一种基于高速公路自动巡检的无人机系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于高速公路自动巡检的无人机系统，包括巡检总站台，用于对高速公路巡检做出总体控制；以及无人机站台，用于存放无人机和对无人机进行续航；巡检总站台包括用于控制无人机起飞的控制信号发送模块

【技术实现步骤摘要】
一种基于高速公路自动巡检的无人机系统


[0001]本专利技术涉及无人机巡检
，尤其涉及一种基于高速公路自动巡检的无人机系统
。

技术介绍

[0002]高速公路随着时间的推移会出现各种各样的道路问题，如结构物在长期使用过程中产生消耗
、
突发的自然灾害和交通事故对高速公路的破坏
。
为确保司乘人员的安全
、
避免交通长时间中断
、
及时提升高速公路的使用功能，通常采用巡检的方式系统性地检查公路和结构物的状况
。
[0003]无人机是利用无线电遥控设备和自备的程序控制装置操纵的不载人飞机，可以实现高分辨率影像的采集，广泛应用于快递运输
、
灾难救援
、
观察野生动物
、
监控传染病和电力巡检等领域，大大拓展了无人机本身的用途
。
[0004]目前，传统的高速公路巡检方式大多以人工巡检为主，工作量大，产生的视觉疲劳，容易发生事件遗漏
。
现有的采用无人机代替人工进行巡检，虽然解决了人工巡检工作量大的问题，但是在实际操作的时候还是需要对无人机进行实时控制，同时无人机在远程作业时会出现电力不足的情况无法进行续航任务，在巡检时并未对道路情况进行有效预警，处理不及时，因此提出的一种基于高速公路自动巡检的无人机系统
。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是为了解决现有技术中存在在实际操作的时候还是需要对无人机进行实时控制，同时无人机在远程作业时会出现电力不足的情况无法进行续航任务，在巡检时并未对道路情况进行有效预警，处理不及时的缺点，而提出的一种基于高速公路自动巡检的无人机系统
。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术采用了如下技术方案：
[0007]一种基于高速公路自动巡检的无人机系统，包括巡检总站台，用于对高速公路巡检做出在总体控制；以及无人机站台，用于存放无人机和对无人机进行续航；所述巡检总站台包括用于控制无人机起飞的控制信号发送模块
、
向高速公路管理部门发出预警信息的预警信息发送模块和对高速公路状况进行监控的监控模块，所述监控模块获取数据分析模块的高速公路数据信息；
[0008]所述无人机站台包括用于对无人机进行起飞控制的无人机控制模块
、
用于接收来自巡检总站台发送来的起飞控制信号的信号接收模块和用于无人机续航的充电台，所述信号接收模块获取到起飞信号后将信号传输到无人机控制模块，所述无人机控制模块将起飞控制信号传输到无人机，所述无人机包括超近程无人机和近程无人机，所述超近程无人机和近程无人机自动进行高速公路巡检
。
[0009]本专利技术的技术方案中，所述充电台设置有多个充电装置，供多个无人机使用，防止出现充电装置满载，无人机无法续航的问题
。
[0010]上述技术方案进一步包括：
[0011]所述超近程无人机和近程无人机均应用有使无人机能够飞起及在巡检时对飞行进行控制的飞行控制模块，所述飞行控制模块获取线路规划模块中的线路信息，所述线路规划模块对巡检路线进行规划或者在某处发生交通事故时，根据距离远近规划处最快到达的路径
。
[0012]所述超近程无人机和近程无人机还应用有
GPS
定位模块，所述
GPS
定位模块用于在无人机发生意外坠落或失去控制时进行定位搜寻
。
[0013]所述超近程无人机和近程无人机还设置有高清摄像头，所述高清摄像头是用于对高速公路信息进行采集的物理设备，所述摄像头应用有信息采集模块对高速公路的需要巡检的部分进行摄影并从中采集信息，所述信息采集模块需要经过图片处理模块和视频处理模块的数据处理，从中提取出所需信息，所述图片处理模块和视频处理模块将处理好的数据传输到数据分析模块
。
[0014]所述信息采集模块将数据传输到数据存储模块，将采集到的信息进行保存，所述数据存储模块将数据保存在数据库中，所述数据库为无人机内置数据库，可以从无人机中取出
。
[0015]所述图片处理模块和视频处理模块应用有主成分分析方法降维方法进行特征提取，将获得的数据设置为
M
个样本
{X1,X2,...,X
M
,},
每个样本有
N
维特征每一个特征
X
j
都有各自的特征值；
