一種基於空‑軌兩用無人機的軌道綜合巡檢方法與流程

2023-05-02 17:58:27 1

本發明涉及無人機領域，尤其利用空-軌兩用無人機進行軌道綜合檢測的方法。
背景技術：
：目前，我國高速鐵路線路質量檢測主要有人工巡查、軌檢車檢測等手段。對鐵路扣件的檢查主要依靠人工巡查的方法，這種方法費時、費力、可靠性差，上路巡查時間不足，特別是隨著我國高速鐵路的逐步發展，人工巡檢的方式已經完全不能適應高速鐵路安全檢查的需要。針對軌道空間幾何尺寸信息、鋼軌裂痕程度指標、列車動力指標的檢測主要為軌檢車、人工巡查等檢測方式相結合。軌檢車檢測項目齊全，但它檢測周期長，成本高，檢測位置和視角受局限，靈活性較差，目前多數應用僅限對超限數據進行單次分析，對非超限數據挖掘不夠，對歷史規律分析不夠，不利於病害確定，且容易受機車等因素幹擾，便攜程度低。以上傳統的高速鐵路安全檢測方法是基於「地面」的檢測技術，在山路或者隧道裡難免會出現「死角」，並且，針對當前的軌道安全的檢測過度依賴於某一檢測來源數據，養護維修存在一定盲目性。從目前的研究狀況可以看出，針對軌道扣件丟失、鋼軌裂痕、軌枕裂痕程度的檢測是通過人工檢測、軌檢車檢測。但以上檢測方法都是基於「地面」的檢測技術，靈活性不太高，如何實現高速鐵路的空中安全檢測保護還未曾涉及。現有技術中的採用無人機檢測軌道缺陷的方法中，只能根據空中採集的圖像數據檢測扣件缺失與否，而無法進行鋼軌或軌枕裂紋的精確檢測，而目前的空陸兩用無人機又僅能在陸地上行駛，無法在鐵路軌道上沿軌持續行駛，因此其無法應用到鐵軌的精確檢測上。本發明提出一種用於高速軌道安全檢測的空鐵兩用專用無人機，該無人機同時具有空中飛行和沿鐵軌運行兩種巡檢方式，兼顧了快速靈活和高精準檢測優勢，當需要對對象（如軌枕病害及鋼軌扣件缺失等）進行快速檢測時採用飛行模式，當需要對對象（如鋼軌表面缺陷及軌枕前期病害）進行高精度檢測時採用鐵軌運行模式，兩種工作模式可根據現場需求靈活搭配安排、隨時切換，突破解決了傳統地面巡檢模式的高成本、靈活性差、佔用正常行車空間等顯著問題。技術實現要素：為了解決上述技術問題，本發明的目的是提供一種具有快速靈活和高精準檢測兩種巡檢模式的軌道綜合檢測方法，具體採用如下技術方案：無人機包括用於空中升降的旋轉葉片、用於軌道上水平推進的推動螺旋槳、高清相機、超聲波測距儀、水平導向輪、滾動輪軌道綜合巡檢方法具體包括如下步驟：（1）設定待檢測軌道段，並指派無人機飛往待檢測軌道段；（2）無人機接收任務指令，識別需要前往的待檢測軌道段，並開啟機載GPS系統，啟動所述旋轉葉片從停機坪上升至空中，無人機自動行駛到待檢測軌道段，在無人機空中行駛過程中，保持所述推動螺旋槳關閉；（3）無人機行駛到待檢測軌道段後，在空中採集軌道路面圖像數據，根據所述軌道路面圖像數據檢測鐵路扣件缺失情況；（4）無人機完成待檢測軌道段的空中檢測後，控制無人機降落，待無人機的滾動輪降落到鋼軌上後關閉旋轉葉片，超聲波測距儀實時測量水平導向輪與鋼軌的距離，並根據所述距離控制水平導向輪接觸至工字鋼的內側，完成所述接觸後，控制推動螺旋槳運行，通過推動螺旋槳提供的動力，滾動輪在鋼軌上行駛，無人機開始採集鋼軌軌面圖像數據，根據所述鋼軌軌面圖像數據檢測鋼軌和軌枕裂紋情況；（5）完成待檢測軌道段的軌面檢測後，先關閉推動螺旋槳，然後控制水平導向輪迴到原位，再啟動旋轉葉片上升至空中，根據記載GPS系統飛回至停機坪。