一种煤矿井下巷道巡检无人机定高系统及方法技术方案

本发明专利技术提供了一种煤矿井下巷道巡检无人机定高系统及方法。所述系统包括无人机机体，第一单线激光雷达与第二单线激光雷达，所述第一单线激光雷达与所述第二单线激光雷达垂直于水平面安装于所述无人机机体上，所述第一单线激光雷达的扫描面垂直于无人机机头方向，且所述第二单线激光雷达的扫描面平行于所述无人机机头方向。这种煤矿井下巷道巡检无人机定高系统能够实现矿井环境下的定高测量。高系统能够实现矿井环境下的定高测量。高系统能够实现矿井环境下的定高测量。

【技术实现步骤摘要】
一种煤矿井下巷道巡检无人机定高系统及方法


[0001]本专利技术涉及无人机
，尤其涉及一种煤矿井下巷道巡检无人机定高系统及方法。

技术介绍

[0002]目前，我国煤炭资源的分布存在浅层埋藏量不足的特性，煤炭开采逐步向深部开发利用发展，开采难度越来越大，容易出现瓦斯冲突、冲击地压等灾害的可能性也随之升高。传统的开采方案都是通过人工下矿井的方式去开采，这样可能对于工人的人身和财产造成损失。而且人工巡检比较费时费力，难以高密度实施，巡检结果过度依赖人员经验，实时性较差。
[0003]无人机作为一款高度智能的机器人，是一种通过无线电技术、设备和自控程序实现远端智能调控的非载人飞行器。现有的无人机通常通过GPS、气压计、超声波雷达、毫米波雷达、激光雷达等传感器提供高度信息。
[0004]但是在煤矿井下巷道没有GPS信号，因而无法通过GPS提供高度信息。而煤矿井下巷道可供飞行的高度低，气压波动变化大，巷道地面存在较大的坡度起伏，巷道相对高度存在较大波动，根据气压计计算所得的相对高度只在短时间内对起飞位置附近极小范围内有效，随着气压变化、巷道坡度和高度变化，高度值会很快失效而不可用。超声波雷达测距易受环境干扰，煤矿井下巷道粉尘多，水雾大，空气密度变化大，干扰严重，所以超声波雷达也无法应用在煤矿井下测高。而毫米波雷达测高属于单点测距模式，无人机飞到一些设备上方时，其高度值会发生突变，而不同设备高度不同，同样设备不同部分的高度也不同，所以单点测距所测得的高度值不可预测，无法跟踪，不能应对高度突变的情况。激光雷达与毫米波雷达类似。所以现有的一些方案都无法在煤矿井环境下定高测量。

