一种应用于桥梁巡检的无人机避障方法及无人机技术

本发明专利技术提出一种应用于桥梁巡检的无人机避障方法及无人机，利用待巡检桥梁的巡检点集合、当前环境数据生成第一巡检导航路线；根据基本BIM模型对第一巡检导航路线进行修改得到避开第一类障碍物的第二巡检导航路线；以第二巡检导航路线对执行巡检任务的无人机进行导航；采集第二巡检导航路线上对应的第一航道图像数据，识别是否存在第二类障碍物；当存在时，对未完成巡检路线段进行修改得到第三巡检导航路线，并根据第三巡检导航路线执行未完成的巡检任务。本方案可以在对待巡检桥梁制定巡检路线的过程中提前避开桥梁上的障碍物，而且对于巡检过程中在巡检导航路线上出现的障碍物，也能进行有效躲避，能够提高巡检的时效性、准确性和安全性。确性和安全性。确性和安全性。

【技术实现步骤摘要】
一种应用于桥梁巡检的无人机避障方法及无人机


[0001]本专利技术涉及无人机智能控制
，具体涉及一种应用于桥梁巡检的无人机避障方法及无人机。

技术介绍

[0002]桥梁巡检是确保桥梁结构安全、排除桥梁安全隐患、障桥梁安全畅通、减少灾害事故发生的关键。在实际的巡检过程中，由于桥梁所处地形一般比较复杂，因此给巡检带来了较大的难度。随着无人机技术的不断成熟，已有技术将无人机应用到桥梁巡检中来。然而，现有的无人机巡检方案中，对于巡检路线规划和巡检过程中存在或出现的障碍物不能提前或及时避开，导致无人机出现失误。