優選地，步驟（3）中檢測鐵路扣件缺失的方法為：1）扣件位置定位：首先採用邊緣檢測算子進行軌道邊緣檢測；然後將邊緣檢測後的圖像分別進行水平方向與垂直方向的投影，以鋼軌寬度為區域寬度，在水平投影上從左向右區域統計掃描，將最小值記為鋼軌的左邊界，再從右向左區域統計掃描，將最小值記為鋼軌的右邊界；以軌枕寬度為區域寬度，在垂直投影上從左向右區域統計掃描，將最小值記為軌枕的左邊界，再從右向左區域統計掃描，將最小值記為軌枕的右邊界；最後將鋼軌與軌枕交叉的位置標記為扣件位置；2）提取扣件圖像特徵：對扣件圖像進行垂直方向的投影，圖像垂直方向投影后，對投影向量做時域統計參數分析，當統計值超出閾值範圍時判斷扣件缺失。優選地，步驟（4）中檢測鋼軌和軌枕裂紋的方法為：1）首先是對圖像進行中值濾波，然後對圖像進行剪輯，去掉無關的區域；2）進行圖像中鋼軌或軌枕的邊緣幹擾消除處理，採用Hough變換將圖像信息中的直線特性的點濾除；消除直線後，對圖像進行掃描，得到只含鋼軌或軌枕特徵的二值圖像，然後進行特徵提取，對二值圖像進行垂直方向的投影，圖像垂直方向投影后，對投影向量做時域統計參數分析，當統計值超出閾值範圍時判斷存在裂紋。本發明具有如下有益效果：本發明的方案具有高便攜，抗幹擾能力強，不受檢測位置的限制，靈活性較高，低成本等優點，可替代人工和軌檢車等傳統巡檢方式，為高速軌道評價線路安全狀態、科學制定大維修計劃、合理安排日常維修和推進實現我國「空天車地」信息一體化軌道交通安全保障目標提出模型和理論依據。附圖說明圖1為本發明的無人機立體結構圖。圖2為本發明的無人機側視結構圖。圖3為本發明軌道缺陷檢測方法流程圖。圖4為本發明鐵路扣件缺失識別方法流程圖。圖5為截取的扣件二值圖像示意圖。圖6為鋼軌及軌枕表面裂紋識別方法流程圖。圖7為本發明高速鐵路軌道檢測系統示意圖。圖8為無人機降落模式流程圖。具體實施方式1-機體，2-旋轉葉片，3-機殼，4-高清攝像頭，5-推動螺旋槳，6-水平導向輪，7-伸縮連杆，8-超聲波測距儀，9-步進馬達，10-U型杆，11-滾動輪。（一）無人機設計按尺度分類，無人機可分為微型無人機、輕型無人機、小型無人機、以及大型無人機。本發明考慮到鐵路上的實際情況並不複雜，並且自身工作量不大，通過比對分析，本發明選用的四旋翼輕型無人機，如圖1所示。基於目前的實驗環境，如表1所示列出了本方案無人機的一些主要參數，比如飛行高度、飛行時間、抗風能力等。此無人機負載飛行時間長，飛行時振動小，便於試驗中超聲波高度傳感器測量，並且可負載2公斤，可滿足實驗要求。表1無人機參數外形尺寸<40*30*40cm控制距離<1km空機重量（電池）7.5kg工作環境溫度0~40℃飛行速度16m/s（無風）飛行時間約25分鐘飛行高度120m抗風能力5~6級高速鐵路軌枕一般都由鋼筋混凝土構成，其損壞到一定的程度會對高速鐵路安全構成威脅，由於鋼筋混凝土的損壞一般比較明顯，因此，完全可以利用無人機的飛行模式航拍採集軌枕圖像信息。高速軌道的扣件丟失也可利用無人機航拍採集扣件缺失信息。但是，鋼軌便面的損壞或者裂紋並不明顯，如果採取無人機飛行模式航拍很難將鋼軌損壞圖像信息採集完整，同時航拍的圖片更容易受到環境、拍攝視角和空中其他等幹擾因素影響，利用現有算法也很難分辨出鋼軌的損壞程度。