[发明专利]一种多传感器协同的无人机公路桥梁形变检测方法及系统

权利要求书

1.一种多传感器协同的无人机公路桥梁形变检测方法及系统，其特征在于，该多传感器协同的无人机公路桥梁形变检测方法及系统包括用于检测公路桥梁形变、桥梁底板裂缝、破损的无人机平台模块（Ⅰ）、桥梁形变检测工作站模块（Ⅱ）；

所述的用于检测公路桥梁形变和桥梁底板裂缝的多传感器协同的无人机模块（Ⅰ）包括，采集桥梁形变检测数据的传感器平台（11）、支撑无人机飞行的动力系统（12）、用于接收地面控制中心移动端（21）指令、实时传输无人机采集数据的数传和接收模块（13）、无人机机载控制模块（14）、无人机机身（15）；

所述的桥梁形变检测工作站模块（Ⅱ）包括，地面控制中心移动端（21）和桥梁形变检测中心（22）；

所述的采集桥梁形变检测数据的传感器平台（11）搭载的传感器包括，激光三维扫描仪（111）、微型GPS接收机（112）、激光测距传感器（113）、小型照明装置（114）、红外传感器（115）、高清摄影测量相机（116）、陀螺姿态仪（117）、风速传感器（118）、智能报警传感器（119）、地质雷达（1110）、激光雷达（LiDAR）（1111）、惯性测量单元IMU（1112）、小型机载SAR传感器（1113）；

所述的支撑无人机飞行的动力系统（12）包括，电机（121）、桨叶（122）、电池（123）、备用电池（124）；

所述的用于接收地面控制中心移动端（21）指令和实时传输无人机采集数据的数传和接收模块（13）包括，信号中心（131）、收发信号天线（132）；

所述的地面控制中心移动端（21）包括，桥梁检测工作人员（211）、无人机公路桥梁形变检测管理系统（212）、数传电台（213）、GPS接收机（214）、GPS信号发射天线（215）、电瓶（216）、移动桥梁检测车（217）、移动办公电脑（218）、无人机手持遥控器（219）、GPS-RTK外挂电台（2110）、高倍望远镜（2111）；

所述的桥梁形变检测中心（22）包括，无人机公路桥梁形变检测管理系统（221）和桥梁形变检测中心工作人员（222）；

所述的无人机公路桥梁形变检测管理系统（221）包括，无人机搭载传感器采集数据的导入（2211）、无人机搭载传感器采集数据的存储（2212）、无人机搭载传感器采集数据的预处理（2213）、无人机搭载传感器采集数据的处理（2214）、桥梁模型的构建（2215）、SAR传感器数据的处理（2216）、桥梁桥面形变分析提取（2217）、桥梁底板形变数据的处理（2218）、桥面底板裂缝的识别（2219）、无人机公路桥梁形变检测管理系统工作人员（22110）、桥梁风险评估模型（22111）、桥梁风险评估（22112）、桥梁健康档案管理（22113）、桥梁检测报告的生成（22114）、多传感器的专题数据库（22115）、传感器采集数据的备份（22116）、各类传感器形变检测数据的相互协同验证（22117）、形变检测数据的可视化（22118）。

2.根据权利要求1所述的一种多传感器协同的无人机公路桥梁形变检测方法及系统，其特征在于检测公路桥梁桥面形变和桥梁底板裂缝的无人机平台模块（Ⅰ）通过搭载在采集桥梁形变检测数据的传感器平台（11）的传感器进行桥梁形变及底板裂缝的数据采集，无人机平台模块（Ⅰ）通过由地面控制中心移动端（21）桥梁检测工作人员（211）所控制，获取的公路桥梁形变检测数据导入（2211）无人机公路桥梁形变检测管理系统（221），导入的多传感器所采集的数据存储在多传感器的专题数据库（22115）中，无人机公路桥梁形变检测管理系统（221）对无人机搭载传感器导入数据的存储（2212）、预处理（2213）、处理（2214）、桥梁模型的构建（2215）、SAR传感器数据处理（2216）、桥梁桥面形变分析提取（2217）、桥梁底板数据处理（2218）、桥面底板裂缝识别（2219），进而达到对桥梁形变的提取和底板裂缝的识别工作，最后完成桥梁风险评估（22112）、桥梁健康档案管理（22113），最终形成公路桥梁形变检测报告（22114）。

