电阻R149、电阻R131、电阻R136、电阻R137、电阻R147、电阻R126、电阻R125、电阻R124、电阻R123、电阻R122、电容C50、电阻R73、电阻R76、电阻R72、电阻R78、电容C60、电容C58、电阻R86、电容C60、电容C55、电阻R96、电容C62、电容C66、磁珠L7、电阻R83、电阻R90、电阻R92、电阻R95、电阻R102、电容C71、电容C76、电阻R94、电阻R101、电容C73、电阻R105、电容C78、电阻R109、电容C84、电容C88、电阻R129、电阻R134、电阻R128、电阻R127、电阻R121、电阻R120、电阻R119、电阻R118、电阻R117、电阻R142、电阻R146、电阻R145、电阻R144、电容C99。
连接器J1的引脚20与连接器J3的引脚1、电容C2的一端和电阻R158的一端连接，连接器J1的引脚19与连接器J3的引脚3、电容C3的一端和电阻R159的一端连接，连接器J1的引脚18与连接器J4的引脚1、电容C4的一端和电阻R160的一端连接，连接器J1的引脚17与连接器J4的引脚3、电容C5的一端和电阻R161的一端连接，连接器J1的引脚16与连接器J5的引脚1、电容C1的一端和电阻R182的一端连接，连接器J1的引脚15与连接器J5的引脚3、电容C6的一端和电阻R162的一端连接，连接器J1的引脚14与连接器J6的引脚1、电容C7的一端和电阻R163的一端连接，连接器J1的引脚13与连接器J6的引脚3、电容C8的一端和电阻R164的一端连接，连接器J1的引脚12与连接器J7的引脚1、电容C9的一端和电阻R165的一端连接，连接器J1的引脚11与连接器J7的引脚3、电容C10的一端和电阻R166的一端连接，连接器J1的引脚10与连接器J8的引脚1、电容C11的一端和电阻R167的一端连接，连接器J1的引脚9与连接器J8的引脚3、电容C12的一端和电阻R168的一端连接，连接器J1的引脚8与连接器J9的引脚1、电容C13的一端和电阻R169的一端连接，连接器J1的引脚7与连接器J9的引脚3、电容C14的一端和电阻R170的一端连接，连接器J1的引脚6与连接器J10的引脚1、电容C15的一端和电阻R171的一端连接，连接器J1的引脚5与连接器J10的引脚3、电容C16的一端和电阻R172的一端连接；
电容C2的另一端与电阻R1的一端和电阻R158的另一端连接，电容C3的另一端与电阻R2的一端和电阻R159的另一端连接，电容C4的另一端与电阻R3的一端和电阻R160的另一端连接，电容C5的另一端与电阻R4的一端和电阻R161的另一端连接，电容C1的另一端与电阻R5的一端和电阻R182的另一端连接，电容C6的另一端与电阻R6的一端和电阻R162的另一端连接，电容C7的另一端与电阻R7的一端和电阻R163的另一端连接，电容C8的另一端与电阻R8的一端和电阻R164的另一端连接，电容C9的另一端与电阻R9的一端和电阻R165的另一端连接，电容C10的另一端与电阻R10的一端和电阻R166的另一端连接，电容C11的另一端与电阻R11的一端和电阻R167的另一端连接，电容C12的另一端与电阻R12的一端和电阻R168的另一端连接，电容C13的另一端与电阻R13的一端和电阻R169的另一端连接，电容C14的另一端与电阻R14的一端和电阻R170的另一端连接，电容C15的另一端与电阻R15的一端和电阻R171的另一端连接，电容C16的另一端与电阻R16的一端和电阻R172的另一端连接，电阻R1的另一端与电阻R3的另一端、电阻R5的另一端、电阻R7的另一端、电阻R9的另一端、电阻R11的另一端、电阻R13的另一端、电阻R15的另一端、电阻R34的一端和电容C33的一端连接，电阻R2的另一端与电阻R4的另一端、电阻R6的另一端、电阻R8的另一端、电阻R10的另一端、电阻R12的另一端、电阻R14的另一端、电阻R16的另一端、电阻R35的一端和电容C34的一端连接；
