基于无人机的航标巡查方法、系统、设备及存储介质与流程

本发明涉及航标技术领域，具体涉及一种基于无人机的航标巡查方法、系统、设备及存储介质。

背景技术：

航标是助航标志的简称，它是以特定的标志、灯光、音响或无线电信号等，供船舶确定船位、航向，避离危险，使船舶沿航道或预定航线安全航行的助航设施。航标若损坏，则很可能会引起海上安全事故，因此在现有技术中，会定期对多个航标进行巡查检验航标效能是否正常。

目前航标的巡查主要是通过船舶沿着航标的方向航行，对航道航标进行检查和拍照，而对于孤岛等船舶没法靠近的区域，则安排工作人员上岛检查。这样的巡查方式航标巡检效率低下，巡检工作量大，巡检成本高，航标维护人员现场上标的次数多和频率高从而导致无法保证航标维护人员的安全。

技术实现要素：

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种基于无人机的航标巡查方法、系统、设备及存储介质，以提高航标巡检效率、降低作业劳动强度及降低巡查成本。

为了实现上述目的，本发明第一方面提供一种基于无人机的航标巡查方法，包括：

获取多个航标及其对应的航标位置信息；

从所述多个航标中选取待巡查航标，根据所有待巡查航标的航标位置信息生成对应的飞行巡查航线；

控制无人机沿着所述飞行巡查航线飞行，拍摄所述飞行巡查航线上的包含各个待巡查航标的图像信息，以完成航标巡查。

可选的，所述拍摄所述飞行巡查航线上的包含各个待巡查航标的图像信息，包括：

在所述无人机上设置云台相机，通过云台相机拍摄所述飞行巡查航线上的包含各个待巡查航标的图像信息；其中，所述云台相机为可见光云台相机和/或不可见光云台相机。

可选的，所述控制无人机沿着所述飞行巡查航线飞行，拍摄所述飞行巡查航线上的包含各个待巡查航标的图像信息，包括：

控制无人机沿着所述飞行巡查航线飞行；

在各个待巡查航标对应的航标位置信息处，无人机自动拍摄各航标位置信息处对应的待巡查航标的上方及四周各向对应的图像信息。

可选的，所述拍摄所述飞行巡查航线上的包含各个待巡查航标的图像信息之后，还包括：

采用rtk差分导航定位技术定位各个待巡查航标的实时位置，或采用无人机飞至各个待巡查航标的上方，通过视频识别定位至其正上方位置时，读取卫星定位信息，获得该航标的实时位置；

根据各个待巡查航标的实时位置和航标位置信息判断待巡查航标的航标位置是否准确。

可选的，所述拍摄所述飞行巡查航线上的包含各个待巡查航标的图像信息之后，还包括：

根据各个待巡查航标的上方及四周各向对应的图像信息判断各个待巡查航标的灯质是否正确、结构是否良好、涂色是否鲜明、整体外观是否正常和/或姿态是否正常。

可选的，所述拍摄所述飞行巡查航线上的包含各个待巡查航标的图像信息之后，还包括：

所述无人机将包含各个待巡查航标的图像信息实时传回控制中心对应显示。

可选的，所述图像信息为照片和/或视频。

本发明第二方面提供一种基于无人机的航标巡查系统，包括：

位置获取模块，用于获取多个航标及其对应的航标位置信息；

航线生成模块，用于从所述多个航标中选取待巡查航标，根据所有待巡查航标的航标位置信息生成对应的飞行巡查航线；

航标巡查模块，用于控制无人机沿着所述飞行巡查航线飞行，拍摄所述飞行巡查航线上的包含各个待巡查航标的图像信息，以完成航标巡查。

本发明第三方面提供一种计算机设备,包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述的基于无人机的航标巡查方法的步骤。

本发明第四方面提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述的基于无人机的航标巡查方法的步骤。

上述技术方案，通过获取多个航标及其对应的航标位置信息；从所述多个航标中选取待巡查航标，根据所有待巡查航标的航标位置信息生成对应的飞行巡查航线；控制无人机沿着所述飞行巡查航线飞行，拍摄所述飞行巡查航线上的包含各个待巡查航标的图像信息，以完成航标巡查；利用无人机开展航标巡检，提高了航标巡检效率，降低了作业劳动强度，大大减少了航标维护人员现场上标的次数和频率；运用无人机巡查更快捷，巡查成本更低，巡查更安全。

本发明实施例的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本发明实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明实施例，但并不构成对本发明实施例的限制。在附图中：

