一种室内无人机变高飞行系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种室内无人机变高飞行系统，其特征在于，包括无人机系统、地面系统和定位系统；所述无人机系统包括无人机和无人机平台，无人机平台搭载有基于视觉和UWB的定位导航模块和数据采集模块；所述地面系统包括地面站和室内地形采集系统；所述地面站包括无人机控制模块、航线规划模块、地面定位模块和数据采集处理模块；所述室内地形采集模块，利用激光雷达扫描室内地形并生成高精度DEM；所述航线规划模块，用于根据高精度DEM和任务规划精细化变高飞行航线；所述定位系统，包括UWB定位模块和视觉定位模块。本发明专利技术实现了室内无人机变高飞行精细化巡检，既能保证巡检作业的安全，又能提高巡检效率。又能提高巡检效率。又能提高巡检效率。

【技术实现步骤摘要】
一种室内无人机变高飞行系统及方法


[0001]本专利技术涉及室内巡检领域，尤其是一种室内无人机变高飞行系统及方法。

技术介绍

[0002]目前无人机在室外巡检技术已经很成熟，但室内巡检还存在一些问题。例如：很多室内巡检依然使用摄像头、机器人、人工巡检模式，其中摄像头存在死角盲区，机器人存在无法到达区域，人工巡检存在危险性且效率低。
[0003]室内结构较为复杂，以水电站厂房内部结构为例，内部设备较多，厂房大小不一致，且高度不一，大的为150m*60m，小的7m*5m，存在很大的作业难度及安全隐患。这种情况下无人机除了室内定位与视觉避障以外，需要有更精确的飞行航线。现有技术主要解决了室内定位问题，无法做到室内变高飞行精细化巡检。