因此，本方案設計了空鐵兩用專用無人機，使其既能完成空中航拍任務，又可運行在在鋼軌上拍攝鋼軌的高清圖片。本發明設計的空鐵兩用專用無人機具有空中飛行的快速巡檢方式和沿鐵軌運行的高精度巡檢方式。如圖1所示的空鐵兩用專用無人機，各部件功能說明如下：1、推動螺旋槳5：為無人機在鋼軌上的行走提供動力；2、水平導向輪6：導向輪是伸縮式的結構，在無人機在行走的過程中，一直接觸這鋼軌內側，起穩定無人機的作用，使其在行走過程中不偏移軌道；3、滾動輪11：為無人機在鋼軌上行走提供條件；4、超聲波測距儀8：測量導向輪與鋼軌的距離；5、步進馬達9：控制水平導向輪伸縮的距離。如圖1，圖2所示，機體1上設置有旋轉葉片2，機體1包括機殼3，機殼3底部設置有高清攝像頭4，機殼內3部設有單片機、無線通訊模塊、導航模塊、陀螺儀等，還包括推動螺旋槳5，其設置在機體1後側面，其旋轉軸線與水平線平行；兩個水平導向輪6，其通過伸縮連杆7與機體1連接，並對稱設置在機體1左右兩側；超聲波測距儀8，其設置在伸縮連杆7上；步進馬達9，其與伸縮連杆7連接，用於驅動伸縮連杆的伸長和縮短；兩個U型杆10，每個所述U型杆10的兩豎杆上端連接在機體1上，每個所述U型杆10的底杆上設置有兩個滾動輪11，兩個U型杆10對稱設置在機體1前後兩側。（1.1）滾動輪與導向輪材料選取滾動輪11安裝在無人機下方，垂直於地面，滾動輪11平行於地面安裝。由於無人機的載荷非常有限，而且載荷越重，飛行時間越短，所以需要選取質量最輕、不易變形的材質。表2列出了一些市面上比較符合本發明要求的可備選用的材質，同時列出了它們的優缺點，通過研究比對和樣品測試，最終選擇塑料製作滾動輪和導向輪。表2材質優點缺點1鋁硬度韌度高，不易變形，耐腐蝕，造價低廉，易於製作成型質量較重2碳纖維硬度韌度高，不易變形，耐腐蝕，質量輕造價昂貴，製作工藝複雜3塑料質量輕，不易變形，易於製作成型，價格低廉韌度低，易腐蝕（1.2）滾動輪的設計圖2為無人機側視結構圖。在本方案中，操作者要將無人機降落在鋼軌上，因為鋼軌的距離是1435mm，為了將無人機的正好落在鋼軌上，本方案給無人機增加了兩排滾輪，兩排滾輪的軸心距離應該大於鋼軌距離1435mm，誤差最好不要超過1cm。滾動輪11的作用是使無人機在鋼軌上行走，由於飛機降落在鋼軌上是人工控制，這就要求操作手有較高的控制能力，同時由於誤差的存在，本發明設計的滾動輪寬度大於鋼軌截面的兩倍以上，如圖2所示，輪寬為70mm，而工字鋼的頭寬是32.10mm。（1.3）導向輪6的設計如圖2所示，工字鋼的頭高是17.48mm，因此水平導向輪6與滾動輪11的差距，也就是其上表面和下表面的高度差設計為18.6mm。這樣能使得導向輪正好接觸工字鋼的內側腰部，以此保證無人機行走時不被甩出軌道。（1.4）傳感器選型本發明設計改造的空鐵兩用專用無人機具有具有空中飛行和沿鐵軌運行兩種巡檢方式。空中飛行巡檢模式是通過操控者發出遙控指令控制，飛機在空中進行拍攝取樣；沿鐵軌運行巡檢模式需要無人機精準的降落在鋼軌上，並且在行走過程中不能脫離軌道，水平導向輪就是起防止飛機偏離軌道的作用，由於導向輪是伸縮式的，平時都處於原點位置，在飛機降落在鋼軌上時，要可以移動到鋼軌內側，所以需要傳感器測量這個移動距離。