3.一种根据权利要求1-2任一项所述的多传感器协同的无人机公路桥梁检测方法及系统的使用方法，其特征在于，主要包括以下步骤（有关实施步骤的流程图参照说明书附图4），

步骤A，根据实际桥梁检测的要求，桥梁检测工作人员（221）通过驾驶移动桥梁检测车（217）到达待检测桥梁附近，将移动桥梁检测车（217）停置于上方无干扰的开阔平坦地带，桥梁检测工作人员（211）组装、调试无人机平台模块（Ⅰ），将需要搭载于无人机进行观测的传感器安置于无人机传感器搭载平台（11）之上，在进行正式作业之前，测试无人机平台模块（Ⅰ）及地面控制中心移动端（21）是否能正常工作，能否进行正常的数据传输，当完成作业前的准备工作后开始下一步骤；

步骤B，在完成步骤A的基础之上，开始此步骤，桥梁检测工作人员（211）通过无人机手持遥控器（219）对无人机平台模块（Ⅰ）的数据采集工作进行操作，首先将无人机平台模块（Ⅰ）升至高于待检测桥梁的高度,对桥面之上的检测数据进行获取，然后，桥梁检测工作人员（211）通过无人机手持遥控器（219）划定无人机作业范围，即无人机平台模块（Ⅰ）作业区域，之后在划定的区域范围内设置无人机作业航线，然后根据划定的作业区域和作业范围将此条指令通过地面控制中心移动端（21）发送至无人机的数传和接收模块（13），无人机自动开始采集桥面检测数据，如果待检测桥梁周边情况比较复杂，无人机自动巡航进行检测数据的获取有很大的风险时，需要桥梁检测工作人员（211）自己操纵无人机进行桥梁形变检测数据的采集；

步骤C，在进行步骤B的过程之中，需要进行此步骤操作,无人机公路桥梁形变检测管理系统工作人员（22110）开启移动办公电脑（218）并登录无人机公路桥梁形变检测管理系统（221），查看无人机平台模块（Ⅰ）所传输回来的桥梁检测数据,桥梁检测工作人员（211）通过无人机手持遥控器（219）查看无人机工作状态，另外不定期的利用高倍望远镜（2111）查看无人机在作业过程中所处的位置，确保无人机平台模块（Ⅰ）在数据采集工作中能够不受外界突发因素干扰，作业完成时能够顺利的收回；

步骤D，在完成步骤C的基础之上，进行此步骤操作,无人机公路桥梁形变检测管理系统工作人员（22110）通过无人机公路桥梁形变检测管理系统（221）对无人机平台模块（Ⅰ）所采集的数据进行预处理（2213），查看数据采集是否正常、采集数据是否全面；

步骤E，在完成步骤D的基础之上，进行此步骤操作，无人机公路桥梁形变检测管理系统工作人员（22110）查看无人机平台模块（Ⅰ）数据采集完整无缺失时，通知桥梁检测工作人员（211）通过无人机手持遥控器（219）对无人机进行收回,当发现数据有所缺失、采集不完整时确定需要重新采集数据的区域，告知桥梁检测工作人员（211）通过手动利用无人机手持遥控器（219）控制无人机完成数据的补测工作；

步骤F，在完成步骤E的基础之上，进行此步骤操作，桥梁检测工作人员（221）通过无人机手持遥控器（219）对无人机进行收回，无人机公路桥梁形变检测工作外业至此完成；

步骤G，在完成步骤F的基础之上，进行此步骤操作，无人机公路桥梁形变检测管理系统工作人员（22110）通过无人机公路桥梁形变检测管理系统（221）对无人机平台模块（Ⅰ）所采集的数据利用无人机公路桥梁形变检测管理系统（221）进行数据的处理。