本發(fā)明涉及無(wú)人機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種智能機(jī)載雙光巡檢系統(tǒng)穩(wěn)定平臺(tái)自動(dòng)跟蹤方法。

背景技術(shù)：

現(xiàn)有的森林防火、電力線(xiàn)塔、消防安全等領(lǐng)域的巡檢監(jiān)控，往往只是純粹的集成，將可見(jiàn)光相機(jī)/攝像頭與紅外熱成像設(shè)備集成到一起，掛載于無(wú)人機(jī)云臺(tái)上同時(shí)拍照錄像等，并在地面使用遙控器進(jìn)行人工操控。該種技術(shù)方案的缺陷在于：1、無(wú)拓展，應(yīng)用不方便；2、缺乏必要的數(shù)據(jù)分析功能；3、缺乏實(shí)用的巡檢反饋策略。

目前，隨著無(wú)人機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展，研發(fā)出一種全方位、多功能，且能支持完成各類(lèi)巡檢任務(wù)的無(wú)人機(jī)巡檢系統(tǒng)是我們需要努力的一個(gè)方向。

中國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)枮?01510737558.2公開(kāi)了一種無(wú)人機(jī)與任務(wù)吊艙適配模塊、系統(tǒng)及方法，包括吊艙地面顯控單元，根據(jù)控制按鍵的輸入向串口指令轉(zhuǎn)換模塊發(fā)送控制命令，并把吊艙采集的信息在地面吊艙顯控單元顯示出來(lái)；串口指令轉(zhuǎn)換模塊，接收來(lái)自吊艙地面顯控單元的控制指令，并根據(jù)此指令轉(zhuǎn)換成適合Q/GDW 11385-2015《架空輸電線(xiàn)路無(wú)人直升機(jī)巡檢系統(tǒng)》規(guī)定的格式，并把轉(zhuǎn)換后的指令發(fā)送給無(wú)人機(jī)地面站，通過(guò)與機(jī)載飛控的無(wú)線(xiàn)傳輸，由機(jī)載飛控把指令發(fā)給機(jī)載吊艙控制模塊，控制任務(wù)吊艙執(zhí)行相應(yīng)的命令。該發(fā)明提高了無(wú)人機(jī)巡檢的統(tǒng)一性、規(guī)范性、可替代性以及易維護(hù)性。但是該發(fā)明存在功能單一，巡檢任務(wù)簡(jiǎn)單的缺陷，不能適應(yīng)復(fù)雜自然及氣候條件下的巡檢任務(wù)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種智能機(jī)載雙光巡檢系統(tǒng)穩(wěn)定平臺(tái)自動(dòng)跟蹤方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)中導(dǎo)致的上述缺陷。

一種智能機(jī)載雙光巡檢系統(tǒng)穩(wěn)定平臺(tái)自動(dòng)跟蹤方法，包括如下步驟：

(1)啟動(dòng)無(wú)人機(jī)的巡檢系統(tǒng)，初始化任務(wù)列表；

(2)獲取當(dāng)前任務(wù)點(diǎn)坐標(biāo)，無(wú)人機(jī)進(jìn)入任務(wù)點(diǎn)執(zhí)行任務(wù)；

(3)計(jì)算目標(biāo)方位角及俯仰角，并瞄準(zhǔn)和鎖定任務(wù)點(diǎn)，一方面回傳位置信息，另一方面，對(duì)目標(biāo)點(diǎn)進(jìn)行拍照，如果沒(méi)有瞄準(zhǔn)，則重新計(jì)算目標(biāo)方位角及俯仰角并調(diào)整姿態(tài)；

(4)無(wú)人機(jī)拍照后對(duì)所獲得的圖像信息進(jìn)行圖像識(shí)別，判斷被巡檢對(duì)象是否異?；虺霈F(xiàn)故障，如果出現(xiàn)故障，則開(kāi)啟紅外光進(jìn)行驗(yàn)證，并采用雙光變焦進(jìn)行多角度檢測(cè)，然后將檢測(cè)獲得的信息傳給專(zhuān)家診斷系統(tǒng)，如果專(zhuān)家診斷系統(tǒng)沒(méi)有診斷出異?；蚬收显颍瑒t繼續(xù)進(jìn)行拍照和圖像識(shí)別；

