[发明专利]一种建筑外墙清洁探测和规划方法、设备和装置

说明书

本发明公开了一种建筑外墙清洁探测和规划方法、设备和装置，该系统利用配备毫米波雷达传感器的探测无人机进行建筑物外墙特征数据的探测与采样，通过无线通信模块将探测数据传回终端系统进行数据处理与分析，形成二维扫描平面所有采样方位的沿天线波束视轴方向的距离单元集合，从而生成建筑外墙表面的三维图像。该系统根据图像特征判断和分析，能很好地完成建筑外墙目标清洁区域的划定和清洁路径的规划等任务，从而确定各个清洁区域的优先级，避开外墙障碍和清洁禁区，解决现有自动清洁设备工作效率低、干扰大的问题。

技术领域

本发明涉及雷达成像识别和民用无人机领域，特别涉及一种建筑外墙清洁探测和规划方法、设备和装置。

背景技术

近年来，城市可利用土地资源的日益紧张，导致高层建筑显著增加且愈发密集。随着时间的增长，高楼大厦容易被空气、雨水中的灰尘附着，降低城市的整体美观度，因此市政对于建筑外墙清洁的需求开始急剧增长。传统的建筑清洁方式是清洁工人利用高空安全绳或者吊车进行人工清洁作业，其工作效率低、风险系数高，且在清洁作业时极易对建筑内工作人员造成干扰和影响。于是，外墙自动清洁设备应运而生，为高空清洁作业提供了简单、安全、有效的解决方案。然而由于自动清洁设备还处于发展阶段，智能化程度有限，其在面对种类繁多的高层建筑外部造型时，还存在清洁不到位、重复清洁、进入清洁禁区等问题，在实际应用中存在诸多问题和困难，还未能很好地替代人工清洁作业模式。

发明内容

本发明针对现有外墙自动清洁设备对清洁区域判断能力差、工作效率低等不足，提出了一种建筑外墙清洁探测和规划方法、设备和装置，利用毫米波雷达完成目标探测识别、划定清洁区域与禁区、规划最优清洁路径。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

本发明公开了一种建筑外墙清洁探测和规划方法，具体包括如下操作：

S1、根据雷达传感器的参数确定雷达传感器的方位分辨率；根据方位分辨率确定水平采样间距和垂直采样间距；

S2、控制探测无人机悬停至建筑外墙外部，通过雷达传感器对建筑外墙进行探测得到探测数据；并将探测数据通过数据采集模块进行处理后传输至终端系统；

S3、终端系统接收数据采集模块传输的探测数据后，通过数据处理模块生成建筑外墙表面的三维图像；

S4、根据三维图像特征判断和决策建筑外墙清洁目标区域与禁区，确定清洁优先级及规划清洁路径；具体操作如下：

S41、对于外墙表面形状规则的建筑，根据三维图像特征执行直接区域判断；具体操作如下：若三维图像特征体现为探测距离和回波信号散射强度起伏总体保持一致的，判定为建筑墙面部分；若三维图像特征为探测距离一致，但回波信号幅度明显增强且形成闭合形状的，判定为窗户区域；若三维图像特征为明显距离突变的区域，且区域内所有回波信号探测距离一致，则判定为清洁禁区；

S42、对于外部表面形状特征复杂的建筑，则预先采集所在地域各类建筑的外部探测数据，并添加标签分类，形成子分类数据集；搭建特征训练网络，通过对各个子分类数据集的模型训练，提取各个数据集内建筑墙面部分、窗户区域的散射图像特征，生成相应的特征模型库；最后根据目标探测建筑的所属分类，导入已完成训练的相应的特征模型库，完成对目标建筑清洁区域与禁区的区分。

作为优选，步骤S1中雷达传感器的方位分辨率由E/H面天线波束宽度和雷达到建筑外墙距离确定，水平采样间距和垂直采样间距由方位分辨率确定。

作为优选，所述步骤S2的具体过程如下：

S21、控制探测无人机悬停至建筑外墙的第一探测区域；通过雷达传感器对该探测区域进行探测得到探测数据，并将探测数据通过数据采集模块进行处理后传输至终端系统；