RU2708799C1 - Method for inspection of closed underground mines using unmanned aerial vehicles - Google Patents

Method for inspection of closed underground mines using unmanned aerial vehicles Download PDF

Info

Publication number
RU2708799C1
RU2708799C1 RU2018147391A RU2018147391A RU2708799C1 RU 2708799 C1 RU2708799 C1 RU 2708799C1 RU 2018147391 A RU2018147391 A RU 2018147391A RU 2018147391 A RU2018147391 A RU 2018147391A RU 2708799 C1 RU2708799 C1 RU 2708799C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
uav
flight
uavs
leading
closed underground
Prior art date
Application number
RU2018147391A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Феликс Владимирович Кармазинов
Михаил Давидович Пробирский
Максим Николаевич Клементьев
Юрий Анатольевич Курганов
Денис Михайлович Иванов
Вячеслав Борисович Жеребцов
Виктор Сергеевич Игнатчик
Светлана Юрьевна Игнатчик
Наталия Викторовна Кузнецова
Original Assignee
Государственное Унитарное Предприятие "Водоканал Санкт-Петербурга"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Государственное Унитарное Предприятие "Водоканал Санкт-Петербурга" filed Critical Государственное Унитарное Предприятие "Водоканал Санкт-Петербурга"
Priority to RU2018147391A priority Critical patent/RU2708799C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2708799C1 publication Critical patent/RU2708799C1/en

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01CMEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C21/00Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00
    • G01C21/10Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00 by using measurements of speed or acceleration
    • G01C21/12Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00 by using measurements of speed or acceleration executed aboard the object being navigated; Dead reckoning
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05DSYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D1/00Control of position, course, altitude or attitude of land, water, air or space vehicles, e.g. using automatic pilots

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Control Of Position, Course, Altitude, Or Attitude Of Moving Bodies (AREA)

Abstract

FIELD: aviation.
SUBSTANCE: invention relates to a method for inspection of closed underground mines using unmanned aerial vehicles. For this purpose, at least three unmanned aerial vehicles (UAVs) equipped with payload for survey are used to obtain survey data. At that, the first UAV is driving, the rest are driven. Leading drone occupies the lower altitude train, the second UAV – intermediate, the third – upper. Permissible drone distance from limit flight limits are determined by flight safety and presence of stable connection. At that, the second UAV is a relay of data over the radio channel from the first UAV to the third UAV, which is also connected via radio channel to the ground base control station, transmitting obtained data of the tracking of the slave UAV and receiving commands of flight control or change of flight program. At that, if stable communication is not provided, all drone are returned to starting position.
EFFECT: higher quality of inspection of closed underground mines by non-destructive methods, increased range of examinations.
1 cl, 6 dwg

Description

Описание изобретенияDescription of the invention

Изобретение относится к способам воздушной разведки с применением беспилотных летательных аппаратов (БПЛА) закрытых подземных выработок (проходок) и коммуникаций и может быть использовано при создании новых и модернизации существующих систем воздушной разведки.The invention relates to aerial reconnaissance methods using unmanned aerial vehicles (UAVs) of closed underground workings (penetrations) and communications and can be used to create new and modernize existing air reconnaissance systems.

Известен «Способ управления полетом беспилотного летательного аппарата», который состоит в том, что На БПЛА устанавливают приемник спутниковой системы навигации (ПССН) и радиопередатчик (РПРИ) информации о фактических параметрах полета БПЛА, а на наземной станции управления (НСУ) устанавливают радиоприемник (РПИ) этой информации. Последовательно в память вычислителя (В) НСУ вводят значения географических широты (ГШ), долготы (ГД) и высоты (Н) над уровнем моря точки начала каждого участка программной траектории (ПТ) БПЛА, вычисляют потребные 3 Fп, и углов ориентации (УО) вектора скорости БПЛА на каждом участке ПТ и запоминают их. В полете БПЛА с помощью ПССН определяют 3 ГШф, ГДф, Нф точки Л фактического местоположения БПЛА, а также проекций Vx, Vy, Vz вектора на оси соответствующей системы координат. С помощью РПРИ передают ГШф, ГДф, Нф, Vx, Vy, Vz на НСУ, где с помощью РПИ принимают их и подают в В, где вычисляют отклонения Lг и Lв фактической траектории БПЛА от ПТ, фактические значения Fф, иф УО вектора , разности dF углов Fп и Fф и разности dи углов ип и иф, формируют команды управления (КУ), зависящие от Lг, Lв, dF и dи, передают КУ на БПЛА, где принимают их и отклоняют рули БПЛА в соответствии с КУ. (см. патент RU №2 240 588, МПК G05D 1/10, G01C 21/12, G08G 5/00, G01S 13/91, 20.11.2004, Бюл. № 32).The well-known "Method of controlling the flight of an unmanned aerial vehicle", which consists in the fact that a satellite navigation system receiver (PSSN) and a radio transmitter (RPM) of information on the actual UAV flight parameters are installed on the UAV, and a radio receiver (RPI) is installed on the ground control station (NSU) ) of this information. Consistently, the latitude (GS), longitude (DG) and altitude (N) above sea level of the point of the beginning of each section of the UAV program path (PT) are entered into the memory of the NSI calculator (B), the required 3 Fп, and orientation angles (UO) are calculated UAV speed vectors in each part of the AT and remember them. In UAV flight, with the help of PSSN, 3 GShf, GDf, Nf of point A of the actual UAV location, as well as projections of Vx, Vy, Vz of the vector on the axis of the corresponding coordinate system are determined. Using RPM transmit GShf, GDf, Nf, Vx, Vy, Vz to the NSI, where they use FIR to take them and feed them to B, where deviations Lg and Lv of the actual UAV trajectory from the aircraft are calculated, the actual values of Ff, if UO of the vector, differences dF of angles Fп and Фф and differences of d and angles of ip and if, form control commands (KU), depending on Lг, Lв, dF and dи, transmit KU to UAVs, where they take them and reject UAV rudders in accordance with KU. (see patent RU No. 2 240 588, IPC G05D 1/10, G01C 21/12, G08G 5/00, G01S 13/91, 11/20/2004, Bull. No. 32).