(5)判斷是否還有剩余任務(wù)點(diǎn)，如果有，則重復(fù)步驟(1)、(2)、(3)，如果沒(méi)有剩余任務(wù)點(diǎn)，則結(jié)束巡檢，無(wú)人機(jī)返回，生成作業(yè)報(bào)表，并將巡檢信息回傳至地面部分。

優(yōu)選的，所述步驟(2)中若沒(méi)有進(jìn)入任務(wù)點(diǎn)，則獲取載荷當(dāng)前坐標(biāo)、方位角和俯仰角，穩(wěn)定平臺(tái)系統(tǒng)實(shí)時(shí)調(diào)整，實(shí)時(shí)采集器調(diào)整，接著進(jìn)行步驟(2)及其后面的程序。

優(yōu)選的，所述步驟(4)中在采用雙管變焦進(jìn)行多角度檢測(cè)的同時(shí)，巡檢系統(tǒng)將實(shí)時(shí)記錄傳感器信息。

優(yōu)選的，所述自動(dòng)跟蹤方法所采用的自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)包括雙光控制模塊、可見(jiàn)光采集系統(tǒng)、紅外光采集系統(tǒng)、視頻編碼預(yù)處理系統(tǒng)、目標(biāo)智能識(shí)別系統(tǒng)、控制計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)IPDC編/解碼系統(tǒng)一、時(shí)鐘系統(tǒng)、POS系統(tǒng)、飛行控制系統(tǒng)和穩(wěn)定平臺(tái)系統(tǒng)，所述可見(jiàn)光采集系統(tǒng)和紅外光采集系統(tǒng)分別與雙光控制模塊和視頻編碼預(yù)處理系統(tǒng)連接，所述目標(biāo)智能識(shí)別系統(tǒng)與視頻編碼預(yù)處理系統(tǒng)連接，所述控制計(jì)算機(jī)與目標(biāo)智能識(shí)別系統(tǒng)連接，所述網(wǎng)絡(luò)IPDC編/解碼系統(tǒng)一與控制計(jì)算機(jī)雙向連接且網(wǎng)絡(luò)IPDC編/解碼系統(tǒng)一與通信模塊一雙向連接，所述時(shí)鐘系統(tǒng)分別與網(wǎng)絡(luò)IPDC編/解碼系統(tǒng)一和控制計(jì)算機(jī)連接，所述POS系統(tǒng)分別與視頻編碼預(yù)處理系統(tǒng)和控制計(jì)算機(jī)連接，所述飛行控制系統(tǒng)和穩(wěn)定平臺(tái)系統(tǒng)分別與控制計(jì)算機(jī)雙向連接。

優(yōu)選的，所述步驟(5)中的地面部分包括用于對(duì)故障進(jìn)行判斷的安全巡檢智能專(zhuān)家系統(tǒng)。

優(yōu)選的，所述安全巡檢智能專(zhuān)家系統(tǒng)連接有數(shù)據(jù)冗余備份系統(tǒng)。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：

1.本發(fā)明能夠智能切換回傳視頻，全自主不間斷作業(yè)，智能識(shí)別任務(wù)點(diǎn)坐標(biāo)并進(jìn)入任務(wù)點(diǎn)進(jìn)行巡檢工作；

2.系統(tǒng)支持局站搭建，即一個(gè)監(jiān)控地面端遠(yuǎn)程遙測(cè)遙控多個(gè)機(jī)載端，利于構(gòu)建陸空一體化巡檢系統(tǒng)；

3.無(wú)人機(jī)在執(zhí)行飛行任務(wù)時(shí)，能夠準(zhǔn)確安全的將獲取的數(shù)據(jù)反饋至地面控制中心，巡檢效率高。

4.關(guān)于數(shù)據(jù)準(zhǔn)確與信息安全，可定義不同的巡檢方式，如高壓線(xiàn)塔與電力線(xiàn)，可采取側(cè)向巡檢方式，飛行兩趟即可完成；如果是火場(chǎng)，則設(shè)定安全距離，逐漸趨近，多視角拍攝，諸如此類(lèi)；