电阻R35的另一端与电容C34的另一端、电阻R42的一端、电阻R36的一端和电阻R186的一端连接，电阻R36的另一端接地，电阻R42的另一端与电阻R46的一端、二极管D1的正极和二极管D3的负极连接，电阻R46的另一端与电阻R50的一端、电容C40的一端、电容C37的一端和放大器U1的引脚2连接，电阻R34的另一端与电容C33的另一端、电阻R41的一端、电阻R33的一端和电阻R187的一端连接，电阻R33的另一端接地，电阻R41的另一端与电阻R45的一端、二极管D1的负极和二极管D3的正极连接，电阻R45的另一端与电阻R49的一端、电容C39的一端、电容C37的另一端和放大器U1的引脚3连接，电阻R50的另一端与电容C40的另一端和电阻R54的一端连接，电阻R186的另一端与电阻R64的一端和电阻R67的一端连接，电阻R49的另一端与电容C39的另一端和电阻R53的一端连接，电阻R187的另一端与电阻R63的一端和电阻R68的一端连接，电阻R54的另一端与放大器U1的引脚1连接，电阻R64的另一端与放大器U1的引脚11连接，电阻R63的另一端与放大器U1的引脚10连接，电阻R53的另一端与放大器U1的引脚4连接，放大器U1的引脚12与电阻R61的一端连接，电阻R61的另一端与接地的电容C43、接地的电容C45、磁珠L5的一端和放大器U1的引脚5、引脚6、引脚7和引脚8连接，磁珠L5的另一端外接电压端5.3V，电阻R57的一端外接电压端0V26，电阻R57的另一端与接地的电阻R59、放大器U1的引脚13、引脚14、引脚15和引脚16连接；
连接器J2的引脚20与连接器J11的引脚1、电容C17的一端和电阻R173的一端连接，连接器J2的引脚19与连接器J11的引脚3、电容C18的一端和电阻R174的一端连接，连接器J2的引脚18与连接器J12的引脚1、电容C19的一端和电阻R175的一端连接，连接器J2的引脚17与连接器J12的引脚3、电容C20的一端和电阻R176的一端连接，连接器J2的引脚16与连接器J13的引脚1、电容C21的一端和电阻R177的一端连接，连接器J2的引脚15与连接器J13的引脚3、电容C22的一端和电阻R178的一端连接，连接器J2的引脚14与连接器J14的引脚1、电容C23的一端和电阻R179的一端连接，连接器J2的引脚13与连接器J14的引脚3、电容C24的一端和电阻R180的一端连接，连接器J2的引脚12与连接器J15的引脚1、电容C25的一端和电阻R181的一端连接，连接器J2的引脚11与连接器J15的引脚3、电容C26的一端和电阻R151的一端连接，连接器J2的引脚10与连接器J16的引脚1、电容C27的一端和电阻R152的一端连接，连接器J2的引脚9与连接器J16的引脚3、电容C28的一端和电阻R153的一端连接，连接器J2的引脚8与连接器J17的引脚1、电容C29的一端和电阻R154的一端连接，连接器J2的引脚7与连接器J17的引脚3、电容C30的一端和电阻R155的一端连接，连接器J2的引脚6与连接器J18的引脚1、电容C31的一端和电阻R156的一端连接，连接器J2的引脚5与连接器J18的引脚3、电容C32的一端和电阻R157的一端连接；
电容C17的另一端与电阻R17的一端和电阻R173的另一端连接，电容C18的另一端与电阻R18的一端和电阻R174的另一端连接，电容C19的另一端与电阻R19的一端和电阻R175的另一端连接，电容C20的另一端与电阻R20的一端和电阻R176的另一端连接，电容C21的另一端与电阻R21的一端和电阻R177的另一端连接，电容C22的另一端与电阻R22的一端和电阻R178的另一端连接，电容C23的另一端与电阻R23的一端和电阻R179的另一端连接，电容C24的另一端与电阻R24的一端和电阻R180的另一端连接，电容C25的另一端与电阻R25的一端和电阻R181的另一端连接，电容C26的另一端与电阻R26的一端和电阻R151的另一端连接，电容C27的另一端与电阻R27的一端和电阻R152的另一端连接，电容C28的另一端与电阻R28的一端和电阻R153的另一端连接，电容C29的另一端与电阻R29的一端和电阻R154的另一端连接，电容C30的另一端与电阻R30的一端和电阻R155的另一端连接，电容C31的另一端与电阻R31的一端和电阻R156的另一端连接，电容C32的另一端与电阻R32的一端和电阻R157的另一端连接，电阻R17的另一端与电阻R19的另一端、电阻R21的另一端、电阻R23的另一端、电阻R25的另一端、电阻R27的另一端、电阻R29的另一端、电阻R31的另一端、电阻R38的一端和电容C35的一端连接，电阻R18的另一端与电阻R20的另一端、电阻R22的另一端、电阻R24的另一端、电阻R26的另一端、电阻R28的另一端、电阻R30的另一端、电阻R32的另一端、电阻R39的一端和电容C36的一端连接；
