铁路线空中无人机自动巡查与实时图像采集传输方法_3

文档序号:9508792阅读:来源:国知局
B,卫星调制解调器,采用这种设 计以后,通过该卫星通信设备,可以实现视频数据通过卫星信号进行传输,提升了设备适用 范围。
[0083] 图2示出了本发明的一种铁路线空中无人机自动巡查与实时图像采集传输方法。 该方法具体包括如下步骤:
[0084] S1.巡查线路规划模块规划巡查路线;
[0085] S2.中央处理模块启动监控程序,读取并执行上述智能规划线路,所述卫星导航模 块启动GPS导航程序;
[0086] S3.高清高倍变焦运动摄像机按照监控程序的轨迹采集视频图像,机端图像处理 模块对图像进行处理;
[0087] S4.视频图像无线发射模块,和视频图像接收模块,配合完成图像信号的无线发送 和接收;
[0088] S5.中心站点图像处理模块对接收到的图像信号进行处理,并在显示终端上显示。
[0089] 优选的,在步骤S1中,具体包括如下步骤:
[0090] S11.采用一元非线性回归预测方法,对铁道线路节点分布进行预测,生成若干条 节点线路,每条节点线路覆盖若干节点;
[0091] 该步骤S11中,首先将三维空间模型简化到二维空间模型,采用一元非线性回归 预测方法,对铁道线路节点分布进行预测;预测方式采用置信区间方式,根据历史节点数据 (响应变量)对新输入数据(解释变量)进行预测及判定。由于节点分布的特殊性,总结为 特殊情况种类,并对确定每种特殊情况的存在条件,以便在算法处理过程中进行分类。
[0092] S12.利用节点分布的临界情况,使若干条节点线路连通形成线路连通图;其中所 述临界情况包括:交叉跨越情况、多条线路距离较近平行分布情况、节点转向情况、节点分 支情况;
[0093] 该步骤S12中,若达到节点分布出现特殊情况而达到临界条件,进行临界类型判 断,并进行处理;将节点分布的临界种类分为以下几种:
[0094] 交叉跨越情况:预测区间段内出现多个点,超出了设定节点数,并且存在交叉点;
[0095] 多条线路距离较近平行分布情况:预测区间段内出现多个点,超出了设定节点数, 但无交叉点;
[0096] 节点转向情况:与预测方程相比,在预测区间内出现唯一拐点;
[0097] 节点分支情况:与预测方程相比,在预测区间内出现多个拐点。
[0098] S13.构建铁道线路巡查规划图并存储。
[0099] 本发明通过线性回归预测算法在仅有节点地理坐标的情况下智能构建节点连通 图,以便进行智能任务规划。
[0100] 步骤S11具体包括如下步骤:
[0101] S111.降维处理:对三维节点地理坐标进行降维处理转换为二维坐标;设定原A节 点三维坐标为(xt, yt, zt), xt表示节点三维空间经度坐标,y t表示节点炜度坐标,z t表示节 点所处海拔,则降维后A节点坐标为(xt,yt);
[0102] S112回归方程的确立:应用于输电线路任务规划的一元线性回归预测模型公式 如下:
[0104] 式中xt表示t时刻节点经度坐标,|:表示t时刻估计炜度坐标;
[0105] S113.取回归预测步长为N,得回归方程中参数a,b的求解方程式如下:
[I
[0107] 其中,
N为预测移动步长;由于两基节点之间的距离在几十米甚至上 百米不等,大多数情况为连续多基以节点所组成可近似直线段。
[0108] 根据本发明另一【具体实施方式】,步骤S113中,步长N为5米-10米。
[0109] 根据本发明另一【具体实施方式】,步骤S11进一步包括步骤114 :构建预测区间。由 于实际的节点所确定的曲线方程与预测方程存在一定程度的偏差,因此对Y值进行了区间 预测,即构建平均值的预测区间。根据节点分布情况,设定显著性水平a,计算Y平均值的 置信度为Ι-a的预测区间。
[0110] 根据本发明另一【具体实施方式】,步骤S13具体包括如下步骤:
[0111] S131.建立节点矩阵,其中行列坐标表示节点号,矩阵数据为节点地理位置信息; 根据预测结果将节点分为两种类型:重要节点与非重要节点;其中重要节点包括线路起止 节点及交叉节点;非重要节点即为仅属于单一线路的内部节点;
[0112] S132.对于重要节点,构建重要节点邻接表;
[0113] S133.对于非重要节点,进行矩阵结构存储,矩阵行坐标表示所属线路,列坐标表 示节点号。
