CN211207172U - 多感知模块融合的矿井供电线路自主巡检无人机控制系统 - Google Patents

多感知模块融合的矿井供电线路自主巡检无人机控制系统 Download PDF

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CN211207172U CN202020136039.7U CN202020136039U CN211207172U CN 211207172 U CN211207172 U CN 211207172U CN 202020136039 U CN202020136039 U CN 202020136039U CN 211207172 U CN211207172 U CN 211207172U
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Abstract

本实用新型公开了一种多感知模块融合的矿井供电线路自主巡检无人机控制系统,包括无人机以及均匀安装在无人机上的数据处理与控制结构、用于获取供电线路图像的目标感知结构、用于获取无人机当前坐标信息的位置感知结构、用于获取无人机当前高度信息的高度感知结构、用于获取无人机周围障碍物信息的障碍物感知结构、用于获取无人机电池电量信息并对其进行充电的电量感知结构和用于与其他工作站进行数据无线传输的数据传输结构,目标感知结构、位置感知结构、高度感知结构、障碍物感知结构的输出端均与数据处理与控制结构的不同输入端电连接,电量感知结构以及数据传输结构均与数据处理与控制结构双向电连接,有效实现无人机自主巡检矿井供电线路。

Description

多感知模块融合的矿井供电线路自主巡检无人机控制系统
技术领域
本实用新型属于矿井供电线路巡检技术领域,涉及一种多感知模块融合的矿井供电线路自主巡检无人机控制系统。
背景技术
我国煤矿资源丰富,同时煤矿也是我国能源生产和消费的主要来源。确保煤矿安全开采一直是世界性的难题与研究重点。而实现能源开采现代化与智能化,离不开安全可靠的电力供给,随着煤矿无人化、智能化开采的发展,矿井的用电需求也越来越大,输电线路的长度、复杂性和电压等级较以往都有质的提升。由于矿井地形复杂、环境恶劣,供电线路分布地域广而分散,且其长期暴露在恶劣的环境中,这使得供电线路易断股、磨损、腐蚀,直接给煤矿生产带来巨大的危害。因此需要电力人员对矿井供电线路进行定期巡检并排除隐患,以预防事故的发生。
目前电力巡检还是电力工作人员的主要工作内容之一,矿井供电线路的主要巡检方式还是人工巡检。传统的人员巡检办法不仅费时费力,而且矿井下恶劣的环境和供电线路自身的毁坏也对电力人员的巡检工作带来诸多不确定性和安全问题。近几年来,人们开始使用无人机拍摄图像进行供电线路巡检,提高了巡检效率,降低了危险系数。在现有无人机巡检技术中,主要还是由工作人员现场遥控无人机围绕供电线路、杆塔飞行,通过机载可见光摄像头和图像传输模块在地面站上观察供电线路和杆塔的情况,但可见光摄像头拍摄的图像容易受到光线的影响,尤其是弱光条件下,几乎无法拍摄到供电线路清晰的图像,严重影响工作人员的检测判断,其次,人工遥控对无人机操作人员要求较高,操作不当容易造成安全事故或损毁无人机。另外,人工遥控无人机,检测到故障时,只能通过手动记录故障点,效率低、容易出错。而且现有的无人机电池容量有限,无法进行长时间的飞行巡检,需要工作人员遥控无人机频繁的降落更换电池,大大降低了供电线路巡检的工作效率。
发明内容
本实用新型实施例的目的在于提供一种多感知模块融合的矿井供电线路自主巡检无人机控制系统,以解决现有矿井供电线路巡检无人机拍摄的图像质量容易受光线影响的问题,需要人工遥控巡检使得对无人机操作人员要求较高、操作不当容易造成安全事故或损毁无人机的问题,需要手动记录故障点造成效率低、容易出错的问题,以及需要工作人员遥控无人机频繁的降落更换电池影响巡检效率的问题。