5.智能化完成巡檢任務(wù)，提高巡檢效率與數(shù)據(jù)穩(wěn)定性；

6.本系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)更好的自主巡檢，巡檢過(guò)程無(wú)需過(guò)多的人工操作，一鍵起飛，安全可靠，同時(shí)也實(shí)現(xiàn)了智能巡檢，可進(jìn)行目標(biāo)識(shí)別與追蹤以及后期異常處理等操作。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明所述的一種智能機(jī)載雙光巡檢系統(tǒng)穩(wěn)定平臺(tái)自動(dòng)跟蹤方法的流程框圖。

圖2為本發(fā)明所述的智能機(jī)載雙光巡檢系統(tǒng)的原理框圖。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解，下面結(jié)合具體實(shí)施方式，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。

如圖2所示，一種智能機(jī)載雙光巡檢系統(tǒng)，包括機(jī)載部分和地面部分，所述機(jī)載部分和地面部分通過(guò)通訊鏈路實(shí)現(xiàn)信號(hào)傳輸，所述通信鏈路包括無(wú)線(xiàn)通信模塊一和無(wú)線(xiàn)通信模塊二，所述通信模塊一與機(jī)載部分連接，所述通信模塊二上連接有全向天線(xiàn)追蹤系統(tǒng)且通信模塊二與地面部分連接。

本發(fā)明中，所述機(jī)載部分即為本發(fā)明中的自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)，包括雙光控制模塊、可見(jiàn)光采集系統(tǒng)、紅外光采集系統(tǒng)、視頻編碼預(yù)處理系統(tǒng)、目標(biāo)智能識(shí)別系統(tǒng)、控制計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)IPDC編/解碼系統(tǒng)一、時(shí)鐘系統(tǒng)、POS系統(tǒng)、飛行控制系統(tǒng)和穩(wěn)定平臺(tái)系統(tǒng)，所述可見(jiàn)光采集系統(tǒng)和紅外光采集系統(tǒng)分別與雙光控制模塊和視頻編碼預(yù)處理系統(tǒng)連接，所述目標(biāo)智能識(shí)別系統(tǒng)與視頻編碼預(yù)處理系統(tǒng)連接，所述控制計(jì)算機(jī)與目標(biāo)智能識(shí)別系統(tǒng)連接，所述網(wǎng)絡(luò)IPDC編/解碼系統(tǒng)一與控制計(jì)算機(jī)雙向連接且網(wǎng)絡(luò)IPDC編/解碼系統(tǒng)一與通信模塊一雙向連接，所述時(shí)鐘系統(tǒng)分別與網(wǎng)絡(luò)IPDC編/解碼系統(tǒng)一和控制計(jì)算機(jī)連接，所述POS系統(tǒng)分別與視頻編碼預(yù)處理系統(tǒng)和控制計(jì)算機(jī)連接，所述飛行控制系統(tǒng)和穩(wěn)定平臺(tái)系統(tǒng)分別與控制計(jì)算機(jī)雙向連接。

本發(fā)明中，所述地面部分包括網(wǎng)絡(luò)IPDC編/解碼系統(tǒng)二、鏈路控制模塊、安全巡檢智能專(zhuān)家系統(tǒng)、飛行操控系統(tǒng)、鏈路操控系統(tǒng)和任務(wù)規(guī)劃系統(tǒng)，所述鏈路控制模塊分別與網(wǎng)絡(luò)IPDC編/解碼系統(tǒng)二、飛行操控系統(tǒng)、鏈路操控系統(tǒng)和任務(wù)規(guī)劃系統(tǒng)雙向連接，所述安全巡檢智能專(zhuān)家系統(tǒng)與鏈路控制模塊連接。

