到的经室内待测气体吸收后并被室内反射物反 射回来的测量光转换为第二电信号，并传送到分析电路；所述一个探测器安装在所述旋翼 无人机上；
[0056] 分析电路，所述分析电路根据所述探测器得到第一组电信号的时间差得出距离d ; 以及根据吸收光谱技术得出室内待测气体的含量。
[0057] 为了降低旋翼无人机的载重量以提高无人机的续航能力，进一步地，所述分析电 路设置在监控室或监控车内；所述探测器通过无线方式将输出的电信号传送到所述分析电 路。
[0058] 上述遥测系统的工作过程，包括以下步骤：
[0059] (B1)旋翼无人机携带定位装置及遥测装置定位到楼宇的窗户外，定位方式包括以 下步骤：
[0060] (A1)选择旋翼无人机的位置及摄像机的姿态，所述摄像机拍摄的楼宇窗户的图像 作为模板，并送存储器存储；
[0061] (A2)所述旋翼无人机移动到另一窗户外，所述摄像机拍摄该窗户的图像，并传送 到比对电路；
[0062] (A3)比对电路比对接收到的图像及模板，提取图像中窗户的角点，与模板中窗户 的角点对比；偏差传送到控制电路：
[0063] 若偏差小于阈值，则定位结束，进入步骤（B2);
[0064] 若偏差不小于所述阈值，则进入步骤（A4);
[0065] (A4)控制电路调整所述旋翼无人机的空间位置和/或所述摄像机的姿态，再次拍 摄窗户的图像，并进入步骤（A3);
[0066] (B2)-个光源发出脉冲光信号，所述脉冲光信号分别被室内的窗户和墙壁反射， 被一个探测器接收并转换为第一组电信号，并传送到分析电路；
[0067] 所述一个光源发出的测量光射入室内，待测气体（如甲烷，天然气的主成分是甲 烷）吸收后的测量光被所述墙壁反射，被所述一个探测器接收并转换为第二电信号，并传 送到分析电路；
[0068] (B3)分析电路根据所述探测器得到第一组电信号的时间差得出距离d ;以及根据 吸收光谱技术得出室内待测气体的含量。
[0069] 为了更高效地定位窗户位置，进一步地，在步骤（A4)中，先调整所述摄像机和/旋 翼无人机的姿态，若所述偏差始终不小于所述阈值，则需进一步调整所述旋翼无人机的空 间位置
[0070] 为了降低无人机的载重量以提高无人机的续航能力，进一步地，所述分析电路设 置在监控室或监控车内；所述探测器通过无线方式将输出的电信号传送到所述分析电路。
[0071] 对于载重量大的旋翼无人机，为了降低复杂度，所述分析电路可安装在所述无人 机上，通过无线方式将所述待测气体的含量C传送到监控室或监控车。
[0072] 为了让业主掌握室内的安全状况，及早发现天然气泄漏等安全隐患，进一步地，所 述机载式室内气体遥测方法进一步包括以下步骤：
[0073] (B4)若待测气体的含量C不为零，且呈递增趋势，提示报警，并将含量信息发送到 业主的通信终端上。
[0074] 实施例2 :
[0075] 根据本实用新型实施例1的遥测系统及方法在住宅楼各层房间内天然气泄漏检 测中的应用例。
[0076] 在该应用例中，仅有的一个光源采用DFB激光器，测量光的波长包括1651nm(对 应到甲烷的吸收谱线）；激光器的驱动电路向激光器输出脉冲电流信号及连续电流信号， 使得激光器发出用于测距的脉冲光信号，以及检测吸收状况的连续光信号；仅有的一个探 测器采用铟镓砷材料；无人机采用大疆多旋翼无人机，一个光源和探测器安装在无人机上； 使用会聚透镜（或凹面反射镜）收集被窗户及墙壁反射的光，会聚后的光被一个探测器接 收；分析电路安装在监控车内，分析电路和探测器之间采用无线通信，分析电路利用脉冲 信号分别被窗户、墙壁反射后的反射光到达探测器的时间差At而得出窗户到墙壁的距离 ?/ = ，c为光速。 Δ,\
[0077] 在遥测系统的工作过程中：
[0078] 定位步骤：需要调整多旋翼无人机的位置，在楼房一层窗户外合适的检测位置处 拍摄一幅模板图像并存储；