經過調查，當前輕便捷的測距儀器是超聲波測距傳感器和雷射測距傳感器。雷射測距傳感器具有精度高，測量範圍大，幹擾小，測量穩定等優勢，但是由於其價格較高。而且經過市場調查後發現超聲波傳感器的精度以及測量範圍也可以達到所需標準，所以最終選取超聲波傳感器作為本項目的測量傳感器。（1.5）馬達選型步進電機9是將電脈衝信號轉變為角位移或線位移的開環控制元步進電機件，它的旋轉是以固定的角度一步一步運行的。可以通過控制脈衝個數來控制角位移量，從而達到準確定位的目的，同時可以通過控制脈衝頻率來控制電機轉動的速度和加速度，從而達到高速的目的。伺服電機把收到的電信號轉換成電機軸上的角位移或角速度輸出。和步進電機相比，伺服電機多帶了編碼器，編碼器作用是將反饋信號給驅動器，驅動器根據反饋值與目標值進行比較，調整轉子轉動的角度。它每旋轉一個角度，都會發出對應數量的脈衝，這樣伺服驅動器和伺服電機編碼器的脈衝形成了呼應，所以它是閉環控制，步進電機是開環控制。伺服電機的雖然具有閉環控制的優點，但是價格較高，並且此項目對精度要求不高，所以最終選取步進電機控制水平螺旋勁和導向輪的伸縮。當無人機降落在鋼軌上後，超聲波測距儀8實時測量兩個水平導向輪與其同側鋼軌的距離，單片機根據超聲波測距儀傳遞的距離信息控制步進馬達9運轉，步進馬達9進而驅動伸縮連杆7運動，當超聲波測距儀8檢測到兩個水平導向輪6均接觸到工字鋼的內側後，單片機控制步進馬達9停止，並控制推動螺旋槳5運行，在起飛或者工作結束後水平導向輪迴到原點位置。（2）無人機綜合檢測方法1）設定待檢測軌道段，並指派無人機飛往待檢測軌道段；2）無人機接收任務指令，識別需要前往的待檢測軌道段，並開啟機載GPS系統，啟動所述旋轉葉片從停機坪上升至空中，無人機自動行駛到待檢測軌道段，在無人機空中行駛過程中，保持所述推動螺旋槳關閉；3）無人機行駛到待檢測軌道段後，在空中採集軌道路面圖像數據，根據所述軌道路面圖像數據檢測鐵路扣件缺失情況；4）無人機完成待檢測軌道段的空中檢測後，控制無人機降落，待無人機的滾動輪降落到鋼軌上後關閉旋轉葉片，超聲波測距儀實時測量水平導向輪與鋼軌的距離，並根據所述距離控制水平導向輪接觸至工字鋼的內側，完成所述接觸後，控制推動螺旋槳運行，通過推動螺旋槳提供的動力，滾動輪在鋼軌上行駛，無人機開始採集鋼軌軌面圖像數據，根據所述鋼軌軌面圖像數據檢測鋼軌和軌枕裂紋情況；5）完成待檢測軌道段的軌面檢測後，先關閉推動螺旋槳，然後控制水平導向輪迴到原位，再啟動旋轉葉片上升至空中，根據記載GPS系統飛回至停機坪。利用空鐵兩用專用無人機在高空拍攝採集軌道交通的路面圖像數據，數據被實時存儲在SD卡中，在windows平臺下，利用圖像處理分析方法判斷高速鐵路扣件缺失情況；利用在鋼軌上行走的無人機採集高速鐵路路面信息，並實時保存在SD卡中，在windows平臺下，並利用圖像處理分析方法判斷高速鐵路軌枕和鋼軌的裂紋情況。如圖3所示。3.1）判斷高速鐵路扣件缺失方法根據系統的基本工作原理和實現目標，軟體系統主要實現圖像的處理和扣件狀態的識別，檢測扣件流程圖如圖4所示。降噪的主要任務就是:最大可能地將有效信號與噪聲信號分離，保留真實的信號，去除噪聲信號，以達到降噪的目的。