Недостатком этого способа является узкая область применения, поскольку его невозможно реализовать без спутниковой системы навигации. The disadvantage of this method is the narrow scope, since it cannot be implemented without a satellite navigation system.

Наиболее близким аналогом к заявляемому способу служит Способ применения беспилотных летательных аппаратов и устройство управления, основанный на их адаптации режимов полета, отличающийся тем, что берется n БПЛА, где n>3, образующих в полете так называемую «этажерку», первый БПЛА является ведущим, второй и третий ведомыми, причем ведущий БПЛА занимает нижний высотный эшелон, второй БПЛА - промежуточный, третий - верхний, расстояние ведущего БПЛА от земной поверхности определяется безопасностью полета и безусловным выполнением поставленной задачи, например, для контроля газо- и нефтепроводов, эта высота равна приблизительно 50 м, второй БПЛА выше ведущего еще на 50 м, третий БПЛА выше второго еще на 50 м, при этом второй БПЛА является ретранслятором данных по радиоканалу от первого БПЛА третьему БПЛА, который также по радиоканалу связан с наземной базовой станцией управления, передавая полученные данные наблюдения ведомого БПЛА и получая команды управления полетом или изменения программы полета, при высоте полета третьего БПЛА≈150 м и при принятой длине газонефтепровода между насосными станциями, равной 300 км, верхний третий БПЛА находится в пределах прямой видимости с наземной базовой станцией, что позволяет поддерживать с ним устойчивую связь (см. патент RU № 2457531, МПК G05D 1/0, 27.07.2012, Бюл. № 21).The closest analogue to the claimed method is the Method of using unmanned aerial vehicles and a control device based on their adaptation of flight modes, characterized in that n UAVs are taken, where n> 3, forming the so-called “whatnot” in flight, the first UAV is the leading one, the second and third followers, with the leading UAV occupying the lower altitude level, the second UAV - intermediate, the third - upper, the distance of the leading UAV from the earth's surface is determined by flight safety and unconditional execution of the first task, for example, for monitoring gas and oil pipelines, this height is approximately 50 m, the second UAV is 50 m higher than the leading one, the third UAV is 50 m higher than the second, while the second UAV is a relay of data over the air from the first UAV to the third An UAV, which is also connected via radio channel to a ground-based control base station, transmitting the received surveillance data from the slave UAV and receiving flight control commands or changes to the flight program, at a flight altitude of the third UAV of ≈150 m and with the accepted gas and oil pipeline asosnymi stations equal to 300 km, the upper third of the UAV is within line of sight to the terrestrial base station thus maintaining a stable relationship with it (see. RU patent No. 2457531, IPC G05D 1/0, 07/27/2012, Bull. No. 21).

Имеется вариант развития, когда при потере одного БПЛА в результате отказа двигателя, столкновения с птицей и пр. оставшиеся два БПЛА успешно выполнят поставленную задачу контроля, при этом любой из оставшихся БПЛА может стать ведомым, а другой займет верхний эшелон 150 м.There is a development option when, in the event of the loss of one UAV as a result of engine failure, a collision with a bird, etc., the remaining two UAVs will successfully fulfill the monitoring task, while any of the remaining UAVs can become guided, and the other will occupy the upper echelon of 150 m.

Имеется вариант развития, когда при достижении половины или более пути между наземными соседними станциями связь «этажерки» передается на соседнюю наземную станцию управления.There is a development option when, when half or more of the path is reached between neighboring ground stations, the communication of the “whatnot” is transmitted to the neighboring ground control station.

Для указанного способа характерны ограниченные функциональные возможности, поскольку с его помощью нельзя проводить разведку и обследовать техническое состояние закрытых подземных выработок, т.к.:This method is characterized by limited functionality, since it cannot be used for exploration and inspection of the technical condition of closed underground workings, because:

- ретранслятор данных по радиоканалу от первого БПЛА третьему БПЛА в условиях закрытых подземных выработок, когда невозможна прямая видимость, не обеспечит устойчивую связь;- a repeater of data on a radio channel from the first UAV to the third UAV in the conditions of closed underground workings when direct visibility is impossible, will not provide stable communication;

- безопасность полета и условия выполнения поставленной задачи лимитируются расстоянием ведущего БПЛА только от земной поверхности. В условиях подземных закрытых выработок этого недостаточно. Необходимо дополнительно учитывать расстояние до их ограждающих конструкций (верхних и боковых контуров подземных выработок);- flight safety and the conditions for fulfilling the task are limited by the distance of the leading UAV only from the earth's surface. In underground mining, this is not enough. It is necessary to additionally take into account the distance to their enclosing structures (upper and side contours of underground workings);

- с высоты приблизительно 50 м можно зафиксировать только аварии и практически невозможно оценить их техническое состояние, например, фактическую толщину опорных конструкций. - from a height of approximately 50 m, only accidents can be recorded and it is practically impossible to assess their technical condition, for example, the actual thickness of the supporting structures.

