地下工程灾害源多元探测两栖无人机平台及探测方法技术

本发明专利技术公开了一种地下工程灾害源多元探测两栖无人机平台及探测方法。其中，该无人机平台包括无人机本体、姿态自适应矫正框架、探测元件嵌固机构和灾害源探测元件。姿态自适应矫正框架设置在无人机本体的下方且与无人机本体相连；探测元件嵌固机构设置在姿态自适应矫正框架上，灾害源探测元件搭载在探测元件嵌固机构上；无人机本体用于测量无人机本体与起伏地面的距离，当测得的距离差值大于设定阈值时，发送校正指令给姿态自适应矫正框架，姿态自适应矫正框架根据校正指令调整灾害源探测元件的姿态；无人机本体还用于记录并存储实况录像、飞行或行走路径、GPS数据与姿态矫正向量。本发明专利技术的数据采集质量和探测精度高，观测效果好。效果好。效果好。

【技术实现步骤摘要】
地下工程灾害源多元探测两栖无人机平台及探测方法


[0001]本专利技术属于地下工程灾害源探测
，特别涉及一种地下工程灾害源多元探测两栖无人机平台及探测方法。

技术介绍

[0002]物探工作是隧道及地下工程施工前非常重要的一项工作，可以有效弥补钻探等其他地质勘察方法的不足，能够较全面、客观的查明探测目标区域的各种地质灾害源的位置及规模，在隧道及地下工程施工前，对目标区域进行科学合理的探测工作对保证工程顺利施工和节约投资成本具有重要意义，同时，如何保证探测效率的同时提高地球物理数据的采集质量以保证灾害源的成像精度是物探工作的重中之重。
[0003]现阶段采用无人机进行探测作业时，常采用柔性线缆悬吊探测仪器，因此在探测工作过程中，探测仪器的摇晃难以避免，进而导致数据采集异常，严重影响数据采集质量，且不能根据探测目标的起伏变化调整观测角度，影响观测效果和探测精度。