[0114] 步骤S132中,对于重要节点,由于节点数据量较大,考虑到算法存储空间及算法 效率,采用链式存储结构-邻接表。
[0115] 优选的,在步骤S2中,还包括如下导航定位步骤:
[0116] 中央处理模块11对卫星导航模块13传递来的定位数据进行判断:
[0117] 若定位数据在正常范围内:则中央处理模块11将接收到的定位数据存入存储器 中;
[0118] 所述在正常范围的定位数据是指:将定位数据中相邻两个采样点的经度值、炜度 值、高度值两两进行比较,若相邻两个采样点的经度的差值不超过0. 0002度,且相邻两个 采样点的炜度的差值不超过〇. 00018度,且相邻两个采样点的高度的差值不超过20米,判 定定位数据为正常范围;
[0119] 若定位数据发生异常:则中央处理模块11将存储在存储器中的定位数据调出,按 照历史轨迹返回到出发位置;
[0120] 所述定位数据发生异常是指:将定位数据中相邻两个采样点的经度值、炜度值、高 度值两两进行比较,若经度的差值超过〇. 0002度,或炜度的差值超过0. 00018度,或高度的 差值超过20米,则判定定位数据发生异常。
[0121] 优选的,所述定位数据为无人机在每个时间点的经度信息X、炜度信息y、高度信 息Z的集合,记为{xt yt zt};其中,
[0122] (xlylzl)为无人机在第1个时间点的经度、炜度、高度信息;
[0123] (x2y2z2)为无人机在第2个时间点的经度、炜度、高度信息;
[0124] 以此类推,(xt-lyt-lzt-Ι)为无人机在第t-Ι个时间点的的经度、炜度、高度信 息;(xt yt zt)为无人机在第t个时间点的经度、炜度、高度信息;
[0125] 相邻两个时间点的间隔取0. 5至5. 0秒;每个历史定位数据均存储在中央处理模 块11的存储器中;
[0126] 将第t个时间点的定位数据与第t-Ι个时间点的定位数据进行比较:
[0127] 若 xt-xt-l < 0· 0002,且 yt-yt-1 < 0· 00018,且 zt-zt-l < 20 米,
[0128] 即经度的差值不超过0. 0002度,且炜度的差值不超过0. 00018度,高度的差值不 超过20米时,判定第t个时间点的定位数据属于正常范围,并将该第t个时间点的定位数 据存入中央处理模块11的存储器;
[0129] 若 xt-xt-l 多 0· 0002,或 yt-yt-1 多 0· 00018,或 zt-zt-1 多 20 米;即经度的差 值、炜度的差值、高度的差值中的任一个超出正常范围,均判定第t个时间点的定位数据发 生了异常,也即认为无人机的飞行发生了异常;
[0130] 由中央处理模块11将存储器中的第t-ι个时间点的定位数据、第t-2个时间点的 定位数据、……第2个时间点的定位数据、第1个时间点的定位数据逐次读取,并控制无人 飞行器按照原来的轨迹返回的出发地。
[0131] 优选的,在步骤S2中,监控程序包括应用级程序、实时任务调度程序和外部中断 处理程序、硬件初始化程序、硬件驱动程序、CAN通信协议程序、LAN (TCP/IP)通信协议程 序,所述应用级程序与实时任务调度程序和外部中断处理程序连接,所述实时任务调度程 序和外部中断处理程序与硬件初始化程序连接,所述硬件初始化程序与硬件驱动程序连 接。
[0132] 优选的,所述应用级程序包括应用层接口程序、电源管理与电量监测程序、飞行指 示灯控制程序、安全控制程序、视觉控制程序、航迹控制程序、增稳控制程序、遥控器解码程 序、通信处理程序。
[0133] 优选的,在步骤S3中,可采用如下步骤中的一个或多个对视频图像进行处理:
[0134] S31 :数据接收单元接收包括图像编码数据和参数的图像编码流。
[0135] 数据接收单元接收包括图像编码数据和参数的图像编码流。参数改变单元能够改 变数据接收单元接收的参数。解码单元通过对包括数据接收单元接收的图像编码数据和参 数改变单元改变的参数的图像编码流进行解码,生成图像解码数据。图像识别单元对图像 解码数据执行图像识别。
[0136] 因而,能够在不受传送延迟影响的情况下以适当方式快速地改变参数,由此提高 图像识别率。这是因为图像编码流中包含的参数是通过图像传送装置中的编码器传送的, 于是这能够被适当地改变为适于图像接收装置中的图像识别的参
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