本發(fā)明屬于無(wú)人機(jī)，具體涉及一種基于三光電吊艙無(wú)人機(jī)的江河湖泊綜合監(jiān)管裝置及方法。

背景技術(shù)：

1、傳統(tǒng)的江河湖泊管理方式包括利用地面車輛或人員巡邏、有人船巡邏、基于有人直升機(jī)的巡查、瞭望塔觀測(cè)等手段。車輛或人員搜尋存在機(jī)動(dòng)能力弱、惡劣或危險(xiǎn)場(chǎng)景無(wú)法進(jìn)入、勞動(dòng)強(qiáng)度大、巡邏效率低下等不足；有人直升機(jī)的主要缺點(diǎn)在于巡檢成本高，且?guī)靺^(qū)氣流較為復(fù)雜，飛行存在一定風(fēng)險(xiǎn)，一旦飛機(jī)失事，后果嚴(yán)重；瞭望塔觀測(cè)范圍有限，在林區(qū)、山地存在死角，大量瞭望塔的建設(shè)及維護(hù)對(duì)環(huán)境有破壞，且人力、物力成本很高；有人船巡邏主要局限于水面巡邏，夜晚及能見度低時(shí)的巡邏效果較差。為了適應(yīng)構(gòu)建現(xiàn)代化、信息化的庫(kù)區(qū)管理模式，采用新的巡查模式、巡邏手段具有十分重大的現(xiàn)實(shí)意義。

2、無(wú)人機(jī)近年來(lái)發(fā)展迅猛，它具有靈活性強(qiáng)、機(jī)動(dòng)性好、效費(fèi)比高等突出優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)低空飛行性能好、應(yīng)對(duì)低能見度飛行能力強(qiáng)，成為河道監(jiān)測(cè)新模式的首選。現(xiàn)有技術(shù)中，無(wú)人機(jī)搭載的光電吊艙一般為一個(gè)，當(dāng)需要在短時(shí)間獲得大量的圖像時(shí)，需要多個(gè)無(wú)人機(jī)配合，但多無(wú)人機(jī)獲得的圖片在處理時(shí)會(huì)遇到多機(jī)三點(diǎn)定位帶來(lái)的無(wú)人機(jī)自身gps定位誤差值、無(wú)人機(jī)間距離定位誤差值，從而導(dǎo)致計(jì)算繁瑣且誤差大的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種基于三光電吊艙無(wú)人機(jī)的江河湖泊綜合監(jiān)管裝置及方法。本發(fā)明方案能夠解決上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題。

2、本發(fā)明的技術(shù)解決方案：

3、根據(jù)第一方面，提供一種基于三光電吊艙無(wú)人機(jī)的江河湖泊綜合監(jiān)管裝置，包括控制中心、無(wú)人機(jī)和任務(wù)載荷，所述的無(wú)人機(jī)腹部搭載三個(gè)光電吊艙，在需要監(jiān)管的位置按照既定的航線拍攝，并將圖像傳送給所述的控制中心，所述的控制中心接收無(wú)人機(jī)發(fā)送的圖像，對(duì)所述的圖像進(jìn)行處理，獲取目標(biāo)點(diǎn)的位置信息，判斷是否需要進(jìn)行異常狀況處理，并將相應(yīng)的指令發(fā)送給所述的無(wú)人機(jī)，所述的任務(wù)載荷安裝在無(wú)人機(jī)上，所述的無(wú)人機(jī)根據(jù)接收到的指令選擇合適的任務(wù)載荷對(duì)異常狀況進(jìn)行處理。

4、進(jìn)一步的，所述的三個(gè)光電吊艙的攝像頭視場(chǎng)角度滿足三套光電吊艙的圖像范圍處于重疊臨界值。

5、進(jìn)一步的，所述的目標(biāo)點(diǎn)位置信息的計(jì)算公式為：

6、

7、式中，δai3＝ai-a3，δbi3＝bi-b3，δai3與δbi3均為固定常數(shù)值；ai＝li*cosθi，bi＝li*sinθi,ai與bi與當(dāng)前無(wú)人機(jī)光電吊艙安裝位置有關(guān)，為固定常數(shù)值，(xo，yo)為無(wú)人機(jī)的坐標(biāo)點(diǎn)，di為無(wú)人機(jī)第i(i＝1～3)套光電吊艙中激光測(cè)距得到與目標(biāo)距離。