Задачей настоящего изобретения является расширение функциональных возможностей известного способа.The objective of the present invention is to expand the functionality of the known method.

Поставленная задача решается тем, что в известном способе, основанном на том, что берется n беспилотных летательных аппаратов (БПЛА), образующих в полете так называемую «этажерку», первый БПЛА является ведущим, второй и третий – ведомыми, причем, ведущий БПЛА занимает нижний высотный эшелон, второй БПЛА – промежуточный, третий – верхний, допустимые расстояния БПЛА от предельных границ полета определяется безопасностью полета и безусловным выполнением поставленной задачи, при этом, второй БПЛА является ретранслятором данных по радиоканалу от первого БПЛА третьему БПЛА, который также по радиоканалу связан с наземной базовой станцией управления, передавая полученные данные наблюдения ведомого БПЛА и получая команды управления полетом или изменения программы полета, верхний третий БПЛА находится в пределах прямой видимости с наземной базовой станцией, что позволяет поддерживать с ним устойчивую связь, в соответствии с настоящим изобретением n =3, применяют БПЛА с возможностью вертикального, горизонтального перемещений и зависания в воздушном пространстве, в качестве предельных границ полета принимают дно закрытой подземной выработки или уровень воды в ней, а также верхние и боковые контуры закрытой подземной выработки, на БПЛА устанавливают полезную нагрузку, позволяющую контролировать расстояние от БПЛА до предельных границ полета, и полезную нагрузку, позволяющую получать разведывательную информацию, проводить обследование технического состояния участков канализационных тоннельных коллекторов неразрушающими методами контроля, а процесс обследования осуществляют в шесть этапов:The problem is solved in that in the known method, based on the fact that n unmanned aerial vehicles (UAVs) are taken, which form the so-called "whatnot" in flight, the first UAV is leading, the second and third are driven, and the leading UAV is the lower altitude level, the second UAV is intermediate, the third is the upper, the permissible distance of the UAV from the flight limits is determined by flight safety and the unconditional fulfillment of the task, while the second UAV is a radio data relay from the first UAV to the third UAV, which is also connected by radio to the ground-based control base station, transmitting the received surveillance data of the slave UAV and receiving flight control commands or changes to the flight program, the upper third UAV is in direct line of sight with the ground-based base station, which allows maintaining with it a stable connection, in accordance with the present invention n = 3, UAVs are used with the possibility of vertical, horizontal movements and hovering in airspace, as a pre At the same time, the bottom of the closed underground mine or the water level in it, as well as the upper and side contours of the closed underground mine, are taken on the UAV, the payload is installed on the UAV, which allows you to control the distance from the UAV to the limit of the flight, and the payload, which allows you to obtain intelligence information, conduct inspection of the technical condition of sections of sewer tunnel collectors with non-destructive testing methods, and the inspection process is carried out in six stages:

а) выводят все БПЛА в стартовое положение в режиме зависания над вертикальным входом в закрытую подземную выработку; a) all UAVs are brought to the starting position in the hovering mode above the vertical entrance to the closed underground mine;

б) уменьшают высоту зависания ведущего БПЛА до допустимого расстояния от дна закрытой подземной выработки или уровня воды в ней;b) reduce the height of hovering of the leading UAV to an acceptable distance from the bottom of a closed underground mine or the water level in it;

в) выполняют горизонтальный полет ведущего БПЛА до тех пор, пока между вторым и первым БПЛА обеспечивается устойчивая связь и переводят его в режим зависания; c) carry out a horizontal flight of the leading UAV until a stable communication is provided between the second and first UAVs and put it into hover mode;

г) уменьшают высоту зависания второго - промежуточного БПЛА до допустимого расстояния от дна подземной выработки или уровня воды в ней;d) reduce the height of the hovering of the second - intermediate UAV to an acceptable distance from the bottom of the underground mine or the water level in it;

д) продолжают выполнять горизонтальный полет ведущего БПЛА до тех пор, пока между вторым и первым БПЛА обеспечивается устойчивая связь;e) continue to perform horizontal flight of the leading UAV until a stable communication is provided between the second and first UAVs;

е) возвращают все БПЛА в стартовое положение, выполняя в обратном порядке этапы е), д), г), в), б) и а).e) return all UAVs to the starting position, performing in reverse order steps e), e), d), c), b) and a).

