[发明专利]铁路线空中无人机自动巡查与实时图像采集传输系统

权利要求书

1.一种长距离铁路线空中无人机自动巡查与实时图像采集传输系统，该系统包括：

安装在地面中心站的视频传输装置和安装在无人机内的监控装置；

其中，所述视频传输装置包括：

视频图像接收模块、多信道分发模块、中心站点图像处理模块和显示终端；

所述图像接收模块，接收所述图像发射模块发射的图像信号；

其中，所述监控装置包括：

安装在无人机上的中央处理模块、巡查线路规划模块、机端图像处理模块、卫星导航模块、高清高倍变焦运动摄像机、视频图像无线发射模块；

其中，所述巡查线路规划模块用于智能规划无人机巡查的线路，包括：一元非线性回归预测单元、线路图连通单元和线路构建及存储单元；

所述一元非线性回归预测单元对铁道线路节点分布进行预测，生成若干条节点线路，每条节点线路覆盖若干节点；

所述线路图连通单元利用节点分布的临界情况，使若干条节点线路连通形成线路连通图；

巡查线路构建及存储单元，用于构建巡查线路最终结构并存储，所述中央处理模块从该单元读取并执行巡查线路；

所述一元非线性回归预测单元将三维空间模型简化到二维空间模型，采用一元非线性回归预测方法，对铁道线路重要节点分布进行预测；预测方式采用置信区间方式，根据历史重要节点数据对新输入数据进行预测及判定；

其中，通过线性回归预测算法在仅有节点地理坐标的情况下智能构建节点连通图，以便进行智能任务规划，具体包括如下步骤：

S111.降维处理：对三维节点地理坐标进行降维处理转换为二维坐标；设定原A节点三维坐标为(x_t,y_t,z_t),x_t表示节点三维空间经度坐标，y_t表示节点纬度坐标，z_t表示节点所处海拔，则降维后A节点坐标为(x_t,y_t)；

S112回归方程的确立：应用于输电线路任务规划的一元线性回归预测模型公式如下：

式中x_t表示t时刻节点经度坐标，表示t时刻估计纬度坐标；

S113.取回归预测步长为N，得回归方程中参数a,b的求解方程式如下：

其中，N为预测移动步长；由于两基节点之间的距离在几十米甚至上百米不等，大多数情况为连续多基以节点所组成可近似直线段；

其中所述临界情况包括：交叉跨越情况、多条线路距离较近平行分布情况、重要节点转向情况、重要节点分支情况；

所述巡查线路构建及存储单元建立节点矩阵，其中行列坐标表示节点号，矩阵数据为节点地理位置信息；根据预测结果将节点分为两种类型：重要节点与非重要节点，对于重要节点，构建重要节点邻接表；对于非重要节点，进行矩阵结构存储，矩阵行坐标表示所属线路，列坐标表示节点号；

所述机端图像处理模块包括：数据接收单元、参数改变单元、解码单元和图像识别单元，数据接收单元接收包括图像编码数据和参数的图像编码流，参数改变单元能够改变数据接收单元接收的参数，解码单元根据被参数改变单元改变的参数对接收的图像编码数据解码并生成图像解码数据，图像识别单元对解码后的图像解码数据执行图像识别。

2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述多信道分发设备上设置有加密装置，所述的中心站点图像处理系统上设置有解密设备，采用这种设计以后，通过对于数据的加密，从而保证了数据传输过程中的安全性，采用硬件加密和硬件解密设备，使得软件破解难度非常大，即使有人截获了相关的文件，但是由于没有相对应的硬件，也难以进行文件的解密，最大程度的保证了传输文件的安全性。

3.如权利要求2所述的系统，其特征在于，所述的多信道分发模块由视频压缩编码器，多信道通信分发设备，通信设备，网关设备组成，所述的通信设备包括有线传输设备，短距离无线通信设备，移动通信设备，卫星通信设备，所述的中心图像处理系统由解码设备，图像显示设备组成。

4.如权利要求3所述的系统，其特征在于，所述卫星导航模块为GPS/北斗接收芯片、磁罗盘、单片机，出CAN总线与中央处理模块连接，支持GPS和北斗导航定位，支持磁航向计对飞行器姿态的解算，并与惯性测量单元进行数据融合，最终由中央处理模块解算飞行器姿态和飞行器位置。