本發明採用中值濾波的方法，中值濾波是基於排序統計理論的一種能有效抑制噪聲的非線性信號處理技術，中值濾波的基本原理是把數字圖像或數字序列中一點的值用該點的一個鄰域中各點值的中值代替，讓周圍的像素值接近的真實值，從而消除孤立的噪聲點。本發明運用了canny邊緣檢測算子實現軌道邊緣檢測，canny邊緣檢測算子具有不漏檢、不多檢;檢測出的邊緣點儘可能貼近實際邊緣;單個邊緣產生的多個響應概率低等優點。具體算法是通過尋找圖像梯度的局部極大值和用高斯函數的一階微分來計算梯度；通過2個閾值來分別檢測強邊緣和弱邊緣，若且唯若弱邊緣與強邊緣連接時，弱邊緣才被輸出。所以Canny算法不易受噪聲幹擾，能在噪聲和邊緣檢測間取得平衡，從而找出真正的弱邊緣。所以本發明選用Canny算法實現軌道邊緣檢測。3.1.1)扣件定位方法扣件的位置具有顯著的結構特徵，位於鋼軌和軌枕交叉的位置，根據此特點可以定位扣件的位置，而且鋼軌處於垂直位置，灰度變化在水平方向上，相反軌枕處於水平位置，灰度變化在垂直方向上，其餘部分灰度或者紋理等比較複雜，變化沒有規律。根據這個特徵找出鋼軌和軌枕邊緣，再根據先驗信息提取出扣件，該方法稱為十字交叉定位法，具體步驟概括為:（i）對圖像進行邊緣檢測；（ii）將邊緣檢測後的圖像分別進行水平方向與垂直方向的投影；（iii）採用區域統計掃描法，以鋼軌寬度為區域寬度，在水平投影上從左向右區域統計掃描，最小值即為鋼軌的左邊界，相同方法，從右向左區域統計掃描，獲得鋼軌的右邊界；（iv）以軌枕寬度為區域寬度，在垂直投影上採用相同方法從左向右進行區域統計掃描。3.1.2）扣件圖像特徵提取分析方法本發明的扣件特徵提取是基於二值圖像的，如圖5為截取的扣件二值圖像。二值圖像與灰度圖像相比具有兩大優點：一是存儲容量小、計算速度快；二是可以計算圖像中目標的幾何特性與拓撲特性。用於識別的特徵需要具有可區別性、可靠性、獨立性、數量少等特點。邊緣檢測後的圖像是二值圖像，更能顯示和計算出扣件的幾何特性，因此本章對經過Canny邊緣檢測的扣件圖像進行特徵提取。基於以上特點，本發明針對扣件特徵提取方法如下：（i）圖像面積是二值圖像的一個基本特性，實質就是圖像中像素值為1的所有像素個數的總和，能實現原始圖像面積的無偏和一致估計。對任意圖像R來說，像素點坐標用(x，y)表示，面積A的計算公式可以表示為：A=公式1本發明的目的是判斷扣件是否缺失，即圖像的組成，跟頻域無關，因此選擇時域特徵提取。因為提取的扣件圖像基本上是上下對稱的，所以做垂直方向的投影則更能反映扣件特徵，因此針對扣件圖像進行垂直方向的投影，圖像垂直方向投影后，投影向量可以看作是一個一維信號，表示為{Xi（t），i=l，2，…，N}。公式2、公式3、公式4屬於時域統計參數分析方法。（ii）均值:是數據組的均值，表徵投影向量的中心趨勢。有無扣件，邊緣檢測後圖像的信息量多少不一，不同的投影向量均值也不同。這些均值，很大程度上能反映投影向量的特徵。如公式2。X=公式2（iii）標準差:描述信號的波動量。如公式3.a=X公式3（iv）均方差:表徵信號的強度。定義如公式4。Xrms=公式4以上公式在扣件存在和丟失的兩種情況下，差異都有一定範圍內的變化，本發明通過以上公式，分析計算比對二值圖像特點，設定閾值，最後檢測得出扣件丟失結論。3.2)判斷高速鐵路鋼軌、軌枕裂痕方法本系統的功能之一是要能夠檢測出鋼軌表面是否存在危及行車安全的裂紋及掉塊等缺陷，並判斷這些缺陷是否達到重傷或折斷標準。