Отличительными признаками заявляемого способа является:Distinctive features of the proposed method is:

1. Применение группы, состоящей из трех БПЛА, т.е. n =3;1. The use of the group consisting of three UAVs, i.e. n is 3;

2. Применение БПЛА с возможностью вертикального, горизонтального перемещений и зависания в воздушном пространстве;2. The use of UAVs with the possibility of vertical, horizontal movements and hovering in airspace;

3. Принятие в качестве предельных границ полета дна подземной выработки или уровня воды в ней, верхних и боковых контуров подземной выработки;3. Acceptance of the bottom of the underground mine or the water level in it, the upper and side contours of the underground mine as the limiting flight boundaries;

4. Установка на БПЛА полезной нагрузки, позволяющей контролировать расстояние от БПЛА до предельных границ полета;4. Installation of a payload on the UAV, allowing you to control the distance from the UAV to the flight limits;

5. Установка на БПЛА полезной нагрузки, позволяющей получать разведывательную информацию;5. Installation of a payload on the UAV, which allows receiving intelligence information;

6. Установка на БПЛА полезной нагрузки, позволяющей проводить обследование технического состояния участков канализационных тоннельных коллекторов неразрушающими методами контроля;6. Installation of a payload on the UAV, which allows for the inspection of the technical condition of sections of sewer tunnel collectors with non-destructive testing methods;

7. Вывод всех БПЛА в стартовое положение в режиме зависания над вертикальным входом в закрытую подземную выработку;7. The conclusion of all UAVs to the starting position in the hovering mode above the vertical entrance to the closed underground mine;

8. Уменьшение высоты зависания ведущего БПЛА до допустимого расстояния от дна закрытой подземной выработки или уровня воды в ней;8. Reducing the height of hovering of the leading UAV to an acceptable distance from the bottom of a closed underground mine or the water level in it;

9. Выполнение горизонтального полета ведущего БПЛА до тех пор, пока между вторым и первым БПЛА обеспечивается устойчивая связь и перевод его в режим зависания, когда закончится устойчивая связь;9. Performing a horizontal flight of the leading UAV until a stable communication is provided between the second and first UAVs and its transition to the hover mode when stable communication is over;

10. Уменьшение высоты зависания второго - промежуточного БПЛА до допустимого расстояния от дна подземной выработки или уровня воды в ней;10. Reducing the height of hovering of the second - intermediate UAV to an acceptable distance from the bottom of the underground mine or the water level in it;

11. Продолжение выполнения горизонтального полета ведущего БПЛА до тех пор, пока между вторым и первым БПЛА обеспечивается устойчивая связь;11. Continuation of the horizontal flight of the leading UAV until a stable communication is provided between the second and first UAVs;

12. Возврат всех БПЛА в стартовое положение, выполняя в обратном порядке этапы е), д), г), в), б) и а).12. The return of all UAVs to the starting position, performing in reverse order steps e), e), d), c), b) and a).

По сведениям, имеющимся у авторов, отличительные признаки № 1, 2 и 5 известны, а остальные (№ 4, 6-12) - не известны. Совместное их применение позволяет расширить функциональные возможности способа, т.к. с его помощью появляется возможность проводить разведку и обследовать техническое состояние закрытых подземных выработок, т.к.:According to the information available to the authors, the distinguishing features No. 1, 2 and 5 are known, and the rest (No. 4, 6-12) are not known. Their combined use allows you to expand the functionality of the method, because with its help, it becomes possible to conduct exploration and examine the technical condition of closed underground workings, because:

- благодаря наличию отличительных признаков № 1, 2, 7 -12 в условиях закрытых подземных выработок появляется возможность ретрансляции данных по радиоканалу от первого БПЛА третьему БПЛА с обеспечением устойчивой связи;- due to the presence of distinguishing features No. 1, 2, 7-12 in the conditions of closed underground workings, it becomes possible to relay data over the air from the first UAV to the third UAV with stable communication;

- благодаря наличию отличительного признака № 6 появляется возможность проводить оценку техническое состояния закрытых подземных выработок, например, остаточную толщину строительной арматуры;- due to the presence of distinguishing feature No. 6, it becomes possible to assess the technical condition of closed underground workings, for example, the residual thickness of building reinforcement;

- благодаря наличию отличительных признаков № 1 - 5 обеспечивается безопасность полета в условиях подземных закрытых выработок.- due to the presence of distinctive features No. 1 - 5, flight safety is ensured in underground mining.

Краткое описание чертежей.A brief description of the drawings.

На фиг. 1 представлен этап а) реализации способа, когда все БПЛА выводят в стартовое положение в режиме зависания над вертикальным входом в закрытую подземную выработку; на фиг. 2 представлен этап б) реализации способа, когда уменьшают высоту зависания ведущего БПЛА до допустимого расстояния от дна закрытой подземной выработки или уровня воды в ней; на фиг. 3 представлен этап в) реализации способа, когда выполняют горизонтальный полет ведущего БПЛА до тех пор, пока между вторым и первым БПЛА обеспечивается устойчивая связь и переводят его в режим зависания; на фиг. 4 представлен этап г) реализации способа, когда уменьшают высоту зависания второго - промежуточного БПЛА до допустимого расстояния от дна подземной выработки или уровня воды в ней; на фиг. 5 представлен этап д) реализации способа, когда продолжают выполнять горизонтальный полет ведущего БПЛА до тех пор, пока между вторым и первым БПЛА обеспечивается устойчивая связь; на фиг. 6 приведен разрез закрытой подземной выработки в виде канализационного тоннельного коллектора на этапе горизонтальный полета ведущего БПЛА по нему.In FIG. 1 shows stage a) of the implementation of the method, when all UAVs are brought to the starting position in the hovering mode above the vertical entrance to a closed underground mine; in FIG. 2 presents stage b) of the implementation of the method, when the hovering height of the leading UAV is reduced to an acceptable distance from the bottom of a closed underground mine or the water level in it; in FIG. Figure 3 presents step c) of the implementation of the method when a horizontal flight of the leading UAV is performed until a stable communication is provided between the second and first UAVs and put it into hover mode; in FIG. Figure 4 presents step d) of the implementation of the method, when the hovering height of the second - intermediate UAV is reduced to an acceptable distance from the bottom of the underground mine or the water level in it; in FIG. 5 presents step d) of the implementation of the method, when they continue to perform horizontal flight of the leading UAV until a stable communication is provided between the second and first UAVs; in FIG. Figure 6 shows a section through a closed underground mine in the form of a sewer tunnel collector at the horizontal flight stage of a leading UAV along it.

