鐵路線空中無人機自動巡查與實時圖像采集傳輸監控裝置制造方法及圖紙

本發明專利技術公開了一種鐵路線空中無人機自動巡查與實時圖像采集傳輸監控裝置，該監控裝置能夠自動規劃巡查航跡，支持視覺導航、圖像識別與避障，能夠在不受傳送延遲影響的情況下適當地改變參數，由此提高圖像識別率，將衛星通信網絡模式與傳統通信模式融合在一起，可解決大容量圖像數據的高速交換，并具有較高的安全性。

【技術實現步驟摘要】
【專利說明】鐵路線空中無人機自動巡查與實時圖像采集傳輸監控裝置 所屬
本專利技術涉及無人機偵查領域，具體涉及鐵路線空中無人機自動巡查與實時圖像采 集傳輸監控裝置。
技術介紹
鐵路線巡查是鐵路線日常維護的基本工作，巡查方式可分為人工巡查、有人直升 機巡查以及無人機巡查。盡管人工巡查是最常用的巡查方式，但一直存在著效率較慢、受氣 候地理環境制約等不足，機巡方式正被廣泛研究與應用，尤其無人機巡查的安全高效特性， 鐵路線空中無人機具有越來越大的應用價值。 目前針對鐵路線空中無人機巡查的任務規劃大多采用人工手動規劃方式，此種方 式雖然確保了無人機的飛行安全，但是效率較低，無法滿足大規模無人機巡查的需要，同時 手動規劃方式很難在大區域內實現最優規劃。無人機智能巡線任務規劃首先需要對整個鐵 道線區域內的所有重要節點構建一種數據結構，以便進行智能算法規劃。 現有的偵查視頻圖像的回傳，大多數是基于模擬視頻信號，圖像不清晰，還需要一 個稱為IOSD的設備，這個設備實際上就將高清攝像機的模擬視頻信號與飛行參數進行疊 加回傳地面，因此雖然飛機上存儲的是高清圖像，但回傳到地面的圖像是疊加了飛行狀態 參數的模擬圖像，而人們往往需要實時看到飛機上拍攝的高清數字圖像。 無人機系統包括了無人機機體平臺、任務載荷及數據無線傳輸三個部分。無人機 視頻數據傳輸應用實現的關鍵在于無線傳輸鏈路手段。目前的無線傳輸技術主要有包括以 下技術：3G 網絡（CDMA2000、WCDMA、TD-SCDMA)、4G(TD-LTE 和 FDD-LTE)網絡、無線局域網 (WIFI)、衛星、微波等。 衛星和微波技術是無線視頻傳輸的傳統手段，且衛星通信技術的最大優點是服務 范圍廣、功能強大、使用靈活，不受地理環境和其它外部環境的影響，尤其是不受外界電磁 環境的影響。但這兩種技術成本居高不下，其昂貴的初始建造費用和通訊費用常使人望而 卻步，無法大面積推廣。
技術實現思路
本專利技術提供一種鐵路線空中無人機自動巡查與實時圖像采集傳輸監控裝置，該監 控裝置能夠自動規劃巡查航跡，支持視覺導航、圖像識別與避障，能夠在不受傳送延遲影響 的情況下適當地改變參數，由此提高圖像識別率，將衛星通信網絡模式與傳統通信模式融 合在一起，可解決大容量圖像數據的高速交換，并具有較高的安全性。 為了實現上述目的，本專利技術提供鐵路線空中無人機自動巡查與實時圖像采集傳輸 監控裝置，所述監控裝置包括： 安裝在無人機上的中央處理模塊、巡查線路規劃模塊、機端圖像處理模塊、衛星導 航模塊、高清高倍變焦運動攝像機、視頻圖像無線發射模塊； 其中，所述巡查線路規劃模塊用于智能規劃無人機巡查的線路，包括：一元非線性 回歸預測單元、線路圖連通單元和線路構建及存儲單元； 所述一元非線性回歸預測單元對鐵道線路節點分布進行預測，生成若干條節點線 路，每條節點線路覆蓋若干節點； 所述線路圖連通單元利用節點分布的臨界情況，使若干條節點線路連通形成線路 連通圖； 巡查線路構建及存儲單元，用于構建巡查線路最終結構并存儲，所述中央處理模 塊從該單元讀取并執行巡查線路。 優選的，所述一元非線性回歸預測單元將三維空間模型簡化到二維空間模型，采 用一元非線性回歸預測方法，對鐵道線路重要節點分布進行預測；預測方式采用置信區間 方式，根據歷史重要節點數據（響應變量）對新輸入數據（解釋變量）進行預測及判定。 優選的，其中所述臨界情況包括：交叉跨越情況、多條線路距離較近平行分布情 況、重要節點轉向情況、重要節點分支情況。 優選的，所述巡查線路構建及存儲單元建立節點矩陣，其中行列坐標表示節點號， 矩陣數據為節點地理位置信息；根據預測結果將節點分為兩種類型：重要節點與非重要節 點，對于重要節點，構建重要節點鄰接表；對于非重要節點，進行矩陣結構存儲，矩陣行坐標 表示所屬線路，列坐標表示節點號。 