於是，本發明針對這一目標，在軌道圖像處理的基礎上，研究了鋼軌表面區域的缺陷提取，同時輸出結果。當鋼軌、軌枕表面有缺陷時，便被攝像機拍攝到含有缺陷的鋼軌圖片。通過對圖片的處理和分析，可以將其中的缺陷提取出來並進行模式識別，最後輸出結果。整個圖像處理過程為3部分。第1部分，圖像讀入和預處理，主要是對圖像進行去噪和剪輯，降低後續處理的複雜度。第2部分，鋼軌定位，通過對圖像的分析，使用合適的算法提取出鋼軌圖像。第3部分，模式識別，分析由第2步得到的鋼軌圖像，檢測缺陷並輸出結果。整個處理流程如圖6。（i）預處理首先是對圖像進行中值濾波，減低噪聲對圖像的影響。然後，對圖像進行剪輯，去掉無關的區域。根據上一節提到的方法對原始圖像進行剪輯即可去掉不相關區域，只保留鋼軌或軌枕圖像。剪輯後的圖像剪輯掉了非鋼軌或非軌枕區域，與原始圖像相比，不光減少了存儲空間，更減少了後續處理時非鋼軌或非軌枕區域所增加的處理量和處理難度。（ii）邊緣幹擾消除處理有鋼軌或軌枕缺陷的位置會造成鋼軌圖像灰度的變化，使用邊緣檢測算法，可以增強這種灰度變化。系統中採用自適應閾值canny邊緣檢測算子結構簡單，速度快，並且其結果已經滿足後續處理的信息量要求。在完成邊緣檢測以後，圖片中的大部分非缺陷圖像都已經被濾除，但仍有部分多餘信息被保留。經分析，結果中一般存在3類信息，包括缺陷信息，軌道邊緣變化部分，細小坑洞。其中軌道或軌枕邊緣由於長度和亮度都與缺陷相近，容易被識別成缺陷，如果首先去除掉該項幹擾，提取效果會有很大提升。通過研究分析，發現邊緣變化部分有接近直線的特點，而缺陷一般沒有，所以選擇Hough變換的方法，將信息中的直線特性的點濾除（大於一定長度的直線）。Hough變換的基本思想是利用點-線的對偶關係。直角坐標x-y中的點（x，y)，經過點－正弦曲線對偶變換如公式5，在極坐標p-a中變為一條正弦曲線，a取[-90°，90°]，以x軸為基準。可以證明，直角坐標x-y中直線上的點經過Hough變換後，它們的正弦曲線在極坐標p-a有一個公共交點。也就是說，極坐標p-a上的一點（p，a），對應於直角坐標x-y中的一條直線。找到該點對應的直線，並將其亮度置0即可消除直線。公式5（iii）特徵提取和結果輸出消除直線後，圖像中只有缺陷圖像和細小坑洞，對圖像進行掃描，我們得到只含鋼軌特徵的二值圖像，然後再利用公式1、公式2、公式3、公式4進行分析比對圖片特徵值最終得出檢測結論。（3）高速鐵路安全檢測系統本發明設計的基於空鐵兩用專用無人機的高速鐵路安全檢測系統的空中飛行巡檢方式是以改造無人駕駛飛機作為空中平臺，以機載遙感設備，如高解析度CCD數位相機、輕型光學相機獲取信息，用計算機對圖像信息進行處理，並按照一定精度要求製作成圖像。全系統在設計和最優化組合方面具有突出的特點，是集成了高空拍攝、遙控、遙測技術、視頻影像微波傳輸和計算機影像信息處理的新型應用技術。本系統的無人機空中拍攝平臺，適應國家經濟和軌道交通建設發展的需要，為高速鐵路安全檢測提供了有效的遙感技術服務手段，具有起飛降落受場地限制較小、穩定性好、小型輕便、低噪節能、高效機動、影像清晰、輕小型化、智能化的突出特點。本系統設計的空鐵兩用專用無人機，通過對無人機增加著地滾動輪、垂直地面的螺旋槳、水平導向輪實現無人機在鋼軌上向前推進的功能。