本实用新型实施例所采用的技术方案是,多感知模块融合的矿井供电线路自主巡检无人机控制系统,包括无人机以及均匀分布并安装在无人机上的数据处理与控制结构、用于获取供电线路图像的目标感知结构、用于获取无人机当前坐标信息的位置感知结构、用于获取无人机当前高度信息的高度感知结构、用于获取无人机周围障碍物信息的障碍物感知结构、用于获取无人机电池电量信息并对其进行充电的电量感知结构和用于与其他工作站进行数据无线传输的数据传输结构,其中,障碍物感知结构固定于无人机机身顶部,目标感知结构固定于无人机机身底部;
所述目标感知结构、位置感知结构、高度感知结构、障碍物感知结构的输出端均与数据处理与控制结构的不同输入端电连接,所述电量感知结构以及数据传输结构均与数据处理与控制结构双向电连接,所述数据处理与控制结构的输出端与无人机的电动机电调模块输入端电连接。
进一步的,所述数据处理与控制结构由Jetson Nano模块和树莓派模块组成,所述Jetson Nano模块的输出端通过GPIO接口与所述树莓派模块的输入端电连接。
进一步的,所述目标感知结构由可见光Camera模块和红外光Camera模块组成,所述位置感知结构由GPS模块和IMU模块组成,所述障碍物感知结构由双目深度Camera模块和LiDAR模块组成;
所述可见光Camera模块、红外光Camera模块、GPS模块、IMU模块、双目深度Camera模块和LiDAR模块的输出端分别通过与其对应的USB接口与Jetson Nano模块的不同输入端相连接。
进一步的,所述高度感知结构由激光测距模块和气压感知模块组成,且所述激光测距模块和气压感知模块的输出端分别通过与其对应的UART接口与树莓派模块的不同输入端相连接。
进一步的,所述电量感知结构由电量检测模块和无线充电模块组成,电量检测模块的输出端通过与其对应的GPIO接口与树莓派模块的输入端相连接,所述树莓派模块通过与其对应的GPIO接口与无线充电模块的控制端相连接,控制无线充电模块的开、关;
所述数据传输结构采用Wi-Fi无线数传模块,所述Wi-Fi无线数传模块通过与其对应的USB接口与树莓派模块双向连接,所述树莓派模块的输出端与无人机的电动机电调模块输入端电连接。
进一步的,所述无人机的机体部分由上层平台和下层平台组成,所述GPS模块、双目深度Camera模块、LiDAR模块和Wi-Fi无线数传模块均固定于无人机机体的上层平台顶部,所述Jetson Nano模块、树莓派模块、IMU模块、气压感知模块和电量检测模块均固定于无人机机体的下层平台顶部,所述可见光Camera模块、红外光Camera模块、激光测距模块和无线充电模块均固定于无人机机体的下层平台底部。
进一步的,所述LiDAR模块通过与其匹配的且具有一定高度的安装支架固定在上层平台的顶部中心位置,所述GPS模块和Wi-Fi无线数传模块对应安装在LiDAR模块左右两侧,所述双目深度Camera模块固定于无人机机体的上层平台前端,且其镜头朝向无人机正前方即无人机前进方向。
进一步的,所述IMU模块位于无人机机体的下层平台顶部中心位置处,所述JetsonNano模块和树莓派模块对应安装在IMU模块左右两侧,电量检测模块安装在IMU模块前方,气压感知模块安装在IMU模块后方。
进一步的,所述激光测距模块安装于下层平台底部中间位置,且其激光发射端竖直朝向无人机正下方,所述可见光Camera模块和红外光Camera模块对应安装在激光测距模块左右两侧,所述无线充电模块安装在激光测距模块后方。
进一步的,所述树莓派模块通过与Wi-Fi无线数传模块与地面站双向连接,所述地面站采用具有Wi-Fi通信功能的终端设备。
本实用新型实施例的有益效果是:
1.同时采用可见光Camera模块和红外光Camera模块作为目标感知结构,对供电线路同时获取可见光RGB图像和红外光图像,降低了光照对图像的影响,在弱光条件下也能准确的看到供电线路故障情况,解决了现有矿井供电线路巡检无人机拍摄的图像质量容易受光线影响的问题。
2.采用GPS模块和IMU模块构成位置感知结构,获取无人机当前的位置坐标,采用激光测距模块和气压感知模块构成高度感知结构,获取无人机当前的高度信息,并采用Wi-Fi无线数传模块与地面站进行实时数据传输,当地面工作人员发现图像中的供电线路异常时,通过无人机当前的位置坐标和高度信息自动标记供电线路故障位置,方便工作人员进行检修,提高了检修效率,解决了现有矿井供电线路巡检无人机需要手动记录故障点造成效率低、容易出错的问题。
