中大新聞網(wǎng)訊（通訊員諸葛盛）無(wú)人機(jī)集群可抵近觀(guān)測(cè)大范圍場(chǎng)景，實(shí)現(xiàn)多視角和大時(shí)空范圍覆蓋，在大型結(jié)構(gòu)和多目標(biāo)觀(guān)測(cè)方面具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。傳統(tǒng)的無(wú)人機(jī)測(cè)繪技術(shù)的測(cè)量精度受限于無(wú)人機(jī)自身的定位精度，在現(xiàn)有的技術(shù)手段下對(duì)目標(biāo)觀(guān)測(cè)精度只能達(dá)到厘米級(jí)。針對(duì)這一技術(shù)瓶頸，中山大學(xué)航空航天學(xué)院張小虎教授團(tuán)隊(duì)提出了一種基于主動(dòng)式動(dòng)態(tài)基準(zhǔn)的高精度無(wú)人機(jī)集群觀(guān)測(cè)技術(shù)，使無(wú)人機(jī)集群針對(duì)大尺度目標(biāo)的測(cè)量精度達(dá)到了毫米級(jí)。
該技術(shù)已在大跨度橋梁撓度測(cè)量中得到驗(yàn)證。橋梁撓度測(cè)量是橋梁運(yùn)營(yíng)期間結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)的重要研究?jī)?nèi)容之一，可用于評(píng)估橋梁振動(dòng)模態(tài)、負(fù)載情況以及潛在的結(jié)構(gòu)危險(xiǎn)。無(wú)人機(jī)集群測(cè)量橋梁撓度原理如圖1所示，搭載激光器的無(wú)人機(jī)將共面激光束投射至橋墩與橋梁待測(cè)部位建立觀(guān)測(cè)基準(zhǔn)，觀(guān)測(cè)集群中的各無(wú)人機(jī)抵近觀(guān)測(cè)其視場(chǎng)內(nèi)的激光點(diǎn)與橋梁局部特征，進(jìn)一步，提取出激光光斑與橋梁特征點(diǎn)的圖像坐標(biāo)，基于建立的觀(guān)測(cè)基準(zhǔn)以及激光光斑相對(duì)橋梁局部特征點(diǎn)的坐標(biāo)，修正觀(guān)測(cè)集群中的各無(wú)人機(jī)的位姿擾動(dòng)誤差，最后估計(jì)得到橋梁的動(dòng)態(tài)撓度值。此方法經(jīng)實(shí)驗(yàn)室條件下模擬橋梁驗(yàn)證，測(cè)量結(jié)果均方根誤差(RMSE）小于0.5mm，并于2020年在貴州省遵義市桐梓縣土地廟二號(hào)大橋展開(kāi)實(shí)際橋梁測(cè)量實(shí)驗(yàn)探討了該方法在實(shí)際應(yīng)用中的可行性（圖2）。
圖1 無(wú)人機(jī)集群測(cè)量橋梁撓度原理
圖2 實(shí)際橋梁撓度測(cè)量場(chǎng)景與集群無(wú)人機(jī)視覺(jué)影像
研究成果“Non-contact Deflection Measurement for Bridge through a Multi-UAVs System”已在工程技術(shù)領(lǐng)域頂級(jí)期刊COMPUTER-AIDED CIVIL AND INFRASTRUCTURE ENGINEERING（中科院一區(qū)，IF=11.775）上發(fā)表。此工作由中山大學(xué)獨(dú)立完成，航空航天學(xué)院為第一單位，航空航天學(xué)院博士生諸葛盛為第一作者，張小虎教授為通訊作者。該研究在國(guó)家自然科學(xué)基金（U1734208）支持下展開(kāi)。
