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龍圖騰網(wǎng)獲悉西北工業(yè)大學(xué)申請(qǐng)的專利一種大跨度橋梁的無(wú)人機(jī)定距檢測(cè)系統(tǒng)及方法獲國(guó)家發(fā)明授權(quán)專利權(quán)，本發(fā)明授權(quán)專利權(quán)由國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局授予，授權(quán)公告號(hào)為：CN115793691B 。

龍圖騰網(wǎng)通過(guò)國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局官網(wǎng)在2025-08-12發(fā)布的發(fā)明授權(quán)授權(quán)公告中獲悉：該發(fā)明授權(quán)的專利申請(qǐng)?zhí)?專利號(hào)為：202211565673.2，技術(shù)領(lǐng)域涉及：G05D1/46；該發(fā)明授權(quán)一種大跨度橋梁的無(wú)人機(jī)定距檢測(cè)系統(tǒng)及方法是由張夷齋;楊奇磊;黃攀峰;張帆;劉正雄;姬文鵬;閆雨晨設(shè)計(jì)研發(fā)完成，并于2022-12-07向國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局提交的專利申請(qǐng)。

本一種大跨度橋梁的無(wú)人機(jī)定距檢測(cè)系統(tǒng)及方法在說(shuō)明書(shū)摘要公布了：本發(fā)明屬于大跨度橋梁檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種大跨度橋梁的無(wú)人機(jī)定距檢測(cè)系統(tǒng)及方法，解決了現(xiàn)有橋梁檢測(cè)無(wú)人機(jī)系統(tǒng)對(duì)于橋梁檢測(cè)時(shí)，保持近距離定距飛行存在難度，對(duì)于橋梁上空間狹小的部位無(wú)人機(jī)無(wú)法抵近，進(jìn)而拍攝的圖像不清晰，造成裂縫識(shí)別準(zhǔn)確率降低的問(wèn)題。該檢測(cè)系統(tǒng)包括無(wú)人機(jī)本體及無(wú)人機(jī)飛控系統(tǒng)；其特殊在于：還包括可升降云臺(tái)、相機(jī)、測(cè)距設(shè)備及機(jī)載計(jì)算機(jī)；可升降云臺(tái)包括升降組件和無(wú)人機(jī)云臺(tái)；升降組件的固定端固定安裝在無(wú)人機(jī)本體的上表面，升降組件的自由端連接無(wú)人機(jī)云臺(tái)；相機(jī)安裝在無(wú)人機(jī)云臺(tái)上；測(cè)距設(shè)備安裝在相機(jī)上；機(jī)載計(jì)算機(jī)與升降組件、云臺(tái)舵機(jī)、相機(jī)、測(cè)距設(shè)備分別連接；機(jī)載計(jì)算機(jī)內(nèi)部集成有定高控制器。