3.采用双目深度Camera模块和LiDAR模块构成障碍物感知结构,通过双目深度Camera模块获取深度图像,通过LIDAR模块获取激光点云数据,然后通过深度图像和激光点云数据检测出巡检无人机周围的障碍物及其距离长度,巡检无人机根据自身的经纬度坐标和高度信息,在设定好的巡检飞行路线上避开障碍物自主飞行,提高了无人机巡检的自动化程度,提高了安全性能,解决了现有矿井供电线路巡检无人机需要人工遥控巡检使得对无人机操作人员要求较高、操作不当容易造成安全事故或损毁无人机的问题。
4.采用电量检测模块和无线充电模块构成电量感知结构,通过电量检测模块获取电池电量信息,无人机可以根据设定好的停机平台位置坐标,自动降落并通过无线充电模块补充电量,提高续航时间,保证长距离大范围的巡检工作顺利完成,提高了工作效率,解决了现有矿井供电线路巡检无人机需要工作人员遥控无人机频繁的降落更换电池影响巡检效率的问题。
5.各结构均匀分布在无人机机体上,并优化各结构包含的感知模块所在具体位置,使得各感知模块能够达到最佳工作状态的同时保证无人机载重分布均匀、飞行稳定,避免出现飞行失控或倾斜等问题,且实现了矿井供电线路的自主巡检工作,有效减少人力成本。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本实用新型实施例的多感知模块融合的矿井供电线路自主巡检无人机控制系统的结构框图。
图2是本实用新型实施例的多感知模块融合的矿井供电线路自主巡检无人机控制系统的结构示意图。
图3是本实用新型实施例的无人机机体的上层平台顶部结构示意图。
图4是本实用新型实施例的无人机机体的下层平台顶部结构示意图。
图5是本实用新型实施例的无人机机体的下层平台底部结构示意图。
图中,1.数据处理与控制结构,1-1.Jetson Nano模块,1-2.树莓派模块,2.目标感知结构,2-1.可见光Camera模块,2-2.红外光Camera模块,3.位置感知结构,3-1.GPS模块,3-2.IMU模块,4.高度感知结构,4-1.激光测距模块,4-2.气压感知模块,5.障碍物感知结构,5-1.双目深度Camera模块,5-2.LiDAR模块,6.电量感知结构,6-1.电量检测模块,6-2.无线充电模块,7.数据传输结构。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图,对本实用新型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实用新型一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本实用新型保护的范围。
本实施例提供一种多感知模块融合的矿井供电线路自主巡检无人机控制系统,如图1所示,包括数据处理与控制结构1、用于获取供电线路图像的目标感知结构2、用于获取无人机当前坐标信息的位置感知结构3、用于获取无人机当前高度信息的高度感知结构4、用于获取无人机周围障碍物信息的障碍物感知结构5、用于获取无人机电池电量信息并对其进行充电的电量感知结构6和用于与其他工作站进行数据无线传输的数据传输结构7,目标感知结构2、位置感知结构3、高度感知结构4、障碍物感知结构5和电量感知结构6的输出端均与数据处理与控制结构1的不同输入端电连接,数据传输结构7与数据处理与控制结构1双向电连接,数据处理与控制结构1的输出端与无人机的电动机电调模块输入端电连接,给无人机的电动机电调模块输出PWM信号,控制电动机转动,从而控制无人机螺旋桨转动,使无人机飞行。
数据处理与控制结构1由Jetson Nano模块1-1和树莓派模块1-2组成,JetsonNano模块1-1与树莓派模块1-2通过GPIO接口相连接;目标感知结构2由用于拍摄供电线路RGB图像的可见光Camera模块2-1和用于拍摄供电线路红外光图像的红外光Camera模块2-2组成;位置感知结构3由用于获取无人机当前经纬度坐标信息的GPS模块3-1和用于获取当前无人机飞行时的加速度和偏转角度信息的IMU模块3-2组成;高度感知结构4由用于获取无人机高度距离信息的激光测距模块4-1和用于获取无人机高度信息的气压感知模块4-2组成;障碍物感知结构5由用于拍摄深度图像的双目深度Camera模块5-1和用于获取无人机周围环境的激光点云数据的LiDAR模块5-2组成;深度信息即带有深度信息的图像,深度信息为图像中每个物体对双目深度Camera模块5-1的距离值;激光点云即为激光线360°旋转扫描时每条激光线的角度值和距离值;电量感知结构6由用于获取无人机电池电量信息的电量检测模块6-1和用于为无人机进行充电的无线充电模块6-2组成;数据传输结构7为Wi-Fi无线数传模块。
