摘要：在当前路桥项目建设施工之后，需要对路桥项目进行养护，而对于病害检测方面需要对整个路段进行检测，投入检测费用和资源较高，而采用无人机能在很大程度上提升检测的效率。此次研究的目的是明确无人机在路桥病害检测的设计和实现内容。首先，文章先对无人机应用在路桥病害检测的作用进行分析，然后对检测原理进行阐述，最后，探究无人机应用在路桥病害检测方面设计和实现内容，望文章的分析和研究能推广无人机在路桥病害检测中的应用。
关键词：无人机；路桥病害检测；设计与实现
前言
当前，我国路桥在建设方面的规模不断的扩大，为区域经济的发展提供了重要的交通基础。随着路桥在建设之后不断的承载压力越来越大，在使用一段时间之后，将会出现病害，而在无法察觉病害的状况之下，则会对路桥的质量造成较大的影响。如若未能及时的养护，会影响路桥的正常使用。针对于这样的状况，在对路桥病害检测方面使用先进的技术，能在一定程度上强化对路桥病害的养护工作。通过采用无人机技术对三维系统的构建，能较快地识别出路桥病害的类别和具体路段，因此，在当前很多路桥病害检测与养护工作当中，无人机开始逐渐得到应用。在这样的背景下，针对无人机应用在路桥病害检测中的设计和实践内容，通过以下三个方面展开详细的探究。
一、无人机应用在路桥病害检测的作用
（一）提升病害检测的效率
将无人机应用到路桥病害检测方面，能提升病害检测的效率。这是由于无人机在实际检测过程当中能通过硬件和软件的探测技术，通过精密的传感器能够检测出病害所在位置和病害的类型。这样便节省了人工或者一些传统检测仪器检测时的时间和病害的精确度，这样便提升检测的质量与人工相比不仅能缩短检测的时间，同时还能提升检测的准确性。
（二）降低传统路桥病害检测的危险系数和成本
在对路桥路段进行检测的过程当中，由于一些路桥病害的发生会存在一些危险，即便是在有安全保障的状况下，也将会存在一些安全隐患，尤其是桥梁方面的病害，如若在不明状况下进行检测，很可能会对检测人员的生命安全造成伤害。而且将无人机应用到路桥病害检测方面，通过无人机的飞行来查看整个路段的病害状况，代替人工和其他设备进行检测，能在一定程度上降低传统检测方式的危险系数，同时也能降低一些检测成本[1]。
二、无人机应用在路桥病害检测中的原理
使用无人机对路桥病害检测时涉及方面比较多，这就需要无人机具备较多的功能。当前在科技研究领域中无人机的种类比较多，例如旋翼无人机系统，硬件有高清相机、雷达激光以及检测模块等硬件所组成。而在实际应用当中，获取目标图像信息的任务，便是由无人机上悬挂的一个高清相机来完成该项工作，对于障碍物识别和自动巡检躲避则是由雷达和激光部分来负责。通过构建三维影像处理系统，无人机能够通过获取影像的一些属性来对病害的内容进行判别，采用激光雷达中的三维云数据构建路桥三维的模型，并在立体模型当中，对一些检测到的异常状况进行标记，然后通过控制无人机，对路桥结构进行检测作业。在开展巡查时，不断的确认标记位置的病害状况，无人机将信息传递到路桥巡检的总系统当中，而巡检整个过程采用精细化的管理模式，并将一些路桥健康状况信息进行统计和上传，在无人机探测之后，系统会将这些信息与正常的路桥状况进行对比，以此来察觉当中病害所发生的位置和类型[2]。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆
三、无人机应用在路桥病害检测中的设计和实现
（一）对病害检测的设计