8、進(jìn)一步的，所述的任務(wù)載荷包括處置類載荷和行業(yè)專用載荷，所述的處理類載荷包括拋投機(jī)構(gòu)類載荷和語(yǔ)音/擴(kuò)音模塊載荷，所述的行業(yè)專用載荷包括，噴灑機(jī)構(gòu)載荷和水質(zhì)檢測(cè)載荷。

9、進(jìn)一步的，所述的控制中心包括航跡規(guī)劃模塊，所述的航跡規(guī)劃模塊以三套光電吊艙的攝像幅寬作為巡航航線間隔寬度，且無(wú)人機(jī)飛行過(guò)程中處于中間光電吊艙的攝像中心對(duì)準(zhǔn)航線。

10、進(jìn)一步的，所述的光電吊艙為可見光、紅外、激光三光合一光電吊艙。

11、進(jìn)一步的，所述光電吊艙個(gè)數(shù)為兩個(gè)或四個(gè)。

12、根據(jù)第二方面，提供上述一種基于三光電吊艙無(wú)人機(jī)的江河湖泊綜合監(jiān)管方法，包括以下步驟：

13、根據(jù)接收到的監(jiān)管任務(wù)，對(duì)三光電吊艙無(wú)人機(jī)的航跡進(jìn)行規(guī)劃，并在無(wú)人機(jī)上安裝相應(yīng)的任務(wù)載荷；

14、無(wú)人機(jī)飛行到監(jiān)管區(qū)域上空，按照規(guī)劃的航跡飛行，并對(duì)監(jiān)管區(qū)域進(jìn)行拍攝；

15、對(duì)拍攝的照片進(jìn)行處理，發(fā)現(xiàn)目標(biāo)后，根據(jù)無(wú)人機(jī)的坐標(biāo)點(diǎn)和光電測(cè)距得到與目標(biāo)距離，計(jì)算目標(biāo)的坐標(biāo)；

16、根據(jù)獲得的目標(biāo)，無(wú)人機(jī)上的任務(wù)載荷按照指令進(jìn)行工作；

17、任務(wù)執(zhí)行完畢后，無(wú)人機(jī)返航或就近回收。

18、進(jìn)一步的，獲得目標(biāo)后，無(wú)人機(jī)將目標(biāo)情況傳送給控制中心后，控制中心根據(jù)具體情況確定是否需要除任務(wù)載荷之外的措施。

19、本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的有益效果：

20、(1)本發(fā)明通過(guò)無(wú)人機(jī)配套的多個(gè)光電吊艙及其幅寬指標(biāo)，設(shè)計(jì)了一種目標(biāo)任務(wù)區(qū)域全范圍內(nèi)最優(yōu)巡航線路設(shè)計(jì)和目標(biāo)定位，保證在最短時(shí)間內(nèi)遍歷目標(biāo)水域，與傳統(tǒng)單光電吊艙無(wú)人機(jī)巡航效率提高了3倍。同時(shí)利用三個(gè)光電吊艙的激光測(cè)距功能，大大簡(jiǎn)化目標(biāo)定位算法，相比于傳統(tǒng)單機(jī)單光電吊艙定位算法提高了定位精度，相比于傳統(tǒng)三機(jī)定位算法，消除了多架無(wú)人機(jī)自身gps定位精度帶來(lái)的誤差；實(shí)現(xiàn)了高效且精準(zhǔn)的目標(biāo)定位；

21、(2)本發(fā)明通過(guò)三光電吊艙無(wú)人機(jī)搭配不同的任務(wù)載荷構(gòu)建江河湖泊綜合監(jiān)控系統(tǒng)，可有效把控江河湖泊及周邊區(qū)域的環(huán)境及人員活動(dòng)情況，短期內(nèi)即可滿足當(dāng)?shù)貐^(qū)域?qū)Σ稉票O(jiān)管、環(huán)境監(jiān)測(cè)、河道管理、應(yīng)急救援、基建巡查等領(lǐng)域的需求，顯著提高監(jiān)測(cè)效率，實(shí)現(xiàn)災(zāi)害預(yù)警與及時(shí)告警，降低違法行為造成的環(huán)境污染破壞和經(jīng)濟(jì)損失，并為持續(xù)提升區(qū)域生態(tài)環(huán)境質(zhì)量提供重要支撐。

