[发明专利]一种基于5G技术的无人机快速巡检桥梁系统

说明书

本发明公开了一种基于5G技术的无人机快速巡检桥梁系统，涉及桥梁检测技术领域，将5G网络技术与无人机相结合对桥梁进行快速自主巡检，从而解决现有无人机在巡检桥梁过程中存在的数据传输问题，时延问题等，实现无人机巡检桥梁的自动化体系。其包括无人机平台、多功能地面站两部分。无人机平台包括无人机主体和无人机上所搭载模块群。搭载模块群包括图像采集模块、存储模块、飞行状态处理模块、5G网络通信模块。多功能地面站包括3D坐标建模子系统，无人机航线子系统、飞行控制子系统、桥梁缺陷检测子系统、桥梁缺陷报告子系统、VR子系统。该发明实现桥梁巡检过程的全自动化，节约了人力资源和时间成本，大幅度提高桥梁巡检效率，提高巡检质量。

技术领域

本发明涉及一种基于5G技术的无人机快速巡检桥梁系统，涉及桥梁检测技术领域。

背景技术

近年来，随着我国土木工程领域的快速发展，大量的基础设施建设并投入使用，也由此推动了基础设施维护领域的飞速发展。而在桥梁方面，据中国交通运输部数据显示，我国现役桥梁总数超过百万，按照使用年限划分，属于“危桥”的比例已达到10％，40％的桥梁已进入“老龄化阶段”，需要投入大量的时间和精力用于桥梁后期的检测与维修加固。

传统桥梁常规检测有人工检测和检测车检测两种方式，人工检测包括肉眼观察以及望远镜检测，肉眼观察的方式检测人员安全性难以保障，效率低，人力投入大；望远镜检测的方式存在检测盲区，难度系数大，效率低，精度低的问题。对于检测车检测，存在资金投入大，存在检测盲区，效率低，适用性较为局限。

较之于传统的桥梁常规检测方法，现有的无人机检测桥梁的方式是通过人工控制无人机，规划无人机航线，拍摄桥梁经常性检测点的细节，并将拍摄的照片数据实时传输至地面站的监控屏幕，由检测人员判断是否存在桥梁缺陷。

该方式大大地提高了安全性和检测效率，节约人力，极大地节省了开支，但仍然存在以下问题：第一，现有无人机桥梁检测仅仅局限于桥梁局部细节，缺乏对桥梁整体结构的判断，造成对桥梁的误判断；第二，现有的无人机检测桥梁的方式太过于依赖无人机的控制人员的能力，很容易发生坠机事件，增加成本；第三，无人机所拍摄的桥梁细部数据会受到周围环境的影响，存在数据传输缺失问题以及时延问题。

发明内容

根据以上现有技术的不足，本发明提供一种基于5G技术的无人机快速巡检桥梁系统，实现自动化的无人机巡检桥梁体系，减少检测过程中可能出现的盲区，实现对桥梁结构的整体判断，并解决数据传输问题和时延问题。

本发明所述的一种基于5G技术的无人机快速巡检桥梁系统，包括无人机平台和多功能地面站。其中，无人机平台包括无人机主体和搭载模块群；多功能地面站包括3D坐标建模子系统，无人机航线子系统、飞行控制子系统、桥梁缺陷检测子系统、桥梁缺陷报告子系统和VR子系统。无人机平台数量根据桥梁结构实际情况进行选用，这里拟采用四架，分别是无人机A、无人机B、无人机C、无人机D，这四架无人机搭载同样的模块群。无人机A、B 分别用于被检测桥梁的左侧、右侧及周边地形数据的采集；无人机B、C分别用于桥梁左侧、右侧的结构检测。

本发明所述的搭载模块群由图像采集模块、存储模块、飞行状态处理模块、5G网络通信模块组成；图像采集模块由长焦镜头、短焦镜头和红外镜头组成，长焦镜头、短焦镜头、红外镜头相互独立，三种相机可通过多功能地面站分别控制，采用倾斜摄影的方式采集桥梁结构数据，分别传输至存储模块；存储模块与搭载模块群的图像采集模块、飞行状态处理模块、 5G网络通信模块有线连接，存储倾斜摄影得到的桥梁数据和无人机飞行状态数据；飞行状态处理模块包括传感器模块和GPS定位导航模块，其中，传感器模块采集距离数据，确保无人机与桥梁保持至少0.5m的安全距离，GPS定位导航模块确定无人机的航向，位置等信息，并将无人机的飞行状态数据传输至存储模块；5G网络通信模块包括前置导频和新型帧结构，5G 网络通信模块与存储模块相连，传输存储模块存储的数据并接收多功能地面站发送的信号。