所述可见光Camera模块2-1、红外光Camera模块2-2、双目深度Camera模块5-1和LiDAR模块5-2的输出端分别通过与其对应的USB接口与Jetson Nano模块1-1的不同输入端相连接。所述GPS模块3-1和IMU模块3-2的输出端分别通过与其对应的USB接口与JetsonNano模块1-1的不同输入端相连接。所述激光测距模块4-1和气压感知模块4-2的输出端分别通过与其对应的UART接口与树莓派模块1-2的不同输入端相连接。所述电量检测模块6-1的输出端通过与其对应的GPIO接口与树莓派模块1-2的输入端相连接,所述树莓派模块1-2通过与其对应的GPIO接口与无线充电模块6-2的控制端相连接,控制无线充电模块6-2的开关。所述Wi-Fi无线数传模块通过与其对应的USB接口与树莓派模块1-2双向连接,树莓派模块1-2的输出端与无人机的电动机电调模块输入端电连接。
Jetson Nano模块1-1负责获取可见光Camera模块2-1的RGB图像、红外光Camera模块2-2的红外光图像、双目深度Camera模块5-1的深度图像、LiDAR模块5-2的激光点云数据、GPS模块3-1的经纬度坐标信息、IMU模块3-2的加速度和偏转角度信息;树莓派模块1-2负责获取激光测距模块4-1的高度距离信息、气压感知模块4-2的高度信息、电量检测模块6-1的电池电量信息,控制无线充电模块6-2开关,并通过Wi-Fi无线数传模块与地面站进行实时数据传输,以及控制无人机飞行。
如图2所示,无人机的机体部分由上层平台和下层平台组成,GPS模块3-1、双目深度Camera模块5-1、LiDAR模块5-2和Wi-Fi无线数传模块均固定于无人机机体的上层平台顶部,其中,LiDAR模块5-2通过与其匹配的且具有一定高度的安装支架固定在上层平台的顶部中心位置,使其位于无人机中心最高处,以方便其360°旋转扫描,使得其发射的检测激光不会被无人机上其他部件阻挡,极大地发挥其扫描优势,检测无人机四周情况,对周围环境检测更准确,能够更准确的识别周围障碍物。如图3所示,LiDAR模块5-2左右两侧安装GPS模块3-1和Wi-Fi无线数传模块,GPS模块3-1放置在无人机机体的上层平台顶部以便于接收卫星信号,使得定位更加准确。Wi-Fi无线数传模块放置在无人机机体的上层平台顶部以便于无线信号的发送和接收,且所受干扰最小。双目深度Camera模块5-1固定于无人机机体的上层平台前端(靠近无人机正前方位置处),且其镜头朝向无人机正前方即无人机前进方向,方便其观测无人机前方图像并检测深度,视野开阔,与无人机飞行方向一致,便于无人机及时检测出前进方向的障碍物。Jetson Nano模块1-1、树莓派模块1-2、IMU模块3-2、气压感知模块4-2和电量检测模块6-1均固定于无人机机体的下层平台顶部,如图4所示,IMU模块3-2位于无人机机体的下层平台顶部中心位置处,IMU模块3-2用于检测xyz三轴方向上的加速度和xyz三轴方向上的偏转角测量,将其固定在整个无人机最中心位置处,使得检测的加速度值和偏转角度最准确,测得的值也最能反映出无人机的姿态。IMU模块3-2左右两侧安装Jetson Nano模块1-1和树莓派模块1-2,Jetson Nano模块1-1和树莓派模块1-2均是起到数据处理的功能,两者间隔一段距离,可最大程度上减少其之间的干扰情况,保证数据处理的正确性和稳定性。IMU模块3-2前方安装电量检测模块6-1,IMU模块3-2后方安装气压感知模块4-2,将气压感知模块4-2安装在无人机的中间后方可以尽量显小飞行时气流对其影响。