[实用新型]矿井巡查微型无人机系统

说明书

本实用新型提供一种矿井巡查微型无人机系统，包括至少一架无人机、地面站以及设置在矿井通道内的无线基站，所述无人机能够通过无线基站实现与地面站的无线通讯；所述无线基站实现矿井通道内无线网络的全覆盖；所述无人机搭载组合导航模块、飞行控制模块和视觉处理模块，在现有组合导航模块和飞行控制模块的基础上，增加了照明LED实现辅助照明，同时，采用视觉处理模块中的图像计算机、前视相机和下视相机实现避障和前行，并且相机可用于实时检测现场亮度lux，过低时则开启辅助照明LED。通过较小的无人机平台轴距实现狭小空间的检测，实现了低成本、高效率的矿井监测。

技术领域

本实用新型涉及微型无人机技术领域，特别是涉及一种矿井巡查微型无人机系统。

背景技术

矿井中的安全问题一直是一个重要问题，正常情况下的状态监测，矿难时的救灾救援都需要大量的人力和设备，固定位置安装的监测装备具有运动不灵活，监测范围有限，易发生损坏和破坏等问题，用于矿井环境监测具有一些局限性，并且发生灾情时，由于矿井下道路狭窄，一般救援设备很难摸清矿井中的实际情况，救援人员贸然进入矿井救灾存在人身危险，因此，在矿难发生后，随时了解清楚矿井下的环境尤为重要。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是：为了克服现有技术中的不足，本实用新型提供一种矿井巡查微型无人机系统。

本实用新型解决其技术问题所要采用的技术方案是：一种矿井巡查微型无人机系统，包括至少一架无人机、地面站以及设置在矿井通道内的无线基站，所述无人机能够通过无线基站实现与地面站的无线通讯；所述无线基站实现矿井通道内无线网络的全覆盖；所述无人机搭载组合导航模块、飞行控制模块和视觉处理模块，组合导航模块用于实时检测无人机的IMU数据以及姿态、位置和速度数据；飞行控制模块根据组合导航模块的数据实现无人机飞行时姿态、速度和位置的控制，并响应地面站发送的“左飞”、“右飞”、“前飞”、“后飞”、“上飞”、“下飞”、“左转”、“后转”、“悬停”以及“起飞”和“降落”等控制信号。

组合导航模块包括导航计算机以及与导航计算机信号连接的IMU、气压高度计、光流传感器、激光传感器和照明LED，其中，IMU用于计算无人机姿态；气压高度计用于检测无人机的飞行高度；光流传感器用于测算无人机的飞行速度；激光传感器分别安装于无人机左侧、右侧和前侧，用于测量微型无人机与障碍物的距离，辅助无人机实现自主避障；照明LED安装在无人机前视相机上方，照明LED与视觉计算机相连，当前视相机采集的图像平均亮度持续低于额定阈值时，视觉计算机控制照明LED开启，用于光线不足时辅助照明，可以有助于提高回传视频图像的清晰度，也有利于提高目标检测算法的精度。

飞行控制模块包括飞行控制计算机，所述导航计算机与飞行控制计算机信号连接，导航计算机将飞行数据传输至飞行控制计算机，所述飞行控制计算机与无人机连接，飞行控制计算机将舵机指令信号传输至无人机，控制无人机飞行的姿态、速度和位置。

视觉处理模块包括图像计算机、前视相机和下视相机，所述前视相机和下视相机用于拍摄矿井通道内的环境，分别安装在无人机的前侧和下侧，且与图像计算机信号连接；所述图像计算机用于接收来自前视相机和下视相机所拍摄的视频和图片，并对视频和图片数据进行分析和处理；所述图像计算机分别与导航计算机和飞行控制计算机之间信号连接。

进一步，为了使得微型无人机在返航时处于WiFi拒止的环境仍可以得到准确的位置坐标，进入矿井时，将具有明显图像特征的图片，图像特征包括颜色特征，纹理特征，连通域特征，直方图特征，将这些图片及其采集时刻的世界坐标作为路点存储，如果微型无人机返航时处于wifi拒止环境，可通过与存储的路点图片进行比对，当相似度超过额定阈值时，可认为当前位置是与之相似的路点图片所在的位置，存储的路点图片的世界坐标就是当前微型无人机的世界坐标，以此修正微型无人机的导航信息。

进一步，所述无人机上搭载有wifi模块和sd卡，无人机通过wifi模块与地面站之间进行无线通讯；所述sd卡用于定时记录路点信息。路点信息是指路点图片和该路点的世界坐标。