Осуществление изобретения.The implementation of the invention.

Осуществление изобретения продемонстрировано (см. фиг. 1 - 5) на примере частного случая закрытой подземной выработки – канализационного тоннельного коллектора 1, соединенного, по меньшей мере, с двумя вертикальными входами: первым вертикальным входом 2 и вторым вертикальным входом 3. В системах тоннельных коллекторов в качестве вертикальных входов применяют шахты. Закрытый канализационный коллектор 1 имеет дно 4 закрытой подземной выработки, в которой протекает вода, наполняя его до уровня 5. Система для реализации настоящего способа кроме того включает в себя:The implementation of the invention is demonstrated (see Fig. 1 - 5) as an example of a particular case of a closed underground mine - a sewer tunnel collector 1 connected to at least two vertical inlets: the first vertical inlet 2 and the second vertical inlet 3. In tunnel manifold systems mines are used as vertical entrances. The closed sewer collector 1 has a bottom 4 of a closed underground mine in which water flows, filling it up to level 5. The system for implementing the present method further includes:

- первый БПЛА 6, второй БПЛА 7, третий БПЛА 8;- the first UAV 6, the second UAV 7, the third UAV 8;

- базовую станцию управления 9, установленную, например, в автомобиле 10;- base station 9, installed, for example, in the car 10;

- радиоканал 11 связи первого БПЛА 6 со вторым БПЛА 7;- radio channel 11 communication of the first UAV 6 with the second UAV 7;

- радиоканал 12 связи второго БПЛА 7 с третьим БПЛА 8;- radio channel 12 communication of the second UAV 7 with the third UAV 8;

- радиоканал 13 связи третьего БПЛА 8 с базовой станцией управления 9.- radio channel 13 for communication of the third UAV 8 with the control base station 9.

На фиг. 6 представлено рабочее положение первого БПЛА 6 при горизонтальном полете внутри канализационного тоннельного коллектора 1, который имеет верхний 14, боковые контуры 15 и 16. При этом, на БПЛА 6 устанавливается полезная нагрузка 17, позволяющая контролировать расстояние от первого БПЛА 6 до предельных границ полета (дна 4, уровня воды 5, верхнего контура 14, боковых контуров 15 и 16) при помощи каналов измерения 18, 19, 20 и 21. Кроме того, на БПЛА 6 устанавливается полезная нагрузка 22, позволяющая получать разведывательную информацию при помощи, по меньшей мере, одного канала наблюдения 23, и полезную нагрузку 24, позволяющую проводить обследование технического состояния участков канализационных тоннельных коллекторов неразрушающими методами контроля, например, с применением лазерного сканера.In FIG. 6 shows the operating position of the first UAV 6 during horizontal flight inside the sewer tunnel collector 1, which has an upper 14, side circuits 15 and 16. At the same time, a payload 17 is installed on the UAV 6, which allows controlling the distance from the first UAV 6 to the flight limits ( bottom 4, water level 5, upper circuit 14, side circuits 15 and 16) using measurement channels 18, 19, 20 and 21. In addition, a payload 22 is installed on the UAV 6, which allows receiving intelligence information using at least Leray one observation channel 23 and payload 24, allowing to hold condition survey plots sewer tunnel collectors nondestructive inspection methods, e.g., using a laser scanner.

При реализации изобретения:When implementing the invention:

- применяют БПЛА 6, 7 и 8 с возможностью вертикального, горизонтального перемещений и зависания в воздушном пространстве;- UAVs 6, 7 and 8 are used with the possibility of vertical, horizontal movements and hovering in airspace;

- в качестве предельных границ полета принимают дно 4 закрытой подземной выработки – канализационного тоннельного коллектора 1 или уровень 5 воды в ней, ее верхние 14, боковые контуры 15 и 16;- the bottom 4 of the closed underground mine - the sewer tunnel collector 1 or the water level 5 in it, its upper 14, side circuits 15 and 16 are taken as the flight flight limits;

