[发明专利]一种无人机悬索桥主缆巡检路径规划的方法及装置

权利要求书

1.一种无人机悬索桥主缆巡检路径规划的方法，其特征在于，包括：

S1、数据图像采集：建立桥梁的环境模型，利用无人机搭载光学相机对桥梁结构以及结构周边的环境信息进行采集，然后进行数据处理，将实际的物理环境空间抽象成算法可以处理的数学模型空间，实现环境到模型之间的映射；

S2、进行三维模型重建，生成三维虚拟场景模型；

S3、特征点标记：建立悬索桥的三维模型后，对主缆的特征点手动标定，并生成主缆巡检航线；

S4、生成巡检航线：依据从环境模型手动提取出来的特征点自动计算无人机飞行航点，无人机按照航点飞行自动形成飞行路径。

2.根据权利要求1所述的一种无人机悬索桥主缆巡检路径规划的方法，其特征在于，步骤S2具体包括：

航摄数据下载及图像预处理：从无人机设备中下载航摄数据，并检查数据完整性，将飞行姿态和坐标信息导出为POS文件；

空中三角测量控制点加密，包括：载入数据、影像特征点提取、同名特征点匹配、影像外方位元素反算；

密集点云生成及模型构建：根据空中三角测量运算出的影像外方位元素，通过多视影像密集匹配获得高密度的数字点云，将数据分块后进行不同层次细节度下的Tin模型构建；

纹理切片及自动映射：根据三角网所构成曲面的曲度变化对Tin模型数据进行简化，最后将优化后的Tin模型和纹理影像进行配准和贴图；

三维模型重建：生成三维虚拟场景模型。

3.根据权利要求1所述的一种无人机悬索桥主缆巡检路径规划的方法，其特征在于，步骤S3中，手动选取主缆上部点作为主缆特征点，并引入主缆的半径元素𝑅来表达主缆的形状特征。

4.根据权利要求1所述的一种无人机悬索桥主缆巡检路径规划的方法，其特征在于，生成巡检航线时，航向重叠率宜在50%以上。

5.根据权利要求1所述的一种无人机悬索桥主缆巡检路径规划的方法，其特征在于，步骤S4中，主缆航线路径规划方法，包括在特征点间内插航点、航线拓展、路径规划文件生成三个步骤，具体包括：

S4.1、内插航点：主缆上部点和半径是路径规划的特征元素，主缆的上部点标记为𝑄₁, 𝑄₂, 𝑄₃,…, 𝑄_𝑘,…, 𝑄_𝑚，其中𝑄_𝑘(𝑥_𝑘, 𝑦_𝑘, 𝑧_𝑘)，𝑘∊{1,2,3,…,𝑚}，将特征点𝑄₁设为航点𝑃₁，依据航向水平及竖直重叠率，依次在各个特征点之间计算内插航点的坐标；

S4.2、航线拓展：内插航点完成后，拓展航点生成航线，对航线进行在主缆两侧及上部进行拓展，同时应考虑到上部特征点对于主缆中心的偏移距离；

S4.3、路径规划文件生成：在拓展航点生成航线后，最后调整无人机姿态，云台俯仰角输出无人机路径规划kml文件。

6.一种无人机悬索桥主缆巡检路径规划的装置，其特征在于，包括：

数据图像采集模块，其被配置以执行以下动作：建立桥梁的环境模型，利用无人机搭载光学相机对桥梁结构以及结构周边的环境信息进行采集，然后进行数据处理，将实际的物理环境空间抽象成算法可以处理的数学模型空间，实现环境到模型之间的映射；

三维模型重建模块，用于生成三维虚拟场景模型；

特征点标记模块，其被配置以执行以下动作：建立悬索桥的三维模型后，对主缆的特征点手动标定，并生成主缆巡检航线；

生成巡检航线模块，其被配置以执行以下动作：依据从环境模型手动提取出来的特征点自动计算无人机飞行航点，无人机按照航点飞行自动形成飞行路径。