可见光Camera模块2-1、红外光Camera模块2-2、激光测距模块4-1和无线充电模块6-2均固定于无人机机体的下层平台底部,如图5所示,激光测距模块4-1安装于下层平台底部中心位置,且其激光发射端竖直朝向无人机正下方,可最准确检测出无人机对地面的高度。激光测距模块4-1左右两边一一对应安装可见光Camera模块2-1和红外光Camera模块2-2,可见光Camera模块2-1和红外光Camera模块2-2用于对检测区域拍摄视频图像,可见光Camera模块2-1和红外光Camera模块2-2安装尽量靠近,镜头朝向相同,方便相同区域两种视频图像的同时获取,方便对比观测,对检测供电线路故障有很大帮助,使得检测更加准确。激光测距模块4-1后方安装无线充电模块6-2,将无线充电模块6-2置于在无人机底部后方,方便无人机降落后,与停机平台的无线充电模块发射端靠近充电。所有模块安装时几乎平均分布在无人机机体的上层平台和下层平台的中心以及四周(即所有模块均均匀安装在无人机机体上),使得无人机载重分布均匀、飞行稳定,不会出现飞行失控或倾斜等问题。
无人机对供电线路进行自主巡检时,首先工作人员设定好停机平台的位置坐标,设置一系列目标位置坐标作为无人机巡检飞行的路线,无人机通过停机平台起飞,JetsonNano模块1-1获取GPS模块3-1检测到的经纬度坐标信息和IMU模块3-2检测到的加速度信息、偏转角度信息并发送到树莓派模块1-2,树莓派模块1-2再结合激光测距模块4-1、气压感知模块4-2检测到的高度信息,与设定好的飞行路线坐标对比,控制无人机不断地到达飞行路线中的每个目标位置坐标,从而实现控制无人机按照设定好的飞行路线自主飞行的功能,树莓派模块1-2获取无人机位置信息(坐标信息以及高度信息等)后与设定好的飞行路线坐标对比,控制无人机不断地到达飞行路线中的每个目标位置坐标,属于本领域控制无人机飞行的常规技术手段,属于本领域公知常识,此处不再赘述。Jetson Nano模块1-1使用可见光Camera模块2-1和红外光Camera模块2-2实时拍摄图像,并传输到树莓派模块1-2,树莓派模块1-2再通过Wi-Fi无线数传模块将图像传输到地面工作站中,工作人员同时观测到供电线路的可见光RGB图像和红外光图像,对供电线路检测更加准确,减小了光照对供电线路检测的影响。当地面工作人员通过回传的可见光RGB图像和红外光图像检测到故障时,地面站(电脑、平板等具有Wi-Fi通信功能的终端设备)通过Wi-Fi无线数传模块发送确认故障指令给树莓派模块1-2,树莓派模块1-2将GPS模块3-1获取的当前经纬度坐标信息和高度感知结构4获得的高度信息,作为故障点的位置信息通过Wi-Fi无线数传模块发送到地面工作站,实现对故障点的位置坐标标注的功能。
当无人机按照设定路线自主飞行时,Jetson Nano模块1-1不断的通过双目深度Camera模块5-1获取的前进方向上的深度图像,通过深度信息判断前进方向是否有障碍物,障碍物距离多远;用LiDAR模块5-2获取周围环境的激光点云信息,通过激光点云的距离信息判断周围是否有障碍物,障碍物距离多远,树莓派模块1-2根据前进方向及其周围环境中的障碍物信息,控制无人机下降或左右移动绕开障碍物并继续向目标坐标移动,以到达目标位置坐标,从而实现无人机自主安全飞行的功能,此处根据无人机四周障碍物信息,控制无人机绕开障碍物飞行的软件实现属于本领域的现有技术,很容易实现。
无人机自主巡检过程中,树莓派模块1-2通过电量检测模块6-1实时检测无人机电池电量情况,当发现电池电量较低时,Jetson Nano模块1-1通过GPS模块3-1获取自身经纬度坐标信息,树莓派模块1-2保存当前的经纬度坐标信息后,控制无人机飞到预先设定好位置坐标的停机平台并降落,再打开无线充电模块6-2让无人机充电;当树莓派模块1-2通过电量检测模块6-1检测到无人机电池电量充满时,关闭无线充电模块6-2,重新起飞,根据之前保存的巡检中断时的经纬度坐标信息,飞到该位置坐标后,按照设定飞行路线继续巡检,直至巡检任务完成。