優選的，所述機端圖像處理模塊包括：數據接收單元、參數改變單元、解碼單元和 圖像識別單元，數據接收單元接收包括圖像編碼數據和參數的圖像編碼流，參數改變單元 能夠改變數據接收單元接收的參數，解碼單元根據被參數改變單元改變的參數對接收的圖 像編碼數據解碼并生成圖像解碼數據，圖像識別單元對解碼后的圖像解碼數據執行圖像識 別。 優選的，所述衛星導航模塊為GPS/北斗接收芯片、磁羅盤、單片機，出CAN總線與 中央處理模塊連接，支持GPS和北斗導航定位，支持磁航向計對飛行器姿態的解算，并與慣 性測量單元進行數據融合，最終由中央處理模塊解算飛行器姿態和飛行器位置。 本專利技術具有以下優點和有益效果：（1)可利用對鐵路線進行智能規劃，提高規劃 效率，通過智能遍歷算法，在鐵路線路網中規劃處最佳的巡視路線，滿足在最短的巡視距離 情況下對區域內所有重要節點的遍歷；(2)支持高清數字圖像實時傳回地面，滿足高清數 字傳輸要求，支持視覺導航、障礙規避和圖像目標識別跟蹤，滿足新技術發展要求；（3)能 夠在不受傳送延遲影響的情況下適當地改變參數，由此提高圖像識別率；（4)該設備是通 過將衛星通信網絡模式與傳統通信模式融合在一起，只需要一套視頻圖像采集系統和多信 道分發系統設備，就能將兩種通信鏈路捆綁傳輸音視頻信號，使得應急指揮通信寬帶成本 降低，并且使得使用范圍提升。【附圖說明】 圖1示出了本專利技術的一種鐵路線空中無人機自動巡查與實時圖像采集傳輸監控 裝置及其系統的框圖。 圖2示出了本專利技術的一種鐵路線空中無人機自動巡查與實時圖像采集傳輸方法 流程圖。【具體實施方式】 圖1是示出了本專利技術的一種鐵路線空中無人機自動巡查與實時圖像采集傳輸監 控裝置及其系統。該系統包括：安裝在無人機內的監控裝置1和安裝在地面中心站的視頻 傳輸裝置2。 其中，監控裝置1包括：安裝在無人機上的中央處理模塊11、衛星導航模塊13、高 清高倍變焦運動攝像機12、機端圖像處理模塊14、視頻圖像無線發射模塊15和巡查線路規 劃模塊16。 其中，所述巡查線路規劃模塊16用于智能規劃無人機巡查的線路，包括：一元非 線性回歸預測單元、線路圖連通單元和線路構建及存儲單元；所述一元非線性回歸預測單 元對鐵道線路節點分布進行預測，生成若干條節點線路，每條重點節點線路覆蓋若干節點； 所述線路圖連通單元利用節點分布的臨界情況，使若干條節點線路連通形成線路連通圖； 巡查線路構建及存儲單元，用于構建巡查線路最終結構并存儲，所述中央處理模塊從該單 元讀取并執行巡查線路。所述節點可包括車站，變電站，道口，線路交叉點等。 所述一元非線性回歸預測單元將三維空間模型簡化到二維空間模型，采用一元非 線性回歸預測方法，對鐵道線路重要節點分布進行預測；預測方式采用置信區間方式，根據 歷史重要節點數據（響應變量）對新輸入數據（解釋變量）進行預測及判定。 其中所述臨界情況包括：交叉跨越情況、多條線路距離較近平行分布情況、重要節 點轉向情況、重要節點分支情況。 所述巡查線路構建及存儲當前第1頁1 2 3 4 本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種鐵路線空中無人機自動巡查與實時圖像采集傳輸監控裝置，所述監控裝置包括：安裝在無人機上的中央處理模塊、巡查線路規劃模塊、機端圖像處理模塊、衛星導航模塊、高清高倍變焦運動攝像機、視頻圖像無線發射模塊；其中，所述巡查線路規劃模塊用于智能規劃無人機巡查的線路，包括：一元非線性回歸預測單元、線路圖連通單元和線路構建及存儲單元；所述一元非線性回歸預測單元對鐵道線路節點分布進行預測，生成若干條節點線路，每條節點線路覆蓋若干節點；所述線路圖連通單元利用節點分布的臨界情況，使若干條節點線路連通形成線路連通圖；巡查線路構建及存儲單元，用于構建巡查線路最終結構并存儲，所述中央處理模塊從該單元讀取并執行巡查線路。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：彭彥平，張萬寧，
申請(專利權)人：成都時代星光科技有限公司，
類型：發明
國別省市：四川;51