技术实现思路

[0003]本专利技术正是基于上述问题，提出了一种应用于桥梁巡检的无人机避障方法及无人机，通过本专利技术的方案，可以在对待巡检桥梁制定巡检路线的过程中提前避开桥梁上的障碍物，而且对于巡检过程中在巡检导航路线上出现的障碍物，也能进行有效躲避，能够提高巡检的时效性、准确性和安全性。
[0004]有鉴于此，本专利技术的一方面提出了一种应用于桥梁巡检的无人机避障方法，包括：
[0005]获取待巡检桥梁的初始三维点云数据、图纸数据和验收数据；
[0006]根据所述初始三维点云数据、所述图纸数据和所述验收数据构建所述待巡检桥梁的基本BIM模型；
[0007]获取所述待巡检桥梁的影响数据；
[0008]根据所述基本BIM模型和所述影响数据，构建所述待巡检桥梁的损害预测模型；
[0009]根据所述损害预测模型，生成巡检点集合；
[0010]获取所述待巡检桥梁的当前环境数据；
[0011]根据所述巡检点集合和所述当前环境数据，生成第一巡检导航路线；
[0012]根据所述基本BIM模型对所述第一巡检导航路线进行修改得到避开所述待巡检桥梁上的第一类障碍物的第二巡检导航路线；
[0013]根据所述第二巡检导航路线对执行巡检任务的无人机进行导航；
[0014]在所述无人机根据所述第二巡检导航路线执行巡检任务的过程中，实时采集所述第二巡检导航路线上对应的坐标点区域的第一航道图像数据；
[0015]识别所述第一航道图像数据中是否存在第二类障碍物；
[0016]当存在所述第二类障碍物时，对所述第二巡检导航路线中的未完成巡检路线段进行修改得到第三巡检导航路线，并根据所述第三巡检导航路线执行未完成的巡检任务。
[0017]可选地，所述方法还包括步骤：
[0018]获取所述无人机的三维点云数据；
[0019]根据所述三维点云数据构建所述无人机的第一三维模型；
[0020]从所述第一三维模型上任取一点作为中心点生成包含所述第一三维模型上的所有坐标点的中心对称的立体三维模型，重复此步骤直至遍历所述第一三维模型上所有点；
[0021]从上一步骤得到的所有立体三维模型中选择出体积最小的作为所述无人机的无人机三维模型。
[0022]可选地，所述根据所述初始三维点云数据、所述图纸数据和所述验收数据构建所述待巡检桥梁的基本BIM模型的步骤，包括：
[0023]从所述待巡检桥梁的所述初始三维模型中识别出镂空区域，并对所述镂空区域中未被所述待巡检桥梁的桥体部件封闭的部分进行封闭；
[0024]在所述初始三维模型上对所述镂空区域对应的空白区域进行填充处理，并对所述空白区域的坐标点进行遍历识别出所述空白区域中相互隔离的各个连通区域，将所述连通区域作为空白子区域进行区分标记得到所述基本BIM模型；
[0025]对填充后的所述空白子区域的所有坐标进行标记。
[0026]可选地，所述方法还包括步骤：
[0027]对于每个所述空白子区域，从其区域内的所有坐标中确定出边缘坐标；
[0028]获取所述无人机的所述无人机三维模型的多个截面图形；
[0029]根据所述边缘坐标与所述截面图形确定所述空白子区域中不能通过的区域作为所述第一类障碍物。
[0030]可选地，所述根据所述损害预测模型，生成巡检点集合的步骤，包括：
[0031]根据巡检计划，确定巡检时间和所述待巡检桥梁的巡检区域；
[0032]根据所述巡检时间从所述损害预测模型中确定出与所述巡检时间对应的所有巡检点以及所述所有巡检点对应的部件名、部件中心坐标、检测内容、检测要求；
[0033]根据所述待巡检区域，从所述所有巡检点中确定出本次巡检任务对应的所有第一巡检点；
[0034]根据所述所有第一巡检点及所述所有第一巡检点对应的第一部件名、第一部件中心坐标、第一检测内容、第一检测要求生成所述巡检点集合。
[0035]可选地，所述根据所述巡检点集合和所述当前环境数据，生成第一巡检导航路线的步骤，包括：
[0036]从所述巡检点集合中提取出所述第一部件中心坐标；
[0037]根据所述当前环境数据、所述第一检测内容、所述第一检测要求以及执行巡检任务的无人机的属性数据，确定所述无人机的功耗数据和数据传输需求；
[0038]根据所述功耗数据和所述数据传输需求确定通信点坐标和充电点坐标；
[0039]根据所述第一部件中心坐标、所述通信点坐标、所述充电点坐标生成第一巡检路线；
[0040]获取无人机的当前位置信息；
[0041]根据所述基本BIM模型、所述无人机三维模型、所述当前位置信息、所述第一巡检路线生成所述第一巡检导航路线。
[0042]可选地，所述影响数据包括所在地的历史环境影响数据和所述待巡检桥梁的运维数据；
[0043]所述历史环境影响数据包括但不限于风力数据、空气成分数据、地质数据、河流水