- на БПЛА 6, 7 и 8 устанавливают полезную нагрузку17, позволяющую контролировать расстояние от БПЛА 6, 7 и 8 до предельных границ полета (дна 4, уровня воды 5, верхнего контура 14, боковых контуров 15 и 16) при помощи каналов измерения 18, 19, 20 и 21. Кроме того, на БПЛА 6, 7 и 8 устанавливается полезная нагрузка 22, позволяющая получать разведывательную информацию при помощи, по меньшей мере, одного канала наблюдения 23, и полезная нагрузка 24, позволяющая проводить обследование технического состояния участков канализационных тоннельных коллекторов неразрушающими методами контроля, например, с применением лазерного сканера;- payload 17 is set on UAVs 6, 7 and 8, which allows controlling the distance from UAVs 6, 7 and 8 to the flight limits (bottom 4, water level 5, upper circuit 14, side loops 15 and 16) using measurement channels 18, 19, 20 and 21. In addition, a payload 22 is installed on UAVs 6, 7 and 8, which makes it possible to obtain reconnaissance information using at least one surveillance channel 23, and payload 24, which makes it possible to conduct an inspection of the technical condition of the sections of the sewer tunnel non-destructive collectors their control methods, for example using a laser scanner;

- процесс обследования осуществляют в шесть этапов:- the examination process is carried out in six stages:

а) выводят все БПЛА 6, 7 и 8 в стартовое положение в режиме зависания над вертикальным входом 2 в закрытую подземную выработку– канализационный тоннельный коллектор 1, см. фиг. 1; a) all UAVs 6, 7 and 8 are brought to the starting position in the hovering mode above the vertical entrance 2 to the closed underground mine - sewer tunnel collector 1, see FIG. 1;

б) уменьшают высоту зависания ведущего БПЛА 6 до допустимого расстояния от дна 4 закрытой подземной выработки – канализационного тоннельного коллектора 1 или уровня 5 воды в ней, см. фиг. 2;b) reduce the height of hovering of the leading UAV 6 to an acceptable distance from the bottom 4 of a closed underground mine - a sewer tunnel collector 1 or water level 5 in it, see FIG. 2;

в) выполняют горизонтальный полет ведущего БПЛА 6 до тех пор, пока между вторым 7 и первым БПЛА 6 обеспечивается устойчивая связь и переводят его в режим зависания, см. фиг. 3; c) a horizontal flight of the leading UAV 6 is performed until a stable communication is provided between the second 7 and the first UAV 6 and put it in the hover mode, see FIG. 3;

г) уменьшают высоту зависания второго - промежуточного БПЛА 7 до допустимого расстояния от дна 4 подземной выработки – канализационного тоннельного коллектора 1 или уровня 5 воды в ней, см. фиг. 4;d) reduce the height of hovering of the second - intermediate UAV 7 to an acceptable distance from the bottom 4 of the underground mine - the sewer tunnel collector 1 or water level 5 in it, see FIG. 4;

д) продолжают выполнять горизонтальный полет ведущего БПЛА 6 до тех пор, пока между вторым 7 и первым БПЛА 6 обеспечивается устойчивая связь, см. фиг. 5 и 6;e) continue to carry out a horizontal flight of the leading UAV 6 until a stable connection is provided between the second 7 and the first UAV 6, see FIG. 5 and 6;

е) возврат всех БПЛА в стартовое положение, выполняя в обратном порядке этапы е), д), г), в), б) и а).e) the return of all UAVs to the starting position, performing in reverse order steps e), e), d), c), b) and a).

В процессе выполнения этапа д) при помощи полезной нагрузки 17, позволяющей контролировать расстояние от первого БПЛА 6 до предельных границ полета (дна 4, уровня воды 5, верхнего контура 14, боковых контуров 15 и 16) при помощи каналов измерения 18, 19, 20 и 21, первый БПЛА 6 осуществляет безопасный полет вдоль обследуемой 4 подземной выработки – канализационного тоннельного коллектора 1. При этом, одновременно за счет установки на БПЛА 6 полезной нагрузки 22, позволяющей получать разведывательную информацию при помощи, по меньшей мере, одного канала наблюдения 23, и полезной нагрузки 24, позволяющей проводить обследование технического состояния участков канализационных тоннельных коллекторов неразрушающими методами контроля, например, с применением лазерного сканера, полученная информация по радиоканалу 11 связи первого БПЛА 6 со вторым БПЛА 7, радиоканалу 12 связи второго БПЛА 7 с третьим БПЛА 8 и - радиоканалу 13 связи третьего БПЛА 8 с базовой станцией управления 9 передают на базовую станцию управления 9. Настоящим изобретением не исключается возможность записи отдельных видов получаемой информации (например, результатов лазерного сканирования) в полезной нагрузке первого БПЛА 6.In the process of stage e), using a payload 17, which allows you to control the distance from the first UAV 6 to the flight limits (bottom 4, water level 5, top loop 14, side loops 15 and 16) using measurement channels 18, 19, 20 and 21, the first UAV 6 performs a safe flight along the surveyed 4 underground mine - the sewer tunnel collector 1. At the same time, due to the installation of a payload 22 on the UAV 6, which allows receiving intelligence information using at least one channel on 23, and payload 24, which allows for the inspection of the technical condition of sections of sewer tunnel collectors with non-destructive testing methods, for example, using a laser scanner, information received on radio channel 11 of the communication of the first UAV 6 with the second UAV 7, radio channel 12 of the communication of the second UAV 7 with the third UAV 8 and - to the radio communication channel 13 of the third UAV 8 with the base control station 9 is transmitted to the base control station 9. The present invention does not exclude the possibility of recording certain types of received information (for example, laser scanning results) in the payload of the first UAV 6.

Таким образом, заявляемое изобретение промышленно применимо.Thus, the claimed invention is industrially applicable.