电阻R39的另一端与电容C36的另一端、电阻R44的一端、电阻R40的一端和电阻R184的一端连接，电阻R40的另一端接地，电阻R44的另一端与电阻R48的一端、二极管D2的正极和二极管D4的负极连接，电阻R48的另一端与电阻R52的一端、电容C42的一端、电容C38的一端和放大器U2的引脚2连接，电阻R38的另一端与电容C35的另一端、电阻R43的一端、电阻R37的一端和电阻R185的一端连接，电阻R37的另一端接地，电阻R43的另一端与电阻R47的一端、二极管D2的负极和二极管D4的正极连接，电阻R47的另一端与电阻R51的一端、电容C41的一端、电容C38的另一端和放大器U2的引脚3连接，电阻R52的另一端与电容C42的另一端和电阻R56的一端连接，电阻R184的另一端与电阻R66的一端和电阻R69的一端连接，电阻R51的另一端与电容C41的另一端和电阻R55的一端连接，电阻R185的另一端与电阻R65的一端和电阻R70的一端连接，电阻R56的另一端与放大器U2的引脚1连接，电阻R66的另一端与放大器U2的引脚11连接，电阻R65的另一端与放大器U2的引脚10连接，电阻R55的另一端与放大器U2的引脚4连接，放大器U2的引脚12与电阻R62的一端连接，电阻R62的另一端与接地的电容C44、接地的电容C46、磁珠L4的一端和放大器U2的引脚5、引脚6、引脚7和引脚8连接，磁珠L4的另一端外接电压端5.3V，电阻R58的一端外接电压端0V26，电阻R58的另一端与接地的电阻R60、放大器U2的引脚13、引脚14、引脚15和引脚16连接；
电阻R70的另一端与电容C51的一端、电阻R75的一端和电阻R77的一端连接，电阻R69的另一端与电容C51的另一端、电阻R74的一端和电阻R79的一端连接，电阻R75的另一端与电容C59的一端、电容C57的一端和放大器U6的引脚2连接，电阻R77的另一端与电容C57的另一端和电阻R85的一端连接，电阻R85的另一端与放大器U6的引脚1连接，电阻R74的另一端与电容C59的另一端、电容C56的一端和放大器U6的引脚3连接，电阻R99的一端与放大器U6的引脚12连接，电阻R99的另一端与接地的电容C63、接地的电容C67、磁珠L6的一端和放大器U6的引脚5、引脚6、引脚7和引脚8连接，电容C56的另一端与电阻R79的另一端和电阻R84的一端连接，电阻R84的另一端与放大器U6的引脚4连接，磁珠L6的另一端外接电压端5.3V，电阻R91的一端外接电压端0V26，电阻R91的另一端与接地的电阻R93、放大器U6的引脚13、引脚14、引脚15、引脚16和引脚17连接，电阻R98的一端与放大器U6的引脚11连接，电阻R98的另一端与电阻R104的一端连接，电阻R104的另一端与接地的电容C72、电容C77的一端和模数转换器U9的引脚10连接，电阻R97的一端与放大器U6的引脚10连接，电阻R97的另一端与电阻R103的一端连接，电阻R103的另一端与接地的电容C74、电容C77的另一端和模数转换器U9的引脚9连接；
