吉寧+楊慧斌+王樂+周程力

摘要：研究了應(yīng)用四旋翼無人機(jī)來進(jìn)行軌道故障檢測的方法。以小型四旋翼無人機(jī)為載體，搭載成像設(shè)備應(yīng)對突發(fā)道路狀況執(zhí)行智能化、快速高效的故障檢測，提高道路安全水平。系統(tǒng)通過遠(yuǎn)距離無線實(shí)時影像數(shù)據(jù)回傳，在地面信息處理中心進(jìn)行影像數(shù)據(jù)處理，以便可以快速分析故障發(fā)生原因以及對故障發(fā)生地點(diǎn)進(jìn)行GPS定位，為交通管理部門、市民提供實(shí)時可靠的軌交故障信息，進(jìn)而能使軌道交通快速恢復(fù)運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：四旋翼無人機(jī)；軌道交通；故障檢測；圖像處理

中圖分類號：TB

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

doi：10.19311/j.cnki.16723198.2017.12.099

0引言

眾所周知，軌道交通對我們的生活起著重要的影響。當(dāng)軌道等設(shè)施出現(xiàn)故障時，檢測故障產(chǎn)生原因以及對故障進(jìn)行定位，成了軌交故障檢測的關(guān)鍵問題。按照以往的老辦法，就是用人力進(jìn)行排除，這種辦法雖然可行，但是不免費(fèi)時費(fèi)力，本文研究了一種更加省時省力的方法來進(jìn)行軌道的故障排除工作，進(jìn)而能使軌道交通更加快捷的恢復(fù)運(yùn)行。使用四旋翼無人機(jī)進(jìn)行故障檢測就是一個比較好的辦法，它有幾個優(yōu)點(diǎn)：首先，它是在空中飛行檢測，速度較之人力要更加快捷；其次，四旋翼無人機(jī)體積小，能進(jìn)入人不能進(jìn)入的地方進(jìn)行故障檢驗(yàn)，保障工作人員的生命安全，為交通管理部門及時提供故障路段實(shí)時圖像，為交通部門快速定位軌交故障點(diǎn)提供技術(shù)保障。

1軌道交通故障檢測系統(tǒng)的組成

（1）飛行系統(tǒng)：飛行系統(tǒng)是由四旋翼無人機(jī)、圖像采集傳輸模塊、GPS定位模塊構(gòu)成，主要作用于軌道故障部分的圖像采集以及對故障軌道的位置定位。

（2）控制系統(tǒng)：由無人機(jī)遙控器加上采集的圖像對無人機(jī)進(jìn)行聯(lián)合控制。保證無人機(jī)能夠準(zhǔn)確的進(jìn)行對故障的檢測。

（3）數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)：數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)是由地面接收站和無人機(jī)上的數(shù)據(jù)傳輸模塊構(gòu)成，主要作用是進(jìn)行圖像的實(shí)時傳輸以及對目標(biāo)地點(diǎn)的GPS信息的實(shí)時接受。

（4）地面信息處理中心：針對軌道檢測及四旋翼無人機(jī)的特性，在地面設(shè)置信息處理及控制中心，具體功能為信息的采集和處理和無人機(jī)的飛行控制數(shù)據(jù)及圖像數(shù)據(jù)。四旋翼飛行器的實(shí)時航拍及GPS定位系統(tǒng)，不僅可以實(shí)現(xiàn)飛行器的平穩(wěn)飛行、姿態(tài)控制，還能通過攝像頭實(shí)時監(jiān)控飛行環(huán)境，GPS模塊采集飛行器位置數(shù)據(jù)，使飛行器的功能更加全面，實(shí)現(xiàn)了小型無人機(jī)的人性化和實(shí)用化。四大系統(tǒng)協(xié)同作用，共同構(gòu)成無人機(jī)的軌道交通故障檢測系統(tǒng)，系統(tǒng)組成架構(gòu)如圖1所示。

2實(shí)時圖像及GPS信息傳輸軟件的開發(fā)

基于四旋翼無人機(jī)的軌道交通故障檢測系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)在于能夠準(zhǔn)確的將軌道故障部分進(jìn)行實(shí)時的圖像采集以及GPS定位數(shù)據(jù)的實(shí)時傳輸，為此需要開發(fā)地面工作站的應(yīng)用程序。該軟件主要由圖像接收、飛行數(shù)據(jù)接收、圖像顯示以及飛行數(shù)據(jù)顯示等四部分組成。

航拍圖像通過無線模塊傳入地面圖像采集卡，通過調(diào)用圖像采集卡提供的接口函數(shù)，可以實(shí)時獲取和顯示圖像。飛行數(shù)據(jù)通過數(shù)傳電臺傳至地面接收模塊，接收模塊與計(jì)算機(jī)之間為串口通信，通過循環(huán)讀取計(jì)算機(jī)串口數(shù)據(jù)，即可獲得實(shí)時飛行數(shù)據(jù)。

3無人機(jī)軌道交通故障檢測檢測系統(tǒng)的工作流程

本系統(tǒng)可以應(yīng)用于軌道故障的快速檢測以及日常巡檢，由無人機(jī)上的圖像采集攝像頭對地面軌道進(jìn)行實(shí)時抓拍，并且通過數(shù)據(jù)傳輸模塊實(shí)時傳輸至地面接收站，同時無人機(jī)上的GPS定位系統(tǒng)也將實(shí)時作用并且將實(shí)時傳輸至地面接收站，而無人機(jī)采集的圖像和位置信息將通過接受軟件的處理，將圖像，位置兩者進(jìn)行融合，觀測人員就能夠在地面接收站獲取軌道某位置的故障情況，從而能夠?qū)_定位的故障軌道進(jìn)行快速檢修，使得軌道交通盡快恢復(fù)運(yùn)作，避免因人力排除緩慢而對交通帶來的影響。

4結(jié)論

針對軌道交通故障，采用無人機(jī)進(jìn)行故障檢測，同時實(shí)時傳輸圖像和GPS定位數(shù)據(jù)，能夠更好的更快的解決問題。經(jīng)實(shí)際運(yùn)行，無人機(jī)故障檢測系統(tǒng)能夠更加準(zhǔn)確的將軌道的故障部分檢測出來，較之于人力，更加迅速，便捷。

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