Claims (7)

Способ обследования закрытых подземных выработок с применением беспилотных летательных аппаратов, основанный на том, что берется n беспилотных летательных аппаратов (БПЛА), образующих в полете так называемую «этажерку», первый БПЛА является ведущим, второй и третий – ведомыми, причем ведущий БПЛА занимает нижний высотный эшелон, второй БПЛА – промежуточный, третий – верхний, допустимые расстояния БПЛА от предельных границ полета определяются безопасностью полета и безусловным выполнением поставленной задачи, при этом второй БПЛА является ретранслятором данных по радиоканалу от первого БПЛА третьему БПЛА, который также по радиоканалу связан с наземной базовой станцией управления, передавая полученные данные наблюдения ведомого БПЛА и получая команды управления полетом или изменения программы полета, верхний третий БПЛА находится в пределах прямой видимости с наземной базовой станции, что позволяет поддерживать с ним устойчивую связь, отличающийся тем, что n=3, при этом применяют БПЛА с возможностью вертикального, горизонтального перемещений и зависания в воздушном пространстве, в качестве предельных границ полета принимают дно закрытой подземной выработки или уровень воды в ней, а также верхние и боковые контуры закрытой подземной выработки, на БПЛА устанавливают полезную нагрузку, позволяющую контролировать расстояние от БПЛА до предельных границ полета, и полезную нагрузку, позволяющую получать разведывательную информацию, проводить обследование технического состояния участков канализационных тоннельных коллекторов неразрушающими методами контроля, а процесс обследования осуществляют в шесть этапов:   A method for examining closed underground workings using unmanned aerial vehicles, based on the fact that n unmanned aerial vehicles (UAVs) are taken, which form the so-called "whatnot" in flight, the first UAV is leading, the second and third are driven, and the leading UAV is the lower altitude level, the second UAV - intermediate, the third - upper, the allowable distance of the UAV from the flight limits is determined by flight safety and the unconditional fulfillment of the task, while the second UAV is It is a repeater of data over the radio channel from the first UAV to the third UAV, which is also connected via radio to the ground-based control base station, transmitting the received observation data from the slave UAV and receiving flight control commands or changes to the flight program, the upper third UAV is in direct line of sight from the ground-based base station that allows you to maintain a stable connection with him, characterized in that n = 3, while using UAVs with the possibility of vertical, horizontal movements and hovering in the air space, as the limit of flight take the bottom of a closed underground mine or the water level in it, as well as the upper and side contours of a closed underground mine, set the payload on the UAV, which allows you to control the distance from the UAV to the limit of flight, and the payload that allows you to receive intelligence information, to conduct a survey of the technical condition of sections of sewer tunnel collectors with non-destructive testing methods, and the inspection process is carried out in there are stages: а) выводят все БПЛА в стартовое положение в режиме зависания над вертикальным входом в закрытую подземную выработку; a) all UAVs are brought to the starting position in the hovering mode above the vertical entrance to the closed underground mine; б) уменьшают высоту зависания ведущего БПЛА до допустимого расстояния от дна закрытой подземной выработки или уровня воды в ней;b) reduce the height of hovering of the leading UAV to an acceptable distance from the bottom of a closed underground mine or the water level in it; в) выполняют горизонтальный полет ведущего БПЛА до тех пор, пока между вторым и первым БПЛА обеспечивается устойчивая связь и переводят его в режим зависания; c) carry out a horizontal flight of the leading UAV until a stable communication is provided between the second and first UAVs and put it into hover mode; г) уменьшают высоту зависания второго - промежуточного БПЛА до допустимого расстояния от дна подземной выработки или уровня воды в ней;d) reduce the height of the hovering of the second - intermediate UAV to an acceptable distance from the bottom of the underground mine or the water level in it; д) продолжают выполнять горизонтальный полет ведущего БПЛА до тех пор, пока между вторым и первым БПЛА обеспечивается устойчивая связь;e) continue to perform horizontal flight of the leading UAV until a stable communication is provided between the second and first UAVs; е) возвращают все БПЛА в стартовое положение, выполняя в обратном порядке этапы е), д), г), в), б) и а). e) return all UAVs to the starting position, performing in reverse order steps e), e), d), c), b) and a).
RU2018147391A 2018-12-28 2018-12-28 Method for inspection of closed underground mines using unmanned aerial vehicles RU2708799C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018147391A RU2708799C1 (en) 2018-12-28 2018-12-28 Method for inspection of closed underground mines using unmanned aerial vehicles

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018147391A RU2708799C1 (en) 2018-12-28 2018-12-28 Method for inspection of closed underground mines using unmanned aerial vehicles

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2708799C1 true RU2708799C1 (en) 2019-12-11

Family

ID=69006763

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2018147391A RU2708799C1 (en) 2018-12-28 2018-12-28 Method for inspection of closed underground mines using unmanned aerial vehicles

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2708799C1 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112306095A (en) * 2020-11-03 2021-02-02 山西银锋科技有限公司 Unmanned aerial vehicle tunnel inspection system for underground coal mine
CN112650272A (en) * 2020-11-24 2021-04-13 太原理工大学 5G-based method and system for sensing patrol information of underground coal mine unmanned aerial vehicle
RU2786912C1 (en) * 2022-07-27 2022-12-26 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский горный университет" Device for automated surface diagnostics of the technical state of underground mine workings
CN117572812A (en) * 2024-01-17 2024-02-20 山东科技大学 Underground environment flight and ground cooperative monitoring robot and application method thereof