电阻R106的一端外接电压端5.3V，电阻R106的另一端与接地的电容C79和模数转换器U9的引脚12连接，电阻R110的一端外接电压端3V3，电阻R110的另一端与接地的电容C85、模数转换器U9的引脚13和引脚14连接，模数转换器U9的引脚16与接地的电容C89连接后外接电压端3V3，模数转换器U9的引脚1与电阻R133的一端和电阻R150的一端连接，模数转换器U9的引脚2与电阻R135的一端、电阻R141的一端和电阻R140的一端连接，电阻R135的另一端外接电压端3V3，模数转换器U9的引脚24与电阻R148的一端和电阻R132的一端连接，模数转换器U9的引脚23与电阻R130的一端、电阻R149的一端和电阻R131的一端连接，电阻R130的另一端与连接器J24的引脚28和电阻R136的一端连接，模数转换器U9的引脚22与电阻R137的一端和电阻R147的一端连接，模数转换器U9的引脚21与电阻R126的一端连接，模数转换器U9的引脚20、引脚19、引脚18和引脚17分别与电阻R125的一端、电阻R124的一端、电阻R123的一端和电阻R122的一端一一对应连接；
电阻R68的另一端与电容C50的一端、电阻R73的一端和电阻R76的一端连接，电阻R67的另一端与电容C50的另一端、电阻R72的一端和电阻R78的一端连接，电阻R73的另一端与电容C60的一端、电容C58的一端和放大器U5的引脚2连接，电阻R76的另一端与电容C58的另一端和电阻R86的一端连接，电阻R86的另一端与放大器U5的引脚1连接，电阻R72的另一端与电容C60的另一端、电容C55的一端和放大器U5的引脚3连接，电阻R96的一端与放大器U5的引脚12连接，电阻R96的另一端与接地的电容C62、接地的电容C66、磁珠L7的一端和放大器U5的引脚5、引脚6、引脚7和引脚8连接，电容C55的另一端与电阻R78的另一端和电阻R83的一端连接，电阻R83的另一端与放大器U5的引脚4连接，磁珠L7的另一端外接电压端5.3V，电阻R90的一端外接电压端0V26，电阻R90的另一端与接地的电阻R92、放大器U5的引脚13、引脚14、引脚15、引脚16和引脚17连接，电阻R95的一端与放大器U5的引脚11连接，电阻R95的另一端与电阻R102的一端连接，电阻R102的另一端与接地的电容C71、电容C76的一端和模数转换器U8的引脚10连接，电阻R94的一端与放大器U5的引脚10连接，电阻R94的另一端与电阻R101的一端连接，电阻R101的另一端与接地的电容C73、电容C76的另一端和模数转换器U8的引脚9连接；
电阻R105的一端外接电压端5.3V，电阻R105的另一端与接地的电容C78和模数转换器U8的引脚12连接，电阻R109的一端外接电压端3V3，电阻R109的另一端与接地的电容C84、模数转换器U8的引脚13和引脚14连接，模数转换器U8的引脚16与接地的电容C88连接后外接电压端3V3，模数转换器U8的引脚1与电阻R129的一端和电阻R150的另一端连接，模数转换器U8的引脚2与电阻R134的一端和电阻R140的另一端连接，电阻R134的另一端外接电压端3V3，模数转换器U8的引脚24与电阻R148的另一端和电阻R128的一端连接，模数转换器U8的引脚23与电阻R127的一端和电阻R149的另一端连接，电阻R127的另一端与电阻R136的另一端连接，模数转换器U8的引脚22与电阻R147的另一端连接，模数转换器U8的引脚21与电阻R121的一端连接，模数转换器U8的引脚20、引脚19、引脚18和引脚17分别与电阻R120的一端、电阻R119的一端、电阻R118的一端和电阻R117的一端一一对应连接；
电阻R141的另一端与电阻R142的一端和连接器J24的引脚16连接，电阻R142的另一端外接电压端3V3，电阻R129的另一端与连接器J24的引脚12连接，电阻R128的另一端与连接器J24的引脚14连接，电阻R137的另一端与连接器J24的引脚18连接，电阻R133的另一端与连接器J24的引脚20连接，电阻R132的另一端与连接器J24的引脚22连接，电阻R131的另一端与连接器J24的引脚24连接，电阻R126的另一端与连接器J24的引脚30和引脚32连接，电阻R121的另一端与连接器J24的引脚34和引脚36连接，电阻R125的另一端与连接器J24的引脚38和电阻R117的另一端连接，电阻R124的另一端与连接器J24的引脚40和电阻R118的另一端连接，电阻R123的另一端与连接器J24的引脚42和电阻R119的另一端连接，电阻R122的另一端与连接器J24的引脚44和电阻R120的另一端连接，电阻R146的一端与连接器J24的引脚56连接，电阻R145的一端与连接器J24的引脚58连接，电阻R146的另一端与存储器U11的引脚5连接，电阻R145的另一端与存储器U11的引脚6连接，存储器U11的引脚1与电阻R144的一端连接，电阻R114的另一端与接地的电容C99和存储器U11的引脚8连接后外接电压端EVM ID PWR连接。