技术实现思路

[0004]本专利技术的专利技术目的在于：针对上述存在的问题，本专利技术提供一种室内无人机变高飞行系统及方法，通过激光雷达获取室内高精度地形DEM(数字高程模型)，根据DEM和实际的巡检任务，规划出精确的变高飞行航线，并结合视觉和UWB定位，实现室内变高飞行，并提高作业效率。
[0005]本专利技术采用的技术方案如下：
[0006]本专利技术一种室内无人机变高飞行系统，包括无人机系统、地面系统和定位系统；所述无人机系统包括无人机和无人机平台，无人机平台搭载有基于视觉和UWB的定位导航模块和数据采集模块；所述基于视觉和UWB的定位导航模块，用于接收地面站发送的定位导航信息，实现无人机的定位导航；所述数据采集模块，用于采集空气相关参数；
>[0007]所述地面系统包括地面站和室内地形采集系统；所述地面站包括无人机控制模块、航线规划模块、地面定位模块和数据采集处理模块；所述室内地形采集模块，利用激光雷达扫描室内地形并生成高精度DEM；所述无人机控制模块，用于控制无人机；所述航线规划模块，用于根据高精度DEM和任务规划精细化变高飞行航线；所述地面定位模块，根据UWB定位模块的定位信息实现无人机空间位置的实时定位，利用视觉定位模块采集的相关信息，实现室内关键路径上的重点定位；所述数据采集处理模块，用于收集相关数据，实现数据汇总，并根据需求进行处理展示；
[0008]所述定位系统，包括UWB定位模块和视觉定位模块；所述UWB定位模块包括设置在室内的定位基站和安装在无人机上的定位标签；所述视觉定位模块，包括无人机搭载的摄像头，以及设置在固定位置的二维码。
[0009]进一步的，还包括智能充电巡检系统；所述智能充电巡检系统包括安装在无人机上的无人机电量检测模块、地面站的返航充电导航模块和电池更换控制模块，以及电池更换机械臂和无人机智能充电场；所述无人机电量检测模块，用于实时检测无人机的电池电量；所述返航充电导航模块，用于为无人机返航充电提供导航；所述电池更换控制模块，用
于控制电池更换机械臂进行无人机电池更换；所述无人机智能充电场，用于存放无人机电池，以及为无人机电池充电。
[0010]进一步的，所述数据采集模块还用于异物检测或设备温度检测。
[0011]进一步的，所述数据采集模块包括空气质量检测设备、图像识别模块或热红外模块。
[0012]进一步的，所述地面定位模块还根据视觉定位模块采集的相关信息，指示无人机进行自主降落导航。
[0013]进一步的，所述无人机采用垂直起降无人机。
[0014]本专利技术一种室内无人机变高飞行方法，基于室内无人机变高飞行系统，包括以下步骤：
[0015]步骤一：利用激光雷达扫描室内地形并生成DEM；
[0016]步骤二：地面站根据DEM和任务需求规划精细化变高飞行航线；
[0017]步骤三：控制无人机起飞作业，并采集数据和回传；
[0018]步骤四：在无人机飞行中，根据UWB定位模块和视觉定位模块采集的数据，以及航线进行无人机实时定位导航；
[0019]步骤五：无人机作业完控制无人机返回起飞点自动降落。
[0020]进一步的，在无人机飞行中，实时检测无人机的电池电量，当检测到无人机电池电量低于阈值，控制无人机返航降落至无人机智能充电场进行电池更换或充电。
[0021]进一步的，在无人机降落中，通过视觉定位模块，确定降落的地点，控制无人机精准降落。
[0022]综上所述，由于采用了上述技术方案，本专利技术的有益效果是：
[0023]1、本专利技术实现了室内无人机变高飞行，从而达到室内变高飞行的精细化巡检。
[0024]2、本专利技术通过获取室内地形生成DEM，用于无人机定位导航，可以保障无人机安全飞行，并且可以提高作业效率。
[0025]3、本专利技术变高飞行的精细化巡检可以检测室内气体和分布情况，及时发现气体泄露或空气污染情况，以及检测室内的设备，为安全、高效生产提供有效保障。
[0026]4、本专利技术实现室内无人机飞行、数据采集、数据分析、智能充电等的一体化。
附图说明
[0027]本专利技术将通过例子并参照附图的方式说明，其中：
[0028]图1是本专利技术一种室内无人机变高飞行系统的结构示意图。
[0029]图2是本专利技术一种室内无人机变高飞行方法的流程图。
具体实施方式
[0030]本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。
[0031]本说明书(包括任何附加权利要求、摘要)中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。
[0032]如图1所示，本专利技术公开了一种室内无人机变高飞行系统，包括无人机系统、地面系统和定位系统；所述无人机系统包括无人机和无人机平台，无人机平台搭载有基于视觉和UWB的定位导航模块和数据采集模块；所述基于视觉和UWB的定位导航模块，用于接收地面站发送的定位导航信息，实现无人机的定位导航；所述数据采集模块，用于采集空气相关参数；
[0033]所述地面系统包括地面站和室内地形采集系统；所述地面站包括无人机控制模块、航线规划模块、地面定位模块和数据采集处理模块；所述室内地形采集模块，利用激光雷达扫描室内地形并生成高精度DEM；所述无人机控制模块，用于控制无人机；所述航线规划模块，用于根据高精度DEM和任务规划精细化变高飞行航线；所述地面定位模块，根据UWB定位模块的定位信息实现无人机空间位置的实时定位，利用视觉定位模块采集的相关信息，实现室内关键路径上的重点定位；所述数据采集处理模块，用于收集相关数据，实现数据汇总，并根据需求进行处理展示；
[0034]所述定位系统，包括UWB定位模块和视觉定位模块；所述UWB定位模块包括设置在室内的定位基站和安装在无人机上的定位标签；所述视觉定位模块，包括无人机搭载的摄像头，以及设置在固定位置的二维码。
[0035]在一个实施例中，还包括智能充电巡检系统；所述智能充电巡检系统包括安装在无人机上的无人机电量检测模块、地面站的返航充电本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种室内无人机变高飞行系统，其特征在于，包括无人机系统、地面系统和定位系统；所述无人机系统包括无人机和无人机平台，无人机平台搭载有基于视觉和UWB的定位导航模块和数据采集模块；所述基于视觉和UWB的定位导航模块，用于接收地面站发送的定位导航信息，实现无人机的定位导航；所述数据采集模块，用于采集空气相关参数；所述地面系统包括地面站和室内地形采集系统；所述地面站包括无人机控制模块、航线规划模块、地面定位模块和数据采集处理模块；所述室内地形采集模块，利用激光雷达扫描室内地形并生成高精度DEM；所述无人机控制模块，用于控制无人机；所述航线规划模块，用于根据高精度DEM和任务规划精细化变高飞行航线；所述地面定位模块，根据UWB定位模块的定位信息实现无人机空间位置的实时定位，利用视觉定位模块采集的相关信息，实现室内关键路径上的重点定位；所述数据采集处理模块，用于收集相关数据，实现数据汇总，并根据需求进行处理展示；所述定位系统，包括UWB定位模块和视觉定位模块；所述UWB定位模块包括设置在室内的定位基站和安装在无人机上的定位标签；所述视觉定位模块，包括无人机搭载的摄像头，以及设置在固定位置的二维码。2.根据权利要求1所述室内无人机变高飞行系统，其特征在于，还包括智能充电巡检系统；所述智能充电巡检系统包括安装在无人机上的无人机电量检测模块、地面站的返航充电导航模块和电池更换控制模块，以及电池更换机械臂和无人机智能充电场；所述无人机电量检测模块，用于实时检测无人机的电池电量；所述返航充电导航模块，用于为无人机返航充电提供导航；所述电池更换控制模...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭虓，孙康文，李敏辉，
申请(专利权)人：北京航空航天大学云南创新研究院，
类型：发明
国别省市：