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2457531C1 (en) * 2011-01-13 2012-07-27 Евгений Владимирович Шароварин Method of using unmanned aircraft and control apparatus
US9727834B2 (en) * 2011-06-08 2017-08-08 Jerome Reyes Remote measurement via on-site portable platform
RU2016132642A (en) * 2016-08-08 2018-02-16 Виктор Николаевич Маслов AUTOMATED AIR BASING TECHNOLOGY COMPLEX FOR DETECTION OF MAGNETIC ANOMALIES
RU2656281C1 (en) * 2017-04-04 2018-06-04 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Поволжский государственный университет телекоммуникаций и информатики" (ФГБОУ ВО ПГУТИ) Method of applying swarm of unmanned aerial vehicles for remote determination of location of underground communications, their cross section and depth in ground
WO2018099699A1 (en) * 2016-11-30 2018-06-07 Siemens Aktiengesellschaft System for determining the location of pipelines

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2457531C1 (en) * 2011-01-13 2012-07-27 Евгений Владимирович Шароварин Method of using unmanned aircraft and control apparatus
US9727834B2 (en) * 2011-06-08 2017-08-08 Jerome Reyes Remote measurement via on-site portable platform
RU2016132642A (en) * 2016-08-08 2018-02-16 Виктор Николаевич Маслов AUTOMATED AIR BASING TECHNOLOGY COMPLEX FOR DETECTION OF MAGNETIC ANOMALIES
WO2018099699A1 (en) * 2016-11-30 2018-06-07 Siemens Aktiengesellschaft System for determining the location of pipelines
RU2656281C1 (en) * 2017-04-04 2018-06-04 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Поволжский государственный университет телекоммуникаций и информатики" (ФГБОУ ВО ПГУТИ) Method of applying swarm of unmanned aerial vehicles for remote determination of location of underground communications, their cross section and depth in ground

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112306095A (en) * 2020-11-03 2021-02-02 山西银锋科技有限公司 Unmanned aerial vehicle tunnel inspection system for underground coal mine
CN112650272A (en) * 2020-11-24 2021-04-13 太原理工大学 5G-based method and system for sensing patrol information of underground coal mine unmanned aerial vehicle
RU2786912C1 (en) * 2022-07-27 2022-12-26 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский горный университет" Device for automated surface diagnostics of the technical state of underground mine workings
CN117572812A (en) * 2024-01-17 2024-02-20 山东科技大学 Underground environment flight and ground cooperative monitoring robot and application method thereof
CN117572812B (en) * 2024-01-17 2024-04-09 山东科技大学 Underground environment flight and ground cooperative monitoring robot and application method thereof

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2708799C1 (en) Method for inspection of closed underground mines using unmanned aerial vehicles
US8712608B2 (en) System and method of automatic piloting for in-flight refuelling of aircraft, and aircraft comprising said system
CN103092211B (en) Unmanned aerial vehicle emergent land method based on guidance of radio and laser
US20190019418A1 (en) Automated system of air traffic control (atc) for at least one unmanned aerial vehicle (uav)
EP3333591B1 (en) Aircraft radar system for bird and bat strike avoidance
US20200001998A1 (en) Movable platform control method and movable platform
CN105632246A (en) Method of error detection of an aircraft flight management and guidance system and high-integrity flight management and guidance system
RU2457531C1 (en) Method of using unmanned aircraft and control apparatus
CN113110529B (en) Unmanned aerial vehicle long-distance composite autonomous navigation landing system and method in complex environment
US11705009B2 (en) System and method for optimizing mission fulfillment by unmanned aircraft systems (UAS) via dynamic atmospheric modeling
US20130173090A1 (en) Aircraft Flight Management Aid Device
CN112650271A (en) Unmanned aerial vehicle over-the-horizon flight system and method based on star chain and 5G technology
RU2712504C1 (en) Method of non-destructive tool inspection of tunnel sewers
RU2524276C1 (en) Multifunctional heavy transport helicopter of day-and-night operation, on-board radioelectronic equipment complex used in given helicopter
US20180319511A1 (en) Systems for and methods of providing indicators useful for piloting an aircraft
CN112083420B (en) Unmanned aerial vehicle collision avoidance method and device and unmanned aerial vehicle
US11536570B2 (en) Method for determining an optimized trajectory to be followed by an aircraft, associated control method, computer program product and systems
RU2200900C2 (en) Automatic glider pilot free diagnostic complex
McCrink et al. Design and development of a high-speed uas for beyond line-of-sight operation
US11320268B2 (en) Construction method of a join flight path to a mobile point, associated join method to a mobile point, computer program product and module
RU2480728C2 (en) Automatic pilotless diagnostics complex
US20220178656A1 (en) System for neutralising a target using a drone and a missile
CN113655804B (en) Method and system for guiding unmanned aerial vehicle to land, auxiliary positioning system and unmanned aerial vehicle
US20200294406A1 (en) Aide System of Positioning of an Aircraft, Flying Set Comprising Such a System and Associated Aide Method of Positioning
Balsi et al. Establishing new foundations for the use of remotely-piloted aircraft systems for civilian applications