本实施例中，各个“电压端”根据实际需求设置所需的电压即可，没有描述到的器件及连接关系如图5至图18所示即可；超声波成像装置和超声波测距传感器采集信号可以通过连接器（J1-J18）分别传输到放大器U1和放大器U2，再分别通过放大器U5、放大器U6、模数转换器U8和模数转换器U9形成两个同步通道，最后通过连接器J24将调节处理后信号输出；两个同步通道（AFE的I和Q电压输出）的全差动信号链提供零延迟真实原始数据，提高超声波成像装置和超声波测距传感器的检测精度，可以进一步提高平整度的检测精度。
在一些实施例中，如图1、图2、图3和图4所示，所述旋翼装置2包括：
装置主体21，转动连接在所述机臂11远离所述机身1的一端，且与所述旋转电机12连接；驱动电机22，设于所述装置主体21上；桨叶23，与所述驱动电机22连接；第一安装架24，设于所述装置主体21上；至少2个导向轮25，设于所述第一安装架24上；第二安装架26，转动连接在所述装置主体21上；弧形板27，设于所述第二安装架26上；轮胎28，设于所述导向轮25与所述弧形板27之间，且所述轮胎28的外圈面与所述导向轮25滑动接触，所述轮胎28的内圈面与所述弧形板27的外弧面固定连接；
其中，所述桨叶23位于所述轮胎28的内环内，所述桨叶23靠近所述轮胎28的内环的部分为铁或磁铁，所述弧形板27内置有电磁铁；当所述旋转电机12驱动所述装置主体21旋转时，所述轮胎28平行或垂直于地面，或所述轮胎28处于平行于地面与垂直于地面之间的状态。
可以理解的是，旋翼装置2的方案以装置主体21与机臂11之间的转动连接的接触面呈45度（40-50度，优选45度），通过旋转电机12驱动装置主体21旋转，能够使轮胎28平行或垂直于地面，或使轮胎28在平行于地面与垂直于地面之间的位置状态之间转换为准。
当需要无人机飞行时，通过旋转电机12驱动装置主体21旋转，使轮胎28平行于地面，通过驱动电机22驱动桨叶23旋转，无人机能够正常飞行；能够转动的装置主体21，可以为无人机提供多个方向上的飞行动力，这样的设计有效为无人机提供灵活多变的飞行动力，能够有效对抗高速路面上各种方向的强风，例如：由于高速路面的环境特点，经常会有强烈的风，如横风等，上述设计就能够使得无人机保持正常飞行，不会东倒西歪，严重影响检测工作的进行。
当需要无人机落地行驶时，通过旋转电机12驱动装置主体21旋转，使轮胎28垂直于地面，将电磁铁通电，即无人机上配置有给电磁铁通电的装置（该装置为现有方案，在此不复述）；通电后的电磁铁与桨叶23（铁或磁铁的部分）相互吸引，此时，通过驱动电机22驱动桨叶23旋转，桨叶23在磁场的作用下带动电磁铁转动，进而带动弧形板27转动，弧形板27带动轮胎28转动，通过4个轮胎28使得无人机在地面上行驶。该设置能够使得无人机能够落地行驶，即无人机能够飞行检测和落地检测，使得检测数据具有更多的维度，进一步提高检测的准确度。
在一些实施例中，所述导向轮25有4个，且当轮胎28垂直于地面时，4个所述导向轮25与地面之间均具有间距。
在一些实施例中，所述桨叶23具有4个叶片，所述弧形板27有4个且与所述桨叶23的4个叶片一一对应分布。
本说明书实施例的另一方面公开了一种基于无人机的高速路面平整度检测方法，通过如上所述的基于无人机的高速路面平整度检测系统实现；
所述基于无人机的高速路面平整度检测方法包括：
S1.通过近端控制器和/或远程控制系统控制无人机沿高速路面飞行或落地行驶；
S2.通过所述无人机上的激光测距传感器检测得到第一高度；
S3.通过所述无人机上的超声波测距传感器检测得到第二高度；
S4.在执行S2和S3时，通过所述无人机上的陀螺仪，检测得到检测所述第一高度时的所述无人机与高速路面之间的第一旋转角度，和检测所述第二高度时的所述无人机与高速路面之间的第二旋转角度；