图1示意性示出了根据本发明实施例的基于无人机的航标巡查方法的流程示意图；

图2示意性示出了根据本发明实施例的基于无人机的航标巡查系统的结构框图；

图3示意性示出了根据本发明实施例的计算机设备的内部结构图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明实施例的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明实施例，并不用于限制本发明实施例。

图1示意性示出了根据本发明实施例的基于无人机的航标巡查方法的流程示意图。如图1所示，在本发明一实施例中，提供了一种基于无人机的航标巡查方法，包括以下步骤：

步骤101、获取多个航标及其对应的航标位置信息；

步骤102、从所述多个航标中选取待巡查航标，根据所有待巡查航标的航标位置信息生成对应的飞行巡查航线；

步骤103、控制无人机沿着所述飞行巡查航线飞行，拍摄所述飞行巡查航线上的包含各个待巡查航标的图像信息，以完成航标巡查。

具体来说，针对需要巡检的区域，获取这些区域的航标及航标辅助设施等对应的航标位置信息，航标位置信息可为航标的经纬度信息、gps信息或北斗定位信息等。然后，从这些多个航标中选取待巡查航标，一般会选择多个待巡查航标，然后根据所有待巡查航标的航标位置信息生成对应的飞行巡查航线，为了提高巡查效率，可根据所有待巡查航标的航标位置信息按照相互之间的距离计算出最短的飞行巡查航线。

然后，控制无人机沿着所述飞行巡查航线飞行，在无人机飞行的过程之中，无人机按照所述飞行巡查航线依次到达各个待巡查航标的航标位置信息处，每到一个待巡查航标的航标位置信息处则控制无人机对该处的待巡查航标对应进行拍照或拍视频，最终完成航标巡查。本发明利用无人机开展航标巡检，提高了航标巡检效率，降低了作业劳动强度，大大减少了航标维护人员现场上标的次数和频率；运用无人机巡查更快捷，巡查成本更低，巡查更安全。

在一个实施例中，所述从所述多个航标中选取待巡查航标，根据所有待巡查航标的航标位置信息生成对应的飞行巡查航线，还包括：

获取待巡查航标所在区域的天气数据及环境数据；

根据所有待巡查航标的航标位置信息、所在区域的天气数据及所在区域的环境数据生成对应的飞行巡查航线。

具体来说，在实际应用时，飞行巡查航线的设计，在考虑所有待巡查航标的航标位置信息的基础上，不仅需要考虑巡航风速、风向、能见度、晴雨天等天气因素；还需要考虑桥梁、跨河建筑物等飞行障碍物的规避的环境因素；综合考量无人机的性能，譬如无人机的载重、飞行速度、飞行时长及飞行距离等，从而计算出无人机最优的飞行巡查航线。

在一个实施例中，所述拍摄所述飞行巡查航线上的包含各个待巡查航标的图像信息，包括：在所述无人机上设置云台相机，通过云台相机拍摄所述飞行巡查航线上的包含各个待巡查航标的图像信息。可选的，所述云台相机为可见光云台相机和/或不可见光云台相机，在无人机上设置可见光云台相机和/或不可见光云台相机可应对不同天气情况下的巡查。在实际应用时，采用可见光云台相机作为巡查的主要设备，对航标及航标辅助设施进行巡查。

在一个实施例中，所述控制无人机沿着所述飞行巡查航线飞行，拍摄所述飞行巡查航线上的包含各个待巡查航标的图像信息，包括：控制无人机沿着所述飞行巡查航线飞行；在各个待巡查航标对应的航标位置信息处，无人机自动拍摄各航标位置信息处对应的待巡查航标的上方及四周各向对应的图像信息。具体来说，无人机到达预设航标位置后对航标进行近距离拍照，本发明采用拍摄待巡查航标的上方及四周各向对应的图像信息，也就是航标的上方，以及航标的前后左右四个方向上的包含该航标的图像信息，从而可准确判断航标效能是否正常。当然，为了减轻拍摄工作量，也可自动拍摄包含航标的正后方、正上方、正前方三张高清图像。

在航标日常巡检中，主要检查航标的以下要素，即航标位置准确、航标的灯质正确、航标的结构良好、及航标的涂色鲜明，在实际应用时，还需要检查航标的整体外观是否正常、航标的姿态是否正常等因素，如同时满足这些要素即可认为航标效能正常。也就是说，只要这些要素的其中一个不正常，则表明航标效能不正常，则需要维修。

关于航标位置是否正确，在一个实施例中，所述拍摄所述飞行巡查航线上的包含各个待巡查航标的图像信息之后，还包括：采用rtk差分导航定位技术定位各个待巡查航标的实时位置，或采用无人机飞至各个待巡查航标的上方，通过视频识别定位至其正上方位置时，读取卫星定位信息，获得该航标的实时位置；根据各个待巡查航标的实时位置和航标位置信息判断待巡查航标的航标位置是否准确。