技术实现思路

[0005]本专利技术的主要目的在于提供一种基于煤矿井环境的无人机及巡检系统。能够将无人机技术运用到矿井环境下的定高测量。
[0006]有鉴于此，本专利技术第一方面提供了一种煤矿井下巷道巡检无人机定高系统。所述系统包括无人机机体，第一单线激光雷达与第二单线激光雷达，所述第一单线激光雷达与所述第二单线激光雷达垂直于水平面安装于所述无人机机体上，所述第一单线激光雷达的扫描面垂直于无人机机头方向，且所述第二单线激光雷达的扫描面平行于所述无人机机头方向。本申请第一方面提供的这种煤矿井下巷道巡检无人机定高系统能够实现矿井环境下的定高测量。
[0007]可选的，结合第一方面，在一种可能的实现方式中，所述第一单线激光雷达的扫描面与所述第二单线激光雷达的扫描面互相垂直，且所述扫描面上下方无设备遮挡。
[0008]可选的，结合第一方面，在一种可能的实现方式中，所述系统基于地面定高，以所述无人机机体飞行高度值取其距离巷道地面的相对高度值为所述无人机的定高值，所述无
人机的定高值为正。
[0009]可选的，结合第一方面，在一种可能的实现方式中，所述系统基于巷道顶壁定高，以所述无人机机体飞行高度值取其距离巷道顶壁的相对高度值为所述无人机的定高值，所述无人机的定高值为负。
[0010]可选的，结合第一方面，在一种可能的实现方式中，所述第一单线激光雷达与所述第二单线激光雷达重量小于60克，功率小于1瓦，采用USB接口供电以及数据传输。
[0011]可选的，结合第一方面，在一种可能的实现方式中，所述第一单线激光雷达与所述第二单线激光雷达能够360度扫描。
[0012]可选的，结合第一方面，在一种可能的实现方式中，所述第一单线激光雷达与所述第二单线激光雷达的型号均为LiDAR_LD06
‑
TOF。
[0013]可选的，结合第一方面，在一种可能的实现方式中，所述无人机以X型四旋翼框架为基础。
[0014]可选的，结合第一方面，在一种可能的实现方式中，所述无人机还包括处理器，所述处理器用于对所述第一单线激光雷达和所述第二单线激光雷达的检测数据进行数据融合处理，以得到可靠的高度信息。
[0015]可选的，结合第一方面，在一种可能的实现方式中，所述处理器在进行数据融合处理之前，若所述处理器确定所述第一单线激光雷达与所述第二单线激光雷达在同一时刻采集的检测数据之间的差值大于预设阈值时，所述处理器还用于剔除所述第一单线激光雷达和所述第二单线激光雷达的检测数据中差值大于预设阈值的采样点。
[0016]本申请第二方面提供了一种煤矿井下巷道巡检无人机定高方法，其特征在于，所述方法应用于本申请第一方面至第一方面任意一种可能的实现方式中所述的煤矿井下巷道巡检无人机定高系统。
[0017]可选的，结合第二方面，在一种可能的实现方式中，所述第一单线激光雷达与所述第二单线激光雷达通过多点测距方式聚类，其中平均距离最大的类别为所述无人机机体到顶壁的距离，所述最小平均距离为所述无人机到距顶壁最近下垂物的距离。
[0018]本申请提供了一种煤矿井下巷道巡检无人机定高系统及方法。所述系统包括无人机机体，第一单线激光雷达与第二单线激光雷达，所述第一单线激光雷达与所述第二单线激光雷达垂直于水平面安装于所述无人机机体上，所述第一单线激光雷达的扫描面垂直于无人机机头方向，且所述第二单线激光雷达的扫描面平行于所述无人机机头方向。这种煤矿井下巷道巡检无人机定高系统能够实现矿井环境下的定高测量。
附图说明
[0019]图1为本专利技术实施例提供的一种煤矿井下巷道巡检无人机定高系统示意图；
[0020]图2为本专利技术实施例提供的一种无人机的结构示意图。
具体实施方式
[0021]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术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专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施
例，都属于本专利技术保护的范围。
[0022]本申请中出现的术语“和/或”，可以是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本申请中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
[0023]本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的实施例能够以除了在这里图示或描述的内容以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或模块的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或模块，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或模块。
[0024]无人机作为一款高度智能的机器人，是一种通过无线电技术、设备和自控程序实现远端智能调控的非载人飞行器。现有的无人机通常通过GPS、气压计、超声波雷达、毫米波雷达、激光雷达等传感器提供高度信息。
[0025]但是在煤矿井下巷道没有GPS信号，因而无法通过GPS提供高度信息。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种煤矿井下巷道巡检无人机定高系统，其特征在于，所述系统包括无人机机体，第一单线激光雷达与第二单线激光雷达，所述第一单线激光雷达与所述第二单线激光雷达垂直于水平面安装于所述无人机机体上，所述第一单线激光雷达的扫描面垂直于无人机机头方向，且所述第二单线激光雷达的扫描面平行于所述无人机机头方向。2.根据权利要求1所述的煤矿井下巷道巡检无人机定高系统，其特征在于，所述第一单线激光雷达的扫描面与所述第二单线激光雷达的扫描面互相垂直，且所述扫描面上下方无设备遮挡。3.根据权利要求1所述的煤矿井下巷道巡检无人机定高系统，其特征在于，所述系统基于地面定高，以所述无人机机体飞行高度值取其距离巷道地面的相对高度值为所述无人机的定高值，所述无人机的定高值为正。4.根据权利要求1所述的煤矿井下巷道巡检无人机定高系统，其特征在于，所述系统基于巷道顶壁定高，以所述无人机机体飞行高度值取其距离巷道顶壁的相对高度值为所述无人机的定高值，所述无人机的定高值为负。5.根据权利要求1所述的煤矿井下巷道巡检无人机定高系统，其特征在于，所述第一单线激光雷达与所述第二单线激光雷达重量小于60克，功率小于1瓦，采用USB接口供电以及数据传输。6.根据权利要求1所述的煤矿井下巷道巡检无人机定高系统，其特征在于，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨澎，何东亮，
申请(专利权)人：苏州荷清智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：