S5.比较所有检测点位的所述第一旋转角度和第二旋转角度，当所述第一旋转角度和第二旋转角度一致时，将与所述第一旋转角度和第二旋转角度分别对应的所述第一高度和第二高度共同作为高速路面平整度信息。
以上所述实施例是用以说明本发明，并非用以限制本发明，所以举例数值的变更或等效元件的置换仍应隶属本发明的范畴。
Claims (8)
1.一种基于无人机的高速路面平整度检测系统，其特征在于，包括：
无人机，配置有近端控制器和/或远程控制系统；
激光测距传感器，设于所述无人机上，以检测得到第一高度；
超声波测距传感器，设于所述无人机上，以检测得到第二高度；
陀螺仪，设于所述无人机上，以检测得到检测所述第一高度时的所述无人机与高速路面之间的第一旋转角度，和检测所述第二高度时的所述无人机与高速路面之间的第二旋转角度；
存储器，用于存储所述第一高度、第二高度、第一旋转角度和第二旋转角度；
处理器，与所述激光测距传感器、超声波测距传感器、陀螺仪和存储器连接，以控制所述激光测距传感器、超声波测距传感器和陀螺仪工作，以及比较所有检测点位的所述第一旋转角度和第二旋转角度，当所述第一旋转角度和第二旋转角度一致时，将与所述第一旋转角度和第二旋转角度分别对应的所述第一高度和第二高度共同作为高速路面平整度信息；
其中，所述无人机包括：
机身；
4个机臂，分别从所述机身前侧的左右两个位置和后侧的左右两个位置延伸而出；
旋转电机，设于所述机臂远离所述机身的一端；
旋翼装置，转动连接在所述机臂远离所述机身的一端，且与所述旋转电机连接。
2.根据权利要求1所述的基于无人机的高速路面平整度检测系统，其特征在于，所述无人机设有GPS定位系统和/或加速度传感器和/或气压高度传感器。
3.根据权利要求1所述的基于无人机的高速路面平整度检测系统，其特征在于，所述无人机设有超声波成像装置。
4.根据权利要求3所述的基于无人机的高速路面平整度检测系统，其特征在于，所述超声波成像装置和超声波测距传感器均配置有信号调节电路。
5.根据权利要求1所述的基于无人机的高速路面平整度检测系统，其特征在于，所述旋翼装置包括：
装置主体，转动连接在所述机臂远离所述机身的一端，且与所述旋转电机连接；
驱动电机，设于所述装置主体上；
桨叶，与所述驱动电机连接；
第一安装架，设于所述装置主体上；
至少2个导向轮，设于所述第一安装架上；
第二安装架，转动连接在所述装置主体上；
弧形板，设于所述第二安装架上；
轮胎，设于所述导向轮与所述弧形板之间，且所述轮胎的外圈面与所述导向轮滑动接触，所述轮胎的内圈面与所述弧形板的外弧面固定连接；
其中，所述桨叶位于所述轮胎的内环内，所述桨叶靠近所述轮胎的内环的部分为铁或磁铁，所述弧形板内置有电磁铁；当所述旋转电机驱动所述装置主体旋转时，所述轮胎平行或垂直于地面，或所述轮胎处于平行于地面与垂直于地面之间的状态。
6.根据权利要求5所述的基于无人机的高速路面平整度检测系统，其特征在于，所述导向轮有4个，且当轮胎垂直于地面时，4个所述导向轮与地面之间均具有间距。
7.根据权利要求5所述的基于无人机的高速路面平整度检测系统，其特征在于，所述桨叶具有4个叶片，所述弧形板有4个且与所述桨叶的4个叶片一一对应分布。
8.一种基于无人机的高速路面平整度检测方法，其特征在于，通过权利要求1至7中任一项所述的基于无人机的高速路面平整度检测系统实现；
所述基于无人机的高速路面平整度检测方法包括：
S1.通过近端控制器和/或远程控制系统控制无人机沿高速路面飞行或落地行驶；
S2.通过所述无人机上的激光测距传感器检测得到第一高度；
S3.通过所述无人机上的超声波测距传感器检测得到第二高度；
S4.在执行S2和S3时，通过所述无人机上的陀螺仪，检测得到检测所述第一高度时的所述无人机与高速路面之间的第一旋转角度，和检测所述第二高度时的所述无人机与高速路面之间的第二旋转角度；
S5.比较所有检测点位的所述第一旋转角度和第二旋转角度，当所述第一旋转角度和第二旋转角度一致时，将与所述第一旋转角度和第二旋转角度分别对应的所述第一高度和第二高度共同作为高速路面平整度信息。
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