具体来说，本发明利用无人机对航标进行定位，可有两种定位方式，第一种方式是：无人机可采用rtk差分导航定位技术，精确定位航标及航标辅助设施的准确位置，也就是各个待巡查航标的实时位置；第二种定位方式是:采用无人机飞至各个待巡查航标的上方,拍摄待巡查航标的视频，通过视频识别定位至各个待巡查航标的正上方位置时，读取卫星定位信息，从而获得各个待巡查航标的实时位置。

然后，将实时位置与步骤101中获取的航标位置信息进行比对，两者的距离超过预先设定的阈值，那么则航标位置不准确，则可对应对该航标进行标记并警示，从而便于航标维护人员快速进行维修更换。

关于航标的灯质正确、航标的结构良好及航标的涂色鲜明，在一个实施例中，所述拍摄所述飞行巡查航线上的包含各个待巡查航标的图像信息之后，还包括：根据各个待巡查航标的上方及四周各向对应的图像信息判断各个待巡查航标的灯质是否正确、结构是否良好、涂色是否鲜明、整体外观是否正常和/或姿态是否正常。

具体来说，本发明利用无人机对航标进行近距离拍照，可判断航标的灯质是否正确、结构是否良好、涂色是否鲜明、航标整体外观是否正常、及航标姿态是否正常。在实际应用时，为了方便评估航标效能是否正常，可统一设定无人机拍摄航标时距离航标的距离，譬如可为10米、20米等，具体距离可根据实际情况进行设定，以使无人机拍摄的照片清晰，航标外观、涂色等清晰可见，可满足巡查的要求。无人机在拍摄了航标的照片或视频后，可将其与该航标的效能正常时的照片或视频进行比对分析，从而判断出该航标的航标效能是否正常。譬如、将现在的航标结构与效能正常时的航标结构进行比对，将现在的航标涂色与效能正常时的航标涂色进行比对等，从而识别出航标效能是否正常。

在一个实施例中，所述拍摄所述飞行巡查航线上的包含各个待巡查航标的图像信息之后，还包括：所述无人机将包含各个待巡查航标的图像信息实时传回控制中心对应显示。可选的，所述图像信息为照片和/或视频。

在一个实施例中，本发明的无人机可搭载ais(船舶自动识别系统)、vhf(船用甚高频无线通信系统)或雷达装置、喊话器等，在无人机巡航的时候，可对航标水域的船舶进行动态识别，若识别出船舶存在风险则可对应对船舶预警和航行通告功能。

具体来说，无人机上设置的ais配合定位系统(gps或北斗系统)将船位、船速、改变航向率及航向等船舶动态信息结合船名、呼号、吃水及危险货物等船舶静态信息由无人机上搭载的甚高频(vhf)和/或喊话器等向附近水域船舶及岸台广播，使邻近船舶及岸台能及时掌握附近海面所有船舶之动静态信息，得以立刻互相通话协调，采取必要避让行动，有效保障船舶航行安全。

在实际应用时，本发明提供的基于无人机的航标巡查方法，以空中拍照的方式替代人员驾船巡查的方式，应用于控制中心和无人机所组成的硬件系统中。控制中心把实时的航标位置信息导入无人机管控平台，通过巡检平台选取此次飞行的航标，输入相关的参数，自主形成飞行巡查航线。无人机自动起飞，点击起飞后，无人机沿着航线进行全自动航标巡检。无人机到达预设航标位置后自动拍摄正后方、正上方、正前方三张高清图像，整个飞行路径及云台图像实时传回控制中心的显示屏，航道现场情况一览无余，工作人员在办公室即可完成航标巡检等工作任务，大大节省了船舶开航燃油成本和人员成本，减少排放，提升环保效益，降低了安全事故。本发明运用无人机巡查更快捷，可节省2/3以上的时间，巡查成本更低，船舶巡查产生的油费、养护费及人工费较高，巡查更安全，无人机巡查只产生维修或置换费用，杜绝了人身安全隐患。