[0016]首先对所有特征进行去中心化，即去均值，求出每个特征的平均值，然后对于所有的样本，每一个特征都减去自身的均值，其中各自的均值分别为在去中心化后再求协方差矩阵
C
，其中对角线上分别是特征
X1和
X2的方差，非对角线上是协方差，
cov(X1,X1)
的计算公式为由此得出
M
个样本在这
N
维特征下的协方差矩阵
C
；
[0017]得到协方差矩阵后，根据特征方程
C
μ
＝
λμ
求出其特征值及其对应的特征向量，其中
λ
为特征值，
μ
为其对应的特征向量，选择最大的前
k
个特征值和相对应的特征向量进行投影，投影即为降维的过程，将原始特征从高维度降低到低维度，降维后除去了大量的冗余信息，且至少保留了原来
85
％以上的信息，同时获取清晰的图片信息
。
[0018]所述数据分析模块将数据传输到预测模块对道路信息进行预测，所述预测模块将数据传输到预警模块对存在隐患的高速公路信息进行预警，所述预测模块还将信息传输到预警信息发布模块，巡检总站台工作人员根据信息进行预警发布，所述预测模块经过深度学习模块的机器学习训练获得最佳的预测模型
。
[0019]所述巡检总站台还包括电话和决策模块，所述电话用于接收来自事故现场人员的事故信息，根据信息安排无人机前往现场进行提前巡查，并将信息传输到决策模块，对事故
进行决策分析，给出解决方法，所述控制信号发送模块还可以发送数据库控制信息，将信息传输到数据库管理模块对数据库进行管理
。
[0020]本专利技术的技术方案中，所述无人机站台在高速公路上每
50
千米设置一个，所述超近程无人机活动范围为
15
千米以内，所述近程无人机活动范围为
15
千米到
50
千米之间
。
[0021]本专利技术具备以下有益效果：
[0022]1、
本专利技术中，无人机站台每
50
千米设置一个，且无人机活动范围根据不同需求分为超近程无人机和近程无人机，保证了高速公路的全覆盖且每隔一段时间无人机控制模块就控制无人机进行高速公路的巡检，无需人工操作，实现高速公路的自动巡检，同时以人工控制为辅，防止出现异常状况，降低巡检人本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种基于高速公路自动巡检的无人机系统，包括巡检总站台，用于对高速公路巡检做出在总体控制；以及无人机站台，用于存放无人机和对无人机进行续航；其特征在于，所述巡检总站台包括用于控制无人机起飞的控制信号发送模块
、
向高速公路管理部门发出预警信息的预警信息发送模块和对高速公路状况进行监控的监控模块，所述监控模块获取数据分析模块的高速公路数据信息；所述无人机站台包括用于对无人机进行起飞控制的无人机控制模块
、
用于接收来自巡检总站台发送来的起飞控制信号的信号接收模块和用于无人机续航的充电台，所述信号接收模块获取到起飞信号后将信号传输到无人机控制模块，所述无人机控制模块将起飞控制信号传输到无人机，所述无人机包括超近程无人机和近程无人机，所述超近程无人机和近程无人机自动进行高速公路巡检
。2.
根据权利要求1所述的一种基于高速公路自动巡检的无人机系统，其特征在于，所述超近程无人机和近程无人机均应用有使无人机能够飞起及在巡检时对飞行进行控制的飞行控制模块，所述飞行控制模块获取线路规划模块中的线路信息，所述线路规划模块对巡检路线进行规划或者在某处发生交通事故时，根据距离远近规划处最快到达的路径
。3.
根据权利要求1所述的一种基于高速公路自动巡检的无人机系统，其特征在于，所述超近程无人机和近程无人机还应用有
GPS
定位模块，所述
GPS
定位模块用于在无人机发生意外坠落或失去控制时进行定位搜寻
。4.
根据权利要求2所述的一种基于高速公路自动巡检的无人机系统，其特征在于，所述超近程无人机和近程无人机还设置有高清摄像头，所述高清摄像头是用于对高速公路信息进行采集的物理设备，所述摄像头应用有信息采集模块对高速公路的需要巡检的部分进行摄影并从中采集信息，所述信息采集模块需要经过图片处理模块和视频处理模块的数据处理，从中提取出所需信息，所述图片处理模块和视频处理模块将处理好的数据传输到数据分析模块
。5.
根据权利要求4所述的一种基于高速公路自动巡检的无人机系统，其特征在于，所述信息采集模块将数据传输到数据存储模块，将采集到的信息进行保存，所述数据存储模块将数据保存在数据库中，所述数据库为无人机内置数据库，可以从无人机中取出
。6.
根据权利要求4所述的一种基...

【专利技术属性】
技术研发人员：任安虎，陈红，任心怡，张燕，
申请(专利权)人：西安工业大学，
类型：发明
国别省市：