技術(shù)特征：

1.一種基于三光電吊艙無(wú)人機(jī)的江河湖泊綜合監(jiān)管裝置，其特征在于，包括控制中心、無(wú)人機(jī)和任務(wù)載荷，所述的無(wú)人機(jī)腹部搭載三個(gè)光電吊艙，在需要監(jiān)管的位置按照既定的航線拍攝，并將圖像傳送給所述的控制中心，所述的控制中心接收無(wú)人機(jī)發(fā)送的圖像，對(duì)所述的圖像進(jìn)行處理，獲取目標(biāo)點(diǎn)的位置信息，判斷是否需要進(jìn)行異常狀況處理，并將相應(yīng)的指令發(fā)送給所述的無(wú)人機(jī)，所述的任務(wù)載荷安裝在無(wú)人機(jī)上，所述的無(wú)人機(jī)根據(jù)接收到的指令選擇合適的任務(wù)載荷對(duì)異常狀況進(jìn)行處理。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于三光電吊艙無(wú)人機(jī)的江河湖泊綜合監(jiān)管裝置，其特征在于，所述的三個(gè)光電吊艙的攝像頭視場(chǎng)角度滿足三套光電吊艙的圖像范圍處于重疊臨界值。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于三光電吊艙無(wú)人機(jī)的江河湖泊綜合監(jiān)管裝置，其特征在于，所述的目標(biāo)點(diǎn)位置信息的計(jì)算公式為：

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于三光電吊艙無(wú)人機(jī)的江河湖泊綜合監(jiān)管裝置，其特征在于，所述的任務(wù)載荷包括處置類載荷和行業(yè)專用載荷，所述的處理類載荷包括拋投機(jī)構(gòu)類載荷和語(yǔ)音/擴(kuò)音模塊載荷，所述的行業(yè)專用載荷包括，噴灑機(jī)構(gòu)載荷和水質(zhì)檢測(cè)載荷。

5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于三光電吊艙無(wú)人機(jī)的江河湖泊綜合監(jiān)管裝置，其特征在于，所述的控制中心包括航跡規(guī)劃模塊，所述的航跡規(guī)劃模塊以三套光電吊艙的攝像幅寬作為巡航航線間隔寬度，且無(wú)人機(jī)飛行過(guò)程中處于中間光電吊艙的攝像中心對(duì)準(zhǔn)航線。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于三光電吊艙無(wú)人機(jī)的江河湖泊綜合監(jiān)管裝置，其特征在于，所述的光電吊艙為可見光、紅外、激光三光合一光電吊艙。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于三光電吊艙無(wú)人機(jī)的江河湖泊綜合監(jiān)管裝置，其特征在于，所述光電吊艙個(gè)數(shù)為兩個(gè)或四個(gè)。

8.使用如權(quán)利要求1-7任一項(xiàng)所述的一種基于三光電吊艙無(wú)人機(jī)的江河湖泊綜合監(jiān)管裝置的江河湖泊綜合監(jiān)管方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟：

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種基于三光電吊艙無(wú)人機(jī)的江河湖泊綜合監(jiān)管方法，其特征在于，獲得目標(biāo)后，無(wú)人機(jī)將目標(biāo)情況傳送給控制中心后，控制中心根據(jù)具體情況確定是否需要除任務(wù)載荷之外的措施。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供一種基于三光電吊艙無(wú)人機(jī)的江河湖泊綜合監(jiān)管裝置及方法，包括控制中心、無(wú)人機(jī)和任務(wù)載荷，無(wú)人機(jī)腹部搭載三個(gè)光電吊艙，在需要監(jiān)管的位置按照既定的航線拍攝，并將圖像傳送給所述的控制中心，控制中心接收無(wú)人機(jī)發(fā)送的圖像，對(duì)圖像進(jìn)行處理，獲取目標(biāo)點(diǎn)的位置信息，判斷是否需要進(jìn)行異常狀況處理，并將相應(yīng)的指令發(fā)送給所述的無(wú)人機(jī)，任務(wù)載荷安裝在無(wú)人機(jī)上，無(wú)人機(jī)根據(jù)接收到的指令選擇合適的任務(wù)載荷對(duì)異常狀況進(jìn)行處理。本發(fā)明消除了多架無(wú)人機(jī)自身GPS定位精度帶來(lái)的誤差；實(shí)現(xiàn)了高效且精準(zhǔn)的目標(biāo)定位。

技術(shù)研發(fā)人員：羅婧,黃良平,常浩,王礫晟,姜家琦
受保護(hù)的技術(shù)使用者：海鷹航空通用裝備有限責(zé)任公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/15