文数据、日照数据、降雨数据和气温数据；
[0044]所述历史运维数据包括但不限于车辆通行数据、事故数据、桥体维护与修理数据、桥体振动数据；
[0045]所述车辆通行数据包括但不限于车辆载重数据、车辆摩擦数据、车辆数量；
[0046]所述方法还包括：
[0047]在所述待巡检桥梁上配置多个传感器组，并利用所述传感器组采集所述影响数据。
[0048]可选地，所述根据所述初始三维点云数据、所述图纸数据和所述验收数据构建所述待巡检桥梁的基本BIM模型的步骤，包括：
[0049]根据所述初始三维点云数据构建所述待巡检桥梁的初始三维模型；
[0050]从所述图纸数据和所述验收数据中提取所述待巡检桥梁各部件的结构特征数据、规格参数、施工工艺数据、受力特征数据、材料特征数据、损耗数据、折旧数据和使用寿命数据；
[0051]根据所述初始三维模型、所述待巡检桥梁各部件的结构特征数据、规格参数、施工工艺数据、受力特征数据、材料特征数据、损耗数据、折旧数据和使用寿命数据构建所述基本BIM模型。
[0052]可选地，所述根据所述基本BIM模型和所述影响数据，构建所述待巡检桥梁的损害预测模型的步骤，包括：
[0053]从所述基本BIM模型获得所述待巡检桥梁的各部件的结构特征数据、规格参数、本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种应用于桥梁巡检的无人机避障方法，其特征在于，包括：获取待巡检桥梁的初始三维点云数据、图纸数据和验收数据；根据所述初始三维点云数据、所述图纸数据和所述验收数据构建所述待巡检桥梁的基本BIM模型；获取所述待巡检桥梁的影响数据；根据所述基本BIM模型和所述影响数据，构建所述待巡检桥梁的损害预测模型；根据所述损害预测模型，生成巡检点集合；获取所述待巡检桥梁的当前环境数据；根据所述巡检点集合和所述当前环境数据，生成第一巡检导航路线；根据所述基本BIM模型对所述第一巡检导航路线进行修改得到避开所述待巡检桥梁上的第一类障碍物的第二巡检导航路线；根据所述第二巡检导航路线对执行巡检任务的无人机进行导航；在所述无人机根据所述第二巡检导航路线执行巡检任务的过程中，实时采集所述第二巡检导航路线上对应的坐标点区域的第一航道图像数据；识别所述第一航道图像数据中是否存在第二类障碍物；当存在所述第二类障碍物时，对所述第二巡检导航路线中的未完成巡检路线段进行修改得到第三巡检导航路线，并根据所述第三巡检导航路线执行未完成的巡检任务。2.根据权利要求1所述的应用于桥梁巡检的无人机避障方法，其特征在于，所述方法还包括步骤：获取所述无人机的三维点云数据；根据所述三维点云数据构建所述无人机的第一三维模型；从所述第一三维模型上任取一点作为中心点生成包含所述第一三维模型上的所有坐标点的中心对称的立体三维模型，重复此步骤直至遍历所述第一三维模型上所有点；从上一步骤得到的所有立体三维模型中选择出体积最小的作为所述无人机的无人机三维模型。3.根据权利要求2所述的应用于桥梁巡检的无人机避障方法，其特征在于，所述根据所述初始三维点云数据、所述图纸数据和所述验收数据构建所述待巡检桥梁的基本BIM模型的步骤，包括：从所述待巡检桥梁的所述初始三维模型中识别出镂空区域，并对所述镂空区域中未被所述待巡检桥梁的桥体部件封闭的部分进行封闭；在所述初始三维模型上对所述镂空区域对应的空白区域进行填充处理，并对所述空白区域的坐标点进行遍历识别出所述空白区域中相互隔离的各个连通区域，将所述连通区域作为空白子区域进行区分标记得到所述基本BIM模型；对填充后的所述空白子区域的所有坐标进行标记。4.根据权利要求3所述的应用于桥梁巡检的无人机避障方法，其特征在于，所述方法还包括步骤：对于每个所述空白子区域，从其区域内的所有坐标中确定出边缘坐标；获取所述无人机的所述无人机三维模型的多个截面图形；根据所述边缘坐标与所述截面图形确定所述空白子区域中不能通过的区域作为所述
第一类障碍物。5.根据权利要求4所述的应用于桥梁巡检的无人机避障方法，其特征在于，所述根据所述损害预测模型，生成巡检点集合的步骤，包括：根据巡检计划，确定巡检时间和所述待巡检桥梁的巡检区域；根据所述巡检时间从所述损害预测模型中确定出与所述巡检时间对应的所有巡检点以及所述所有巡检点对应的部件名、部件中心坐标、检测内容、检测要求；根据所述待巡检区域，从所述所有巡检点中确定出本次巡检任务对应的所有第一巡检点；根据所述所有第一巡检点及所述所有第一巡检点对应的第一部件名、第一部件...

【专利技术属性】
技术研发人员：周旭东，潘勇，李彦兵，汪新天，李毅，张鑫敏，
申请(专利权)人：广东省公路建设有限公司湾区特大桥养护技术中心，
类型：发明
国别省市：