本实施例中,Jetson Nano模块1-1采用英伟达公司的Jetson Nano模块,其集成了一个GPU,具有472 GFLOPS的浮点运算能力,可以实现并行计算,对图像、点云等大型数据的处理速度非常快。树莓派模块1-2采用树莓派4B,其具有尺寸小,CPU性能强大,接口丰富等优点,可以方便的与多个感知模块相连接,进行数据的读取和传输。可见光Camera模块2-1使用锐尔威视公司的USB4KHDR01可见光摄像头,其体积小,分辨率高,可以拍摄4K高清图像,使得工作人员在检测故障时,更加准确。红外光Camera模块2-2采用MAG-C1 Pro lite红外光热成像相机,即使在低光照条件下,可以拍出热成像图像,帮助工作人员发现供电线路、杆塔中一些过热、断裂等故障。GPS模块3-1采用USB-Port-GPS模块,其使用了L80-39模组,集成了CP2102USB芯片,可以进行USB通信,L80集成了Patch天线,具有超低功耗,快速定位等优势。IMU模块3-2采用9dof Razor IMU传感器,集成三轴传感器,加速度计,陀螺仪和磁强计,具备测量加速能力,转动角速度和磁场矢量的能力。激光测距模块4-1采用SF11/C模块,其测量距离长(0-120米),重量轻(仅35克),是专门为无人机设计的激光测距模块,可以直接测量无人机至自然地面距离。气压感知模块4-2采用GY-63 MS5611-01BA03模块,其优点在于气压测量准确,受干扰影响小。双目深度Camera模块5-1采用ZED Mini双目深度感知相机,最远可以测量20米深度距离,为障碍物检测提供可靠保证。LiDAR模块5-2采用思岚激光雷达LIDAR RPLIDAR-A3模块,可以测量25米距离,扫描频率为16000次/秒,可以准确检测到四周障碍物情况。电量检测模块6-1采用LTC4150模块,体积小,电量检测准确。无线充电模块6-2采用XKT901-19模块及其无线充电电路,可通过无线的方式给电池充电,充电快,效率高。Wi-Fi无线数传模块采用RTL8812AU模块,2.4G和5G双模通信,功率高,带宽大,传输速度快,非常适合远距离图像传输。
本实施例并不涉及任何软件部分的改进,本实施例要解决的技术问题也不涉及软件部分。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已,并非用于限定本实用新型的保护范围。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等,均包含在本实用新型的保护范围内。

Claims (10)

1.多感知模块融合的矿井供电线路自主巡检无人机控制系统,其特征在于,包括无人机以及均匀分布并安装在无人机上的数据处理与控制结构(1)、用于获取供电线路图像的目标感知结构(2)、用于获取无人机当前坐标信息的位置感知结构(3)、用于获取无人机当前高度信息的高度感知结构(4)、用于获取无人机周围障碍物信息的障碍物感知结构(5)、用于获取无人机电池电量信息并对其进行充电的电量感知结构(6)和用于与工作站进行数据无线传输的数据传输结构(7),其中,障碍物感知结构(5)固定于无人机机身顶部,目标感知结构(2)固定于无人机机身底部;
所述目标感知结构(2)、位置感知结构(3)、高度感知结构(4)、障碍物感知结构(5)的输出端均与数据处理与控制结构(1)的不同输入端电连接,所述电量感知结构(6)以及数据传输结构(7)均与数据处理与控制结构(1)双向电连接,所述数据处理与控制结构(1)的输出端与无人机的电动机电调模块输入端电连接。
2.根据权利要求1所述的多感知模块融合的矿井供电线路自主巡检无人机控制系统,其特征在于,所述数据处理与控制结构(1)由Jetson Nano模块(1-1)和树莓派模块(1-2)组成,所述Jetson Nano模块(1-1)的输出端通过GPIO接口与所述树莓派模块(1-2)的输入端电连接。
3.根据权利要求2所述的多感知模块融合的矿井供电线路自主巡检无人机控制系统,其特征在于,所述目标感知结构(2)由可见光Camera模块(2-1)和红外光Camera模块(2-2)组成,所述位置感知结构(3)由GPS模块(3-1)和IMU模块(3-2)组成,所述障碍物感知结构(5)由双目深度Camera模块(5-1)和LiDAR模块(5-2)组成;
