一种特高拱坝无人机自动巡检的航迹规划方法技术

本发明专利技术提供一种拱坝无人巡检航线规划方法，特别应用于大型特高拱坝的无人机自动化巡检。本发明专利技术在大型双曲拱坝基础上，构建拱坝函数模型；依据无人机参数及航空摄影要求确定无人机飞行高程，确定摄影基线及摄影时间间隔，并以此计算拱坝主体和泄洪口区域的摄影航迹点；然后将得到的航摄点进行坐标转换，以符合无人机航迹点输入要求；再对特高拱坝主体边缘位置进行范围划定，去除巡检范围外航拍点信息；最后根据无人机巡检作业时间及飞行速度将航拍点分配到各架次飞行器上。本发明专利技术提供大型拱坝无人机航摄在航带和巡检区域尺度上的步骤及要求，解决由于拱坝复杂的双曲几何结构导致现有技术无法应用于双曲型拱坝的问题，填补拱坝坝面全过程自动化无人检测的技术空白。拱坝坝面全过程自动化无人检测的技术空白。拱坝坝面全过程自动化无人检测的技术空白。

【技术实现步骤摘要】
一种特高拱坝无人机自动巡检的航迹规划方法


[0001]本专利技术涉及航迹规划
，特别涉及，基于摄影测量任务的拱坝无人自动巡检航迹规划。

技术介绍

[0002]随着近些年来人们对水资源需求的日益增长，近些年我国兴建了众多的水库和大坝工程。大坝工程规模宏大，水库大坝安全与人们的生活质量和安全息息相关。然而长期服役过程中，由于水位、温度、徐变等因素变化，拱坝混凝土会不同程度的产生裂缝、剥蚀、渗流等缺陷，对拱坝安全运行造成影响。因此，定期对拱坝坝面混凝土进行检测，结合相关监测成果综合分析，对掌握拱坝运行状态、确保拱坝安全运行至关重要。
[0003]以往大坝坝面病害检测只能依靠人工高空悬垂作业，进行人眼勘察、人工判读和识别的传统检测。传统方法往往由于任务繁重、人眼疏忽，对大坝坝面病害缺陷的检测效率低下，难以及时发现混凝土缺陷；且存在周期长、费用高、距离坝面远、安全风险大等缺点，严重危害水电站大坝稳定性与安全运营。
[0004]现有的无人机航迹规划有诸多不同的应用场景，主要用于电力巡检、建筑物裂缝检测等领域。与其规则的结构不同，特高拱本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种特高拱坝无人机自动巡检作业的航迹规划方法，其特征在于：包括以下步骤，步骤1、根据飞行区域信息，建立拱坝坐标系，获取双曲拱坝平面坐标函数、拱圈体型参数(包括拱冠梁厚度、拱端厚度、半中心角、弦长、拱冠曲率半径)及拱冠梁剖面参数，并对拱坝整体进行分区，构建不同区域内拱坝的双曲函数模型；步骤2、获取无人机相关信息及航空摄影的基本参数，所述参数包括传感器大小、图像尺寸、焦距、快门速度的相机参数，期望旁向重叠度、期望航向重叠度、飞行速度、距拱坝主体飞行航距的摄影参数；步骤3、依据所给参数，计算像片地面分辨率、航向摄影基线、旁向摄影基线、摄影时间间隔；步骤4、基于航空摄影参数及特高拱坝双曲函数模型，确定无人机飞行高程，并以此计算拱坝主体、泄洪口区域的摄影航迹点；步骤5、基于拱坝坐标系中的航线拍摄点，对摄影点进行坐标转换，得到WGS84坐标系下拍摄点的位置信息；步骤6、考虑到设计图纸与实际建造差异，对特高拱坝主体边缘位置进行范围划定，并去除范围外航拍点信息，得到巡检区域内所有摄影点经度、纬度、高程信息；步骤7、根据无人机巡检作业时间及飞行速度进行摄影点数量估算，并依据实际情况将航拍点分配到各架次飞行器上；步骤8、判断航迹规划结果信息的合理性，最终获取正确基本参数下的目标飞行区域航迹信息、无人机各架次巡检任务结果。2.根据权利要求1所述的一种特高拱坝无人机自动巡检作业的航迹规划方法，其特征在于，所述步骤1的具体步骤包括：步骤1.1、根据飞行区域信息，以拱坝上游坝面的中心点为坐标原点，以拱坝下游对称轴方向为y轴，以与y轴垂直的方向为x轴，以坝轴线垂直向下为z轴，建立拱坝坐标系；步骤1.2、依据设计图纸，分析泄洪口所在区域，并依据大型特高拱坝泄洪口分布，将作业区域划分为拱坝主体
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左岸、泄洪口区域、拱坝主体
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右岸三部分。3.根据权利要求1所述的一种特高拱坝无人机自动巡检作业的航迹规划方法，其特征在于，所述步骤3的具体步骤包括：步骤3.1、根据相机的传感器尺寸(lx,ly)、焦距(f)、距拱坝主体飞行航距(D)参数，计算影像的实际地面范围为：算影像的实际地面范围为：步骤3.2、结合无人机摄影的图像尺寸(px,py)，计算影像的地面分辨率μ(影像上像元的大小与实际地理距离的比值)：μ＝dx/px＝dy/py
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(公式2)步骤3.3、依据实际成像长度dx、期望航向重叠度qx，计算航向摄影基线Bx为：Bx＝(1
‑
qx)
×
dx.
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(公式3)依据实际成像宽度dy、期望旁向重叠度qy，计算旁向摄影基线By为：
By＝(1
‑

【专利技术属性】
技术研发人员：字陈波，唐炉亮，杨劲松，郭有安，廖贵能，李洪波，余意，李黎，熊孝中，徐小坤，赵紫龙，
申请(专利权)人：武汉大学华能集团技术创新中心有限公司，
类型：发明
国别省市：