此系統的飛行模式實現了針對軌枕病害及鋼軌扣件缺失等的快速檢測；系統的鐵軌運行模式實現了針對鋼軌表面缺陷及軌枕前期病害等的高精度檢測。在每種檢測模式下，本系統設計採用了一套效率更高的圖像算法對採集回來高速鐵路圖像進行計算分析得出檢測結論。（3.1）系統組成如圖7所示，基於空鐵兩用專用無人機的高速鐵路安全檢測系統包括無人機、遠程監控中心、地面站、無線通信模塊。無人機包括用於控制行駛狀態的機載控制模塊（單片機），以及用於採集軌道圖像信息的高清相機，以及用於傳輸軌道圖像信息的圖像傳輸模塊；地面站，其包括用於設置無人機的飛行路線的路徑規劃模塊，以及用於向所述機載控制模塊發送控制指令以及接收無人機傳回的軌道圖像信息的地面控制模塊；遠程監控中心，其包括用於監控無人機的飛行狀態的監控模塊、分析地面站傳回的軌道圖像信息的圖像分析單元、存儲圖像分析單元分析結果的存儲單元，以及無人機行駛過程中出現意外情況時採取相應措施的應急處理單元；無線通信模塊，用於無人機、地面站、遠程監控中心之間的無線通信。此方案選擇的高清相機解析度是1200萬像素，搭載在無人機上，是一款專業無人機航拍相機，配備遙控器和圖像傳輸功能，內帶SD卡，遙控器可在1千米內控制相機拍攝，並實時觀測到圖像數據。機載控制模塊由電源模塊供電，機載控制模塊通過圖像傳輸模塊連接高清相機，相機拍攝的數據信息能夠通過圖像傳輸模塊傳輸到地面站內，地面站內設置有計算機，計算機連接能夠接收圖像傳輸模塊所傳輸信息的視頻採集卡，實時接收圖像信息。所述機載控制模塊接收到地面站的任務指令後，啟動旋轉葉片並控制推動螺旋槳保持關閉狀態，所述無人機按照所述地面站規劃的飛行路線到達待檢測的軌道段後，所述地面站給無人機發送採集軌道圖像信息指令，無人機收到採集軌道圖像信息指令後，所述機載控制模塊開啟高清相機進行軌道圖像信息的採集。當所述監控模塊檢測到無人機飛行軌跡出現偏離時，應急處理單元向地面站發送警報信號，地面控制模塊檢測是否與無人機失聯，如已失聯，則將無人機編號發送回遠程監控中心；如未失聯，則根據無人機當前位置信息控制其運行方向使其回到預設的飛行路線中。無人機完成待檢測軌道段的空中檢測後，地面站向機載控制模塊發送降落指令，遠程監控中心監控無人機降落狀態以保證無人機精準降落在鋼軌上，當控制無人機降落時，當發現無人機滾動輪未對準鋼軌時，實時警告地面站操控者，直至符合降落路線為止。如圖8為空鐵兩用專用無人機降落模式流程圖。待無人機的滾動輪降落到鋼軌上後，機載控制模塊關閉旋轉葉片並控制超聲波測距儀開始實時測量水平導向輪與鋼軌的距離，機載控制模塊根據所述距離控制伸縮連杆伸長直至水平導向輪接觸至工字鋼的內側，完成所述接觸後，機載控制模塊控制推動螺旋槳運行，無人機開始採集軌道圖像數據。當所述監控模塊檢測到無人機未在軌道上行駛時，應急處理單元向地面站發送警報信號，地面控制模塊檢測是否與無人機失聯，如已失聯，則將無人機編號發送回遠程監控中心；如未失聯，則地面控制模塊先向機載控制模塊發送重新起飛指令，機載控制模塊收到重新起飛信號後關閉推動螺旋槳，並控制伸縮連杆縮回到原始位置，再啟動旋轉葉片控制無人機起飛，完成起飛後，地面控制模塊向機載控制模塊發送降落指令，使無人機重新回到沿軌道行駛狀態。當前第1頁1&nbsp2&nbsp3&nbsp