[发明专利]一种无人机载穿墙雷达高层建筑墙体健康离线检测系统及检测方法

权利要求书

1.一种无人机载穿墙雷达高层建筑墙体健康离线检测系统，其特征在于，包括：

穿墙雷达，用来对高层建筑物外墙进行扫描，并通过采集的回波数据对墙体进行成像分析；

无人机单元，用来搭载穿墙雷达并绕高层建筑物外墙进行飞行，并回传位置、姿态信号至地面站；

地面站，用来对无人机单元的飞行路线进行规划、对飞行状态进行调整，并接受穿墙雷达和无人机单元的回传数据进行分析，完成对高层建筑墙体健康的检测；

若具备建筑物具体参数的话，依据图纸将具体数据输入地面站的离线健康检测分析模块对建筑物外墙进行二维建模，并且在模型中去除非预设区域；若只具备基本的建筑物数据，结合无人机单元的实时图传模块，控制无人机单元飞至建筑物某一面外墙的左上、左下、右上、右下四个顶点处，并且将这四处位置无人机单元的位置数据传回地面站，再根据建筑物的参数在地面站中建立建筑物外墙的二维坐标模型，按照此步骤，依次对建筑物的所有外墙进行建模；

地面站根据无人机单元初始化时传回给地面站的位置数据、天线的辐射角以及穿墙雷达距离墙壁的距离L，根据公式算出穿墙雷达在墙面上探测区域的半径，求得穿墙雷达每次在墙壁上的探测区域的面积，规定无人机单元每次横向移动的距离为，对建筑物外墙实行“Z”字形扫描方式，即当无人机单元完成一次水平方向上的扫描以后，不用返回到当前次水平扫描的起点，直接在垂直方向上移动；通过地面站对无人机单元的飞行路线进行规划，地面站依据接收到的位置数据以及惯导数据，结合上述步骤中获得的墙体的二维模型，对无人机单元的飞行轨迹进行实时监控使其按照预定路线飞行。

2.根据权利要求1所述的无人机载穿墙雷达高层建筑墙体健康离线检测系统，其特征在于，所述穿墙雷达包括脉冲源模块、电源模块、时序控制模块、接收机、收发天线模块、数字采集模块以及数据存储模块；所述脉冲源模跟时序控制模块用于产生一定周期的脉冲信号，所述电源模块用来给穿墙雷达中的所有模块供电，所述收发天线模块分别用来接收和发送电磁波，所述接收机用于处理接收收发天线模块中接收天线接收的电磁波，所述数字采集模块用于读出接收机中的雷达数据，所述数据存储模块用于读取出数字采集模块中的雷达数据并在数据采集结束后用于地面站分析墙体健康状况。

3.根据权利要求1所述的无人机载穿墙雷达高层建筑墙体健康离线检测系统，其特征在于，所述无人机单元包括无人机主体、飞行控制模块、定位模块、惯性导航测量模块、电源模块、动力装置、实时图传模块以及数传模块；所述定位模块用于提供无人机的位置信息，所述惯导导航测量模块用于采集无人机的飞行状态数据，用于无人机的航线规划以及健康程度判断时对有关数据的筛选以及路线数据在二维平面的定位，所述飞行控制模块用来接收来自地面站的飞行路线规划模块的信息，结合自身定位数据以及惯导数据来调整飞行姿态以及飞行路线，所述实时图传模块用来观测无人机执行任务时周围的环境，应对紧急情况的发生，所述数传模块用于传送无人机实时位置数据与惯导数据到地面站，所述电源模块用来给动力装置供电为无人机产生动力。

4.根据权利要求1-3中任意一项所述的无人机载穿墙雷达高层建筑墙体健康离线检测系统，其特征在于，所述地面站包括电源模块、显示模块、离线健康检测分析模块、无人机飞行路线规划模块以及数据收发模块，所述显示模块用于显示非健康区域的位置信息以及不健康状况，所述离线健康检测分析模块用于读取并处理雷达数据存储模块中的数据，并结合无人机回传的惯导数据去除一部分无用信息，同时利用无人机的位置数据来对非健康墙体在建立的二维模型中进行定位，所述无人机飞行路线规划模块用来解算无人机惯导数据以及位置数据，实时监控无人机的飞行状态使其按照该部分规划的路线行驶，所述数据收发模块用于跟无人机单元进行通信以及数据的收发。

5.根据权利要求4所述的无人机载穿墙雷达高层建筑墙体健康离线检测系统，其特征在于，所述数据收发模块使用长波通信，或者使用3G、4G、5G移动网络，用于无人机单元与地面站之间的相互通信和数据收发。