如图2所示，本发明还提供了一种基于无人机的航标巡查系统，包括：

位置获取模块201，用于获取多个航标及其对应的航标位置信息；

航线生成模块202，用于从所述多个航标中选取待巡查航标，根据所有待巡查航标的航标位置信息生成对应的飞行巡查航线；

航标巡查模块203，用于控制无人机沿着所述飞行巡查航线飞行，拍摄所述飞行巡查航线上的包含各个待巡查航标的图像信息，以完成航标巡查。

关于基于无人机的航标巡查系统的具体限定可以参见上文中对于基于无人机的航标巡查方法的限定，在此不再赘述。上述基于无人机的航标巡查系统中的各个模块可全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现。上述各模块可以硬件形式内嵌于或独立于计算机设备中的处理器中，也可以以软件形式存储于计算机设备中的存储器中，以便于处理器调用执行以上各个模块对应的操作。

在一个实施例中，提供了一种计算机设备，该计算机设备可以是服务器，其内部结构图可以如图3所示。该计算机设备包括通过系统总线连接的处理器a01、网络接口a02、存储器(图中未示出)和数据库(图中未示出)。其中，该计算机设备的处理器a01用于提供计算和控制能力。该计算机设备的存储器包括内存储器a03和非易失性存储介质a04。该非易失性存储介质a04存储有操作系统b01、计算机程序b02和数据库(图中未示出)。该内存储器a03为非易失性存储介质a04中的操作系统b01和计算机程序b02的运行提供环境。该计算机设备的数据库用于存储广告图片和广告图片的参数等数据。该计算机设备的网络接口a02用于与外部的终端通过网络连接通信。该计算机程序b02被处理器a01执行时以实现一种基于无人机的航标巡查方法。

本领域技术人员可以理解，图3中示出的结构，仅仅是与本申请方案相关的部分结构的框图，并不构成对本申请方案所应用于其上的计算机设备的限定，具体的计算机设备可以包括比图中所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有不同的部件布置。

在一个实施例中，提供了一种计算机设备，包括存储器和处理器，存储器中存储有计算机程序，该处理器执行计算机程序时实现以下步骤：获取多个航标及其对应的航标位置信息；从所述多个航标中选取待巡查航标，根据所有待巡查航标的航标位置信息生成对应的飞行巡查航线；控制无人机沿着所述飞行巡查航线飞行，拍摄所述飞行巡查航线上的包含各个待巡查航标的图像信息，以完成航标巡查。

在一个实施例中，所述拍摄所述飞行巡查航线上的包含各个待巡查航标的图像信息，包括：

在所述无人机上设置云台相机，通过云台相机拍摄所述飞行巡查航线上的包含各个待巡查航标的图像信息；其中，所述云台相机为可见光云台相机和/或不可见光云台相机。

在一个实施例中，所述控制无人机沿着所述飞行巡查航线飞行，拍摄所述飞行巡查航线上的包含各个待巡查航标的图像信息，包括：

控制无人机沿着所述飞行巡查航线飞行；

在各个待巡查航标对应的航标位置信息处，无人机自动拍摄各航标位置信息处对应的待巡查航标的上方及四周各向对应的图像信息。

在一个实施例中，所述拍摄所述飞行巡查航线上的包含各个待巡查航标的图像信息之后，还包括：

采用rtk差分导航定位技术定位各个待巡查航标的实时位置，或采用无人机飞至各个待巡查航标的上方，通过视频识别定位至其正上方位置时，读取卫星定位信息，获得该航标的实时位置；

根据各个待巡查航标的实时位置和航标位置信息判断待巡查航标的航标位置是否准确。

在一个实施例中，所述拍摄所述飞行巡查航线上的包含各个待巡查航标的图像信息之后，还包括：

根据各个待巡查航标的上方及四周各向对应的图像信息判断各个待巡查航标的灯质是否正确、结构是否良好、涂色是否鲜明、整体外观是否正常和/或姿态是否正常。

在一个实施例中，所述拍摄所述飞行巡查航线上的包含各个待巡查航标的图像信息之后，还包括：

所述无人机将包含各个待巡查航标的图像信息实时传回控制中心对应显示。

在一个实施例中，所述图像信息为照片和/或视频。

在一个实施例中，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述的基于无人机的航标巡查方法的步骤。

本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

在一个典型的配置中，计算设备包括一个或多个处理器(cpu)、输入/输出接口、网络接口和内存。

存储器可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器，随机存取存储器(ram)和/或非易失性内存等形式，如只读存储器(rom)或闪存(flashram)。存储器是计算机可读介质的示例。

计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机的存储介质的例子包括，但不限于相变内存(pram)、静态随机存取存储器(sram)、动态随机存取存储器(dram)、其他类型的随机存取存储器(ram)、只读存储器(rom)、电可擦除可编程只读存储器(eeprom)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(cd-rom)、数字多功能光盘(dvd)或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。按照本文中的界定，计算机可读介质不包括暂存电脑可读媒体(transitorymedia)，如调制的数据信号和载波。

还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。