利用无人机对路桥病害进行检测时，运用多个部件模式和病害的检测方式，综合生成数据影像，其中多部件模型采用覆盖目标的根滤波器，采用高分辨率的部件滤波器组成，来描绘整体的检测对象特征，这样的谁家为了提高模型的综合能力，采用多元化的计算方式，来对图像梯度进行管理，让图像的像素特征具有较强的向量特点。无人机相机采用增稳云台进行固定和支撑，以此来提升拍摄的稳定性，同时在仰角和俯角均采用这样的固定云台进行控制面，对一些必要的图像拍摄时进行补光，然后将相机的图片进行编码传送到视频传输系统当中，然后再传输到地面站中。其次，对于路桥病害区域进行扫描和预测。针对不同病害模型进行检测，采用多部件的模型，对于复杂环境进行路桥病害的检测，能提升路桥病害检测水平。另外，在无人机发现障碍的正面轮廓雷达和激时光，便会进行有效的距离测算，而运算的原理是通过卡尔曼滤波扩展进行数据方面的筛选，这样便提升了数据和信息测算的准确率，而无人机的雷达和激光能够有效地筛选出数据，并将坐标数据转化成标准坐标值[3]。
激光雷达对于数据的管理，为了降低运算量，则会采用圆锥碰撞的避障技术，在实际飞行当中，无人机视觉每个障碍物的相对速度向量被定位，在碰撞圆锥当中，进而形成二维的圆锥，并在追踪路桥病害期间，无人机可能出现与障碍物撞击的现象。针对于这样的问题每个障碍物设定最小的间隔距离，一旦超过障碍物最小间距球面空间，无人机则会设定躲避，进而提升无人机飞行的安全性。无人机飞行的系统当中，采用PMW系统来控制飞行的距离，并对飞行的速度进行有效控制，以此来规划出最优的飞行路线。
（二）系统软件的实现
无人机系统软件是保障及飞行和对路桥病害检测重要的技术基础，无人机系统当中结合了数字高程模式，这样能增强无人机的高分辨率，同时，对于遥感摄影技术提供了重要的保障基础，并通过分析数据系统，制定出远景无人机飞行路线规划，采用远景拍摄来构建出所检测路桥项目三维立体模型，对路桥出现病害的部分和缺陷进行拍摄，并作为空间数据的基础，同时结合病害类型以及特点，对病害进行全方位的分析与识别，在实际识别过程当中，制定出巡检方案采用近景拍摄和远景拍摄，构建出无人机检测路桥三维模型，然后建设出路桥病害信息库，按照数据库中的信息制定一些日常维护的紧急措施，其中在巡检期间作业相对复杂而无人机在新的环境当中，需要完成自动选件，然后操作人员可按照手动进行操控，这样的方式能够覆盖无人机整个相机的目标行迹。在实际运行当中，无人机通过GPS和IMU记录其在整个环形过程当中周边环境拍摄图像信息，建立出同步的定位构图和电子地图，按照飞行路线进行设定，对一些障碍物进行躲避，然后完成自动返航的运行，在此期间无需人工进行干预[4]。
关于三维模型建设方面采用sift的方法，主要是在重建过程当中形成多个立体图像和模型，这些系统的构建需要无人机在飞行当中获取大量的影像，来提取相应的特征，通过系统的校正，裁剪和采样来整理信息，然后采用非线性的优化方式，对相机中的参数进行优化，这样能在很大程度上避免信息采集出现错误标定的现象。
结论
通过本文的论述得知，无人机应用在路桥病害检测当中能提升病害检测的效率，同时也能降低传统路桥病害检测过程当中危险系数和成本。无人机用在路桥病害当中的主要原理是通过对一些数据和图像的采集构成三维影像系统，通过与健康的路桥信息进行对比，完成对路桥病害类型和位置的确定。文章对于无人机应用在路桥病害检测设计和实现内容进行了分析，其中主要的内容便是对于信息的采集和飞行路线的规划内容进行探究。
参考文献
[1]彭瑶瑶,王思远,傅兴玉,等.无人机影像辅助下的路桥病害智能检测[J].测绘通报,2017(08):71-74.
[2]邹露鹏,范钟倩.微型无人机在公路桥梁养护检测工程中的应用[J].公路,2017(07):177-180.
[3]陶晓力,武建,杨坤.基于无人机视觉的桥梁裂缝检测[J].计算机技术与发展,2018.
[4]余鸿哲,彭飞,池瑜,等.针对路桥养护的无人机巡检信息管理软件系统[J].机电一体化,2018,24(06):46-51.
论文作者:刘佳
论文发表刊物:《基层建设》2019年第16期
论文发表时间:2019/9/11
标签：无人机论文; 病害论文; 对路论文; 用在论文; 系统论文; 模型论文; 障碍物论文; 《基层建设》2019年第16期论文;