本發(fā)明中，所述地面部分還包括視頻數(shù)據(jù)顯示系統(tǒng)，所述視頻數(shù)據(jù)顯示系統(tǒng)分別與鏈路控制模塊和安全巡檢智能專(zhuān)家系統(tǒng)連接。

本發(fā)明中，所述地面部分還包括數(shù)據(jù)冗余備份系統(tǒng)且與安全巡檢智能專(zhuān)家系統(tǒng)雙向連接。

本發(fā)明中，紅外光采集系統(tǒng)采用紅外光采集器，其是利用紅外探測(cè)器和光學(xué)成像物鏡接收被測(cè)目標(biāo)的紅外輻射能量分布圖形反映到紅外探測(cè)器的光敏元件上，從而獲得紅熱像圖，這種熱像圖與物體表面的熱分布場(chǎng)相對(duì)應(yīng)。因此，紅外熱像采集器可以用來(lái)監(jiān)測(cè)電力設(shè)備、消防現(xiàn)場(chǎng)、森防現(xiàn)場(chǎng)異常狀況，并實(shí)現(xiàn)故障及隱患的探測(cè)。通過(guò)目標(biāo)的相對(duì)溫度值或絕對(duì)溫度值與正常的范圍進(jìn)行比較，從而發(fā)現(xiàn)故障并進(jìn)行定位，根據(jù)POS系統(tǒng)與時(shí)鐘系統(tǒng)的信息，將故障現(xiàn)場(chǎng)的地理、時(shí)間、異常信息報(bào)告給監(jiān)控局站。

所述可見(jiàn)光采集系統(tǒng)采用可見(jiàn)光采集器，因其視角大，用于在巡檢過(guò)程中發(fā)現(xiàn)異常目標(biāo)，紅外光采集器用于輔助目標(biāo)識(shí)別，且后者側(cè)重于目標(biāo)溫度測(cè)定，為進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)巡檢對(duì)象的異常搜集信息，兩者協(xié)同工作。

本發(fā)明采用定位姿態(tài)系統(tǒng)主要有兩個(gè)用途：1、用于高精度的姿態(tài)控制和目標(biāo)跟蹤，在前者，用于向陀螺穩(wěn)定平臺(tái)反饋?zhàn)藨B(tài)調(diào)整效果，在后者，主要用于判斷傳感器是否對(duì)準(zhǔn)目標(biāo)；2、是用于后處理高精度幾何定位，結(jié)合無(wú)人機(jī)的飛行定位數(shù)據(jù)，精確反映出異常目標(biāo)的三維位置，為后期人工處理提供坐標(biāo)。

本發(fā)明中的網(wǎng)絡(luò)編解碼模塊將雙光視頻進(jìn)行編解碼，通過(guò)無(wú)線(xiàn)雙工通信模塊實(shí)現(xiàn)遙感數(shù)據(jù)、遙控信號(hào)遠(yuǎn)程傳輸。

本發(fā)明中巡檢系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn):

1.采用獨(dú)立高性能的可見(jiàn)光與紅外光采集模塊，圖像更清晰，數(shù)據(jù)受干擾更??；

2.雙光控制模塊，根據(jù)飛行任務(wù)，智能化執(zhí)行變焦、拍照、錄像、切換模式等動(dòng)作；

3.采用視頻編碼預(yù)處理模塊，將雙光視頻數(shù)據(jù)進(jìn)行融合，根據(jù)POS系統(tǒng)得到的位置信息分析當(dāng)前被測(cè)對(duì)象與飛行器的相對(duì)位置，及輸出統(tǒng)一的視圖編碼綜合數(shù)據(jù)，用于目標(biāo)識(shí)別；

4.目標(biāo)識(shí)別模塊，將融合后的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，識(shí)別出預(yù)設(shè)的標(biāo)志物，用于進(jìn)一步的巡檢控制，當(dāng)被測(cè)物為目標(biāo)時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)拉近雙光鏡頭，并根據(jù)目標(biāo)的屬性拍攝特寫(xiě)，將目標(biāo)的各項(xiàng)信息采集全面；