技术实现思路

[0004]本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本专利技术的一个目的在于提出一种地下工程灾害源多元探测两栖无人机平台，数据采集质量和探测精度高，观测效果好。
[0005]根据本专利技术第一方面实施例的地下工程灾害源多元探测两栖无人机平台，包括无人机本体、姿态自适应矫正框架、探测元件嵌固机构和灾害源探测元件；其中，所述无人机本体具有陆空两栖功能；所述姿态自适应矫正框架设置在所述无人机本体的下方且与所述无人机本体相连；所述探测元件嵌固机构设置在所述姿态自适应矫正框架上，所述灾害源探测元件搭载在所述探测元件嵌固机构上；所述无人机本体用于测量所述无人机本体与起伏地面的距离，当测得的距离差值大于设定阈值时，发送校正指令给所述姿态自适应矫正框架，所述姿态自适应矫正框架根据校正指令调整所述灾害源探测元件的姿态；所述无人机本体还用于记录并存储实况录像、飞行或行走路径、GPS数据与姿态矫正向量。
[0006]根据本专利技术第一方面实施例的地下工程灾害源多元探测两栖无人机平台，具有如下优点，第一、本专利技术具有陆空两栖灾害源探测功能，从而可以满足更多复杂环境的探测需求；第二、本专利技术通过设置姿态自适应矫正框架和探测元件嵌固机构，将灾害源探测元件直接固定在无人机本体上，灾害源探测元件在探测过程中，不会出现持续反复晃动的问题，稳定性更好，提高了探测数据采集质量；第三、本专利技术中的灾害源探测元件可以根据探测目标的起伏变化灵活调整观测角度，有效地提高了工程灾害源的探测效率和精度。综上，本专利技术可满足海上、山地、城市等多种复杂环境下，空中、地面两种模式的地下工程灾害源的探测工作，显著节省人力成本，避免了危险环境下进行探测任务时，人身安全和设备安全无法保证的问题，并且还可以保证灾害源探测数据的采集质量和成像效果，提高地下工程灾害源
的探测效率以及智慧化和机械化水平，促进地下工程灾害源探测及运营维护的智能化和自动化发展。
[0007]在一些实施例中，所述无人机本体上设有云台相机、激光测距传感器、数据云处理及传输系统和关节控制系统；所述激光测距传感器测量所述无人机本体与起伏地面的距离，所述激光测距传感器测得的距离经由所述数据云处理及传输系统后反馈给关节控制系统，当测得的距离差值大于设定阈值时，所述关节控制系统向所述姿态自适应矫正框架发送校正指令；所述云台相机和所述数据云处理及传输系统记录并存储实况录像、飞行或行走路径、GPS数据与姿态矫正向量。
[0008]在一些实施例中，所述无人机本体上还设有两栖支撑架，所述两栖支撑架用于陆地行走。
[0009]在一些实施例中，所述两栖支撑架包括依次相连的球形关节、支撑杆和行走履带。
[0010]在一些实施例中，所述姿态自适应矫正框架包括顶板和至少一个调节框；所述顶板可水平转动地设置在所述无人机本体上；每个所述调节框包括两个第一伸缩臂、两个伸缩套筒和一个滑轨，两个所述第一伸缩臂间隔开地竖向设置，两个所述第一伸缩臂的上端与所述顶板固定，所述滑轨的两端分别对应地通过两个所述伸缩套筒与两个所述第一伸缩臂的下端相连，其中，所述伸缩套筒的一端与所述滑轨固定，所述伸缩套筒的另一端与所述第一伸缩臂的下端铰接；所述探测元件嵌固机构的数量与所述调节框的数量相同，每个所述调节框的所述滑轨上安装有一个所述探测元件嵌固机构。
[0011]在一些实施例中，所述无人机本体上设有固定底座，所述姿态自适应矫正框架还包括旋转底座，所述顶板通过所述旋转底座可水平转动地与所述固定底座相连。
[0012]在一些实施例中，所述调节框设置有两个，两个所述调节框间隔开地并行设置。
[0013]在一些实施例中，每个所述调节框还包括第二伸缩臂，所述第二伸缩臂竖向设置且位于两个所述第一伸缩臂之间，所述第二伸缩臂的上端与所述顶板固定，所述第二伸缩臂的下端与所述滑轨铰接。
[0014]在一些实施例中，每个所述探测元件嵌固机构包括两个机械抓手，两个所述机械抓手可滑动地设置在所述滑轨上；所述灾害源探测元件通过所述机械抓手固定。
[0015]本专利技术第二方面还提出了一种地下工程灾害源多元探测两栖无人机平台的探测方法。
[0016]根据本专利技术第二方面实施例的地下工程灾害源多元探测两栖无人机平台的探测方法，所述探测方法采用根据本专利技术第一方面任意一项所述的地下工程灾害源多元探测两栖无人机平台进行探测，包括如下步骤：S1：根据探测目标赋存环境选择空中或地面探测模式，将所述灾害源探测元件搭载到所述探测元件嵌固机构上；S2：根据规划的探测路径进行空中飞行探测或地面行走探测，所述无人机本体测量所述无人机本体与起伏地面的距离，当测得的距离差值大于设定阈值时，发送校正指令给所述姿态自适应矫正框架，所述姿态自适应矫正框架根据校正指令调整所述灾害源探测元件的姿态；所述无人机本体还记录并存储实况录像、飞行或行走路径、GPS数据与姿态矫正向量；S3：所述无人机本体自动处理将物探数据处理后配合多元物探信息融合成像技术
和人工智能图像识别算法进行灾害源成像，并结合实况录像、飞行或行走路径、GPS数据形成灾害源三维立体交互图像；S4：当完成规划路径探测任务后，选择沿路径原路返回进行测线的复测，或选择锁定首次探测的灾害源位置进行加密探测，在后续复测及加密探测过程中，选择提前调用首次飞行记录的飞行或行走路径、GPS数据和姿态矫正向量完成探测工作；S5：进行下一条规划路径的探测或更换灾害源探测元件进行下一种物探方法的探测。
[0017]根据本专利技术第二方面实施例的地下工程灾害源多元探测两栖无人机平台的探测方法，采用本专利技术中的地下工程灾害源多元探测两栖无人机平台进行探测，避免了危险环境下进行探测任务时，人身安全和设备安全无法保证的问题，具有较强的安全性和可操作性，并且探测效率高，探测结果的的准确度和精度高。
[0018]本专利技术的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。
附图说明
[0019]本专利技术的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种地下工程灾害源多元探测两栖无人机平台，其特征在于，包括无人机本体、姿态自适应矫正框架、探测元件嵌固机构和灾害源探测元件；其中，所述无人机本体具有陆空两栖功能；所述姿态自适应矫正框架设置在所述无人机本体的下方且与所述无人机本体相连；所述探测元件嵌固机构设置在所述姿态自适应矫正框架上，所述灾害源探测元件搭载在所述探测元件嵌固机构上；所述无人机本体用于测量所述无人机本体与起伏地面的距离，当测得的距离差值大于设定阈值时，发送校正指令给所述姿态自适应矫正框架，所述姿态自适应矫正框架根据校正指令调整所述灾害源探测元件的姿态；所述无人机本体还用于记录并存储实况录像、飞行或行走路径、GPS数据与姿态矫正向量。2.根据权利要求1所述的地下工程灾害源多元探测两栖无人机平台，其特征在于，所述无人机本体上设有云台相机、激光测距传感器、数据云处理及传输系统和关节控制系统；所述激光测距传感器测量所述无人机本体与起伏地面的距离，所述激光测距传感器测得的距离经由所述数据云处理及传输系统后反馈给关节控制系统，当测得的距离差值大于设定阈值时，所述关节控制系统向所述姿态自适应矫正框架发送校正指令；所述云台相机和所述数据云处理及传输系统记录并存储实况录像、飞行或行走路径、GPS数据与姿态矫正向量。3.根据权利要求2所述的地下工程灾害源多元探测两栖无人机平台，其特征在于，所述无人机本体上还设有两栖支撑架，所述两栖支撑架用于陆地行走。4.根据权利要求3所述的地下工程灾害源多元探测两栖无人机平台，其特征在于，所述两栖支撑架包括依次相连的球形关节、支撑杆和行走履带。5.根据权利要求1
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4中任何一项所述的地下工程灾害源多元探测两栖无人机平台，其特征在于，所述姿态自适应矫正框架包括顶板和至少一个调节框；所述顶板可水平转动地设置在所述无人机本体上；每个所述调节框包括两个第一伸缩臂、两个伸缩套筒和一个滑轨，两个所述第一伸缩臂间隔开地竖向设置，两个所述第一伸缩臂的上端与所述顶板固定，所述滑轨的两端分别对应地通过两个所述伸缩套筒与两个所述第一伸缩臂的下端相连，其中，所述伸缩套筒的一端与所述滑轨固定，所述伸缩套筒的另一端与所述第一伸缩臂的下端铰接；所述探测元件嵌固机构的数量与所述调节框的数量相同，每个所述调节框的所...

【专利技术属性】
技术研发人员：薛翊国，公惠民，孔凡猛，王鹏，傅康，
申请(专利权)人：中国地质大学北京，
类型：发明
国别省市：