[发明专利]基于无人机的一体化桥梁检测系统

说明书

本发明涉及一种基于无人机的一体化桥梁检测系统，属于无人机桥梁检测技术领域，包括桥梁建模无人机A、桥梁表面数据采集无人机B、地面综合信息处理控制系统，地面综合信息处理控制系统包括3D坐标建模系统、无人机巡航路径规划系统、桥面缺陷检测及标注系统、桥梁质量检测报告生成系统：无人机A用于被检测桥梁及周边地形环境摄影；3D坐标建模系统用于建立桥体及周边地形环境的3D坐标模型；无人机巡航路径规划系统用于规划无人机B的巡航路径；桥面缺陷检测及标注系统的用于检测桥面对应位置的缺陷，计算缺陷程度指标并标记在模型中。本发明实现桥梁检测过程的全自动化，大幅提高检测效率，提高检测质量。

技术领域

本发明涉及一种基于无人机的一体化桥梁检测系统，属于无人机桥梁检测技术领域。

背景技术

近年来，随着我国基础设施建设的快速发展，众多基础设施建设投入使用，也由此带来了在基础设施维护方面巨大的市场空间。针对桥梁方面，据统计，我国现役桥梁总数超过百万，而有40％的桥梁服役年限超过25年，属于“老龄化”阶段，需要投入较大桥梁后期检测维护精力。

传统桥梁检测是通过人工检测或检测车检测的方式。人工检测存在难度系数高，资金投入大，存在检测盲区，检测人员安全性难以保障，效率低，人力投入大等问题；检测车检测存在难度系数高，资金投入大，存在检测盲区，适用性较为局限，效率低等问题。两种方法均不能满足日益增长的桥梁检测维护需求。

现有流行的远程无人机桥梁外观检测方式是通过人工控制无人机进行桥梁表面的拍摄检测，一般由两名专业技术人员分别控制机身运动、检测摄像两部分进行飞行和数据采集，采集数据实时显示在地面站监控屏幕上，检测人员根据监控判断是否存在病害。

该方法可有效降低人工检测及检测车检测的部分不足，但仍然存在以下问题：第一，无人机桥梁检测对无人机飞手水平要求高，在一些复杂地形环境中极易出现坠机事件，造成检测成本增加，检测效果降低的问题；第二，现有无人机桥梁检测图像质量不均匀，对桥梁缺乏整体性能结构参数指标，造成对桥梁破损程度的误判断；第三，在一些复杂环境下对桥梁检测极易出现检测盲区，造成检测漏洞。

发明内容

根据以上现有技术的不足，本发明提供一种基于无人机的一体化桥梁检测系统，实现桥梁检测过程的全自动化，消除检测盲区，同时有效降低检测成本，提高检测质量。

本发明所述的基于无人机的一体化桥梁检测系统包括桥梁建模无人机A、桥梁表面数据采集无人机B、地面综合信息处理控制系统，地面综合信息处理控制系统包括3D坐标建模系统、无人机巡航路径规划系统、桥面缺陷检测及标注系统、桥梁质量检测报告生成系统：无人机A用于被检测桥梁及周边地形环境摄影；3D坐标建模系统用于建立桥体及周边地形环境的3D坐标模型；无人机巡航路径规划系统用于规划无人机B的巡航路径；桥面缺陷检测及标注系统的用于检测桥面对应位置的缺陷，计算缺陷程度指标并标记在模型中；桥梁质量检测报告生成系统用于生成桥梁质量检测报告。

无人机A采用倾斜摄影采集被检测桥体及周边地形环境数据，数据包括倾斜摄影图像模型及各点GPS位置坐标，倾斜摄影通过从一个垂直、四个倾斜、五个不同的视角同步采集影像，获取到丰富的桥梁顶面及侧视的高分辨率纹理数据，保证了桥梁模型的精度。

所述的无人机B搭载飞行控制系统，飞行控制系统包括姿态感知控制系统、GPS导航系统：姿态感知控制系统包括加速度计、陀螺仪、位置传感器，加速度计、陀螺仪构成惯性导航系统，用于对飞行姿态进行测量；位置传感器用于测量飞机高度和航向信息；GPS导航系统用于确定飞机飞行方向和速度以及镜头朝向。