[0079] 无人机爬升一定高度，该高度约等于楼房的层高。爬升的高度可以通过GPS控制， 或者操作员大概估计一个高度。无人机悬停之后，所携带的摄像机拍摄一幅图像，软件提 取图像上窗户的角点（角点提取可使用Harris算法或其他类似的图像特征提取算法），然 后与模板图像上窗户的角点位置进行匹配，如果角点在图像的位置以及相互的角度、距离 与模板基本一致（可以设定三个比较阈值，当位置、角度和距离均小于给定阈值时，认为一 致），则匹配成功，表示定位成功，进入遥测步骤。如果上述信息差异较大，说明定位失败。
[0080] 如果定位失败，尝试旋转无人机或者旋转所携带的摄像机一定角度，再次拍摄图 像，按照上述匹配方法与模板图像进行匹配，如果匹配成功，则表示定位成功，进入遥测步 骤。
[0081] 如果调整无人机及摄像机姿态之后仍然未成功，则需要调整无人机的高度，上升 或者下降一定距离，然后重复上述步骤，直到定位成功；
[0082] 遥测步骤：
[0083] 定位成功后，激光器发出的脉冲光分别被窗户和墙壁反射，反射光到达探测器的 时间不同，输出的第一组电信号传送到分析电路；
[0084] 激光器发出的连续光射入室内，被室内气体吸收，并被墙壁反射，通过分析探测器 接收到的对应于甲烷的吸收谱线的测量光的强度的变化，输出的第二电信号通过无线方式 传送到分析电路；
[0085] 分析电路利用探测器接收到的反射光信号的时间差得到窗户到墙壁的距离d，进 而根据吸收光谱技术得到甲烷含量；
[0086] 若待测气体的含量C不为零，且呈递增趋势，提示报警，并将含量信息发送到业主 的通信终端上，以便业主及时处理，排除天然气泄漏隐患。
[0087] 上述实施例仅是示例性地给出了检测室内空气中甲烷的情况，当然还可以是其它 气体，如苯系物、甲醛、煤气等有毒、有害气体及易燃易爆气体，对于本领域的技术人员来 说，这些气体检测的具体实施例方式，在上述实施例的基础上是不需要付出创造性即可得 出的。
【主权项】
1. 机载定位装置，其特征在于：所述机载定位装置包括： 旋翼无人机； 摄像机，所述摄像机安装在所述旋翼无人机上； 存储器，所述存储器用于存储所述摄像机传送来的图像； 比对电路，所述比对电路用于比对图像及模板，偏差传送到控制电路； 控制电路，所述控制电路用于调整所述旋翼无人机的空间位置及所述摄像机的姿态。2. 根据权利要求1所述的机载定位装置，其特征在于：所述模板是所述摄像机拍摄的 作为标准楼宇窗户的图像。3. 机载式室内气体遥测系统，其特征在于：所述机载式室内气体遥测系统包括： 无人机装置，所述无人机装置采用权利要求1或2所述的机载定位装置； 遥测装置，所述遥测装置包括： 一个光源，仅有的一个光源用于发出脉冲光信号和测量光，所述测量光的波长覆盖室 内待测气体的吸收谱线；所述一个光源安装在所述旋翼无人机上； 一个探测器，仅有的一个探测器用于将接收到的被室内不同反射物反射回来的脉冲光 信号转换为第一组电信号、以及将接收到的经室内待测气体吸收后并被室内反射物反射回 来的测量光转换为第二电信号，并传送到分析电路；所述一个探测器安装在所述旋翼无人 机上； 分析电路，所述分析电路根据所述探测器得到第一组电信号的时间差得出距离d;以 及根据吸收光谱技术得出室内待测气体的含量C。4. 根据权利要求3所述的机载式室内气体遥测系统，其特征在于：所述分析电路设置 在监控室或监控车内；所述探测器通过无线方式将输出的电信号传送到所述分析电路。
【专利摘要】本实用新型提供了机载定位装置，所述机载定位装置包括：旋翼无人机；摄像机安装在所述旋翼无人机上；存储器用于存储所述摄像机传送来的图像；比对电路用于比对图像及模板，偏差传送到控制电路；控制电路用于调整所述旋翼无人机的空间位置及所述摄像机的姿态。本实用新型还公开了应用上述定位装置的遥测系统。本实用新型具有高精度、结构简单、成本低等优点。
【IPC分类】G05D1/08, G05D1/10, G01N21/31
【公开号】CN205068170
【申请号】CN201520888331
【发明人】马云峰, 向少卿, 杨盛, 戴天宇, 李一帆
【申请人】上海禾赛光电科技有限公司
【公开日】2016年3月2日
【申请日】2015年11月10日