所述可见光Camera模块(2-1)、红外光Camera模块(2-2)、GPS模块(3-1)、IMU模块(3-2)、双目深度Camera模块(5-1)和LiDAR模块(5-2)的输出端分别通过与其对应的USB接口与Jetson Nano模块(1-1)的不同输入端相连接。
4.根据权利要求3所述的多感知模块融合的矿井供电线路自主巡检无人机控制系统,其特征在于,所述高度感知结构(4)由激光测距模块(4-1)和气压感知模块(4-2)组成,且所述激光测距模块(4-1)和气压感知模块(4-2)的输出端分别通过与其对应的UART接口与树莓派模块(1-2)的不同输入端相连接。
5.根据权利要求4所述的多感知模块融合的矿井供电线路自主巡检无人机控制系统,其特征在于,所述电量感知结构(6)由电量检测模块(6-1)和无线充电模块(6-2)组成,电量检测模块(6-1)的输出端通过与其对应的GPIO接口与树莓派模块(1-2)的输入端相连接,所述树莓派模块(1-2)通过与其对应的GPIO接口与无线充电模块(6-2)的控制端相连接,控制无线充电模块(6-2)的开、关;
所述数据传输结构(7)采用Wi-Fi无线数传模块,所述Wi-Fi无线数传模块通过与其对应的USB接口与树莓派模块(1-2)双向连接;
所述树莓派模块(1-2)的输出端与无人机的电动机电调模块输入端电连接。
6.根据权利要求5所述的多感知模块融合的矿井供电线路自主巡检无人机控制系统,其特征在于,所述无人机的机体部分由上层平台和下层平台组成,所述GPS模块(3-1)、双目深度Camera模块(5-1)、LiDAR模块(5-2)和Wi-Fi无线数传模块均固定于无人机机体的上层平台顶部,所述Jetson Nano模块(1-1)、树莓派模块(1-2)、IMU模块(3-2)、气压感知模块(4-2)和电量检测模块(6-1)均固定于无人机机体的下层平台顶部,所述可见光Camera模块(2-1)、红外光Camera模块(2-2)、激光测距模块(4-1)和无线充电模块(6-2)均固定于无人机机体的下层平台底部。
7.根据权利要求6所述的多感知模块融合的矿井供电线路自主巡检无人机控制系统,其特征在于,所述LiDAR模块(5-2)通过与其匹配的且具有一定高度的安装支架固定在上层平台的顶部中心位置,所述GPS模块(3-1)和Wi-Fi无线数传模块对应安装在LiDAR模块(5-2)左右两侧,所述双目深度Camera模块(5-1)固定于无人机机体的上层平台前端,且其镜头朝向无人机正前方即无人机前进方向。
8.根据权利要求5~7任一项所述的多感知模块融合的矿井供电线路自主巡检无人机控制系统,其特征在于,所述IMU模块(3-2)位于无人机机体的下层平台顶部中心位置处,所述Jetson Nano模块(1-1)和树莓派模块(1-2)对应安装在IMU模块(3-2)左右两侧,电量检测模块(6-1)安装在IMU模块(3-2)前方,气压感知模块(4-2)安装在IMU模块(3-2)后方。
9.根据权利要求8所述的多感知模块融合的矿井供电线路自主巡检无人机控制系统,其特征在于,所述激光测距模块(4-1)安装于下层平台底部中间位置,且其激光发射端竖直朝向无人机正下方,所述可见光Camera模块(2-1)和红外光Camera模块(2-2)对应安装在激光测距模块(4-1)左右两侧,所述无线充电模块(6-2)安装在激光测距模块(4-1)后方。
10.根据权利要求5、6、7或9所述的多感知模块融合的矿井供电线路自主巡检无人机控制系统,其特征在于,所述树莓派模块(1-2)通过与Wi-Fi无线数传模块与地面站双向连接,所述地面站采用具有Wi-Fi通信功能的终端设备。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN112650272A (zh) * 2020-11-24 2021-04-13 太原理工大学 基于5g的煤矿井下无人机巡视信息感知方法及其感知系统
CN113778134A (zh) * 2021-08-06 2021-12-10 苏州荷清智能科技有限公司 一种用于煤矿井环境的地面站

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