5. POS系統(tǒng)和時(shí)鐘系統(tǒng)，為雙光巡檢系統(tǒng)提供最基礎(chǔ)的空間時(shí)間信息，輔助校準(zhǔn)姿態(tài)與雙光采集器角度，變焦倍數(shù)；

6.系統(tǒng)控制計(jì)算機(jī)采用高性能微處理器，負(fù)責(zé)圖像的傳輸與各類(lèi)主動(dòng)控制(協(xié)同控制“雙光控制模塊、穩(wěn)定平臺(tái)系統(tǒng)、飛行控制系統(tǒng)”等)，此外，協(xié)同網(wǎng)絡(luò)IPDC編解碼系統(tǒng)，將圖像信息回傳到地面監(jiān)控站；

7.本系統(tǒng)分為機(jī)載端與地面端，如方框圖可知，機(jī)載與地面端的雙工無(wú)線(xiàn)通信模塊組成了智能機(jī)載雙光巡檢系統(tǒng)的通訊鏈路。

如圖1所示，一種智能機(jī)載雙光巡檢系統(tǒng)穩(wěn)定平臺(tái)自動(dòng)跟蹤方法，包括如下步驟：

(1)啟動(dòng)無(wú)人機(jī)的巡檢系統(tǒng)，初始化任務(wù)列表；

(2)獲取當(dāng)前任務(wù)點(diǎn)坐標(biāo)，無(wú)人機(jī)進(jìn)入任務(wù)點(diǎn)執(zhí)行任務(wù)；

(3)計(jì)算目標(biāo)方位角及俯仰角，并瞄準(zhǔn)和鎖定任務(wù)點(diǎn)，一方面回傳位置信息，另一方面，對(duì)目標(biāo)點(diǎn)進(jìn)行拍照，如果沒(méi)有瞄準(zhǔn)，則重新計(jì)算目標(biāo)方位角及俯仰角并調(diào)整姿態(tài)；

(4)無(wú)人機(jī)拍照后對(duì)所獲得的圖像信息進(jìn)行圖像識(shí)別，判斷被巡檢對(duì)象是否異常或出現(xiàn)故障，如果出現(xiàn)故障，則開(kāi)啟紅外光進(jìn)行驗(yàn)證，并采用雙光變焦進(jìn)行多角度檢測(cè)，然后將檢測(cè)獲得的信息傳給專(zhuān)家診斷系統(tǒng)，如果專(zhuān)家診斷系統(tǒng)沒(méi)有診斷出異?；蚬收显颍瑒t繼續(xù)進(jìn)行拍照和圖像識(shí)別；

(5)判斷是否還有剩余任務(wù)點(diǎn)，如果有，則重復(fù)步驟(1)、(2)、(3)，如果沒(méi)有剩余任務(wù)點(diǎn)，則結(jié)束巡檢，無(wú)人機(jī)返回，生成作業(yè)報(bào)表，并將巡檢信息回傳至地面部分。

在本實(shí)施例中，所述步驟(2)中若沒(méi)有進(jìn)入任務(wù)點(diǎn)，則獲取載荷當(dāng)前坐標(biāo)、方位角和俯仰角，穩(wěn)定平臺(tái)系統(tǒng)實(shí)時(shí)調(diào)整，實(shí)時(shí)采集器調(diào)整，接著進(jìn)行步驟(2)及其后面的程序。

在本實(shí)施例中，所述步驟(4)中在采用雙管變焦進(jìn)行多角度檢測(cè)的同時(shí)，巡檢系統(tǒng)將實(shí)時(shí)記錄傳感器信息。

由技術(shù)常識(shí)可知，本發(fā)明可以通過(guò)其它的不脫離其精神實(shí)質(zhì)或必要特征的實(shí)施方案來(lái)實(shí)現(xiàn)。因此，上述公開(kāi)的實(shí)施方案，就各方面而言，都只是舉例說(shuō)明，并不是僅有的。所有在本發(fā)明范圍內(nèi)或在等同于本發(fā)明的范圍內(nèi)的改變均被本發(fā)明包含。