本發(fā)明授權(quán)一種大跨度橋梁的無(wú)人機(jī)定距檢測(cè)系統(tǒng)及方法在權(quán)利要求書(shū)中公布了：1.一種大跨度橋梁的無(wú)人機(jī)定距檢測(cè)系統(tǒng)，包括無(wú)人機(jī)本體1以及無(wú)人機(jī)飛控系統(tǒng)；所述無(wú)人機(jī)飛控系統(tǒng)用于控制無(wú)人機(jī)本體1的飛行；其特征在于： 還包括可升降云臺(tái)2、相機(jī)3、測(cè)距設(shè)備4以及機(jī)載計(jì)算機(jī)5； 所述可升降云臺(tái)2包括升降組件和無(wú)人機(jī)云臺(tái)； 所述升降組件的固定端固定安裝在無(wú)人機(jī)本體1的上表面，升降組件的自由端連接所述無(wú)人機(jī)云臺(tái)，所述升降組件用于實(shí)現(xiàn)無(wú)人機(jī)云臺(tái)的升降； 所述相機(jī)3安裝在無(wú)人機(jī)云臺(tái)上； 所述測(cè)距設(shè)備4安裝在相機(jī)3上，用于實(shí)時(shí)測(cè)量相機(jī)3到橋梁待檢測(cè)表面的距離，并將該距離信息傳入給機(jī)載計(jì)算機(jī)5； 所述機(jī)載計(jì)算機(jī)5與升降組件、無(wú)人機(jī)云臺(tái)的云臺(tái)舵機(jī)、相機(jī)3、測(cè)距設(shè)備4分別連接，用于分別控制升降組件的升降，無(wú)人機(jī)云臺(tái)的位姿，相機(jī)3的開(kāi)關(guān)、拍攝及保存照片，測(cè)距設(shè)備4的實(shí)時(shí)測(cè)距、接收測(cè)距設(shè)備4傳入的距離信息以及將該距離信息傳輸給無(wú)人機(jī)飛控系統(tǒng)；所述機(jī)載計(jì)算機(jī)5內(nèi)部集成有定高控制器；所述機(jī)載計(jì)算機(jī)5上設(shè)置有與無(wú)人機(jī)飛控系統(tǒng)之間進(jìn)行通信的通信接口；所述定高控制器用于在確保相機(jī)3到橋梁待檢測(cè)表面之間維持固定距離的前提下，計(jì)算無(wú)人機(jī)本體1的控制輸入量，并通過(guò)所述通信接口將該控制輸入量傳輸給無(wú)人機(jī)飛控系統(tǒng)，通過(guò)無(wú)人機(jī)飛控系統(tǒng)控制無(wú)人機(jī)本體1保持定距飛行； 所述定高控制器為在假定無(wú)人機(jī)本體1進(jìn)行定姿飛行，且與橋梁待檢測(cè)表面保持平行飛行，僅考慮無(wú)人機(jī)本體1位置的條件下，設(shè)計(jì)的基于滑模控制的定高控制器； 所述基于滑模控制的定高控制器的計(jì)算過(guò)程包括以下步驟： 步驟A：建立無(wú)人機(jī)本體1的位置動(dòng)力學(xué)模型； 無(wú)人機(jī)本體1的位置動(dòng)力學(xué)模型如下式[1]所示： 式[1]中：U表示無(wú)人機(jī)本體1產(chǎn)生的升力；Φ、Ψ、θ分別表示無(wú)人機(jī)本體1的滾轉(zhuǎn)角、偏航角、俯仰角；y、z表示無(wú)人機(jī)本體1在橫向、縱向、豎直方向三個(gè)方向上的位置；m表示無(wú)人機(jī)本體1的質(zhì)量；g表示重力加速度； 步驟B：依據(jù)步驟A中建立的無(wú)人機(jī)本體1的位置動(dòng)力學(xué)模型，求得無(wú)人機(jī)本體1在豎直方向上的位置狀態(tài)方程； 無(wú)人機(jī)本體1在豎直方向上的位置狀態(tài)方程如下式[2]所示： 令由所述式[2]可得下式[3]： 步驟C：依據(jù)步驟B中求得的無(wú)人機(jī)本體1在豎直方向上的位置狀態(tài)方程，定義預(yù)期的無(wú)人機(jī)本體1飛行高度與無(wú)人機(jī)本體1在豎直方向上的位置的實(shí)際高度之間的誤差； 定義預(yù)期的無(wú)人機(jī)本體1飛行高度與無(wú)人機(jī)本體1在豎直方向上的位置的實(shí)際高度之間的誤差如下式[4]所示： 式[4]中：表示預(yù)期的無(wú)人機(jī)本體1飛行高度；假設(shè)橋梁待檢測(cè)表面距離地面的高度為h，所述相機(jī)3到橋梁待檢測(cè)表面之間應(yīng)維持的固定距離為d，升降組件伸出的高度為l，當(dāng)升降組件未伸出時(shí)，l＝0，則按下式[5]計(jì)算： 步驟D：依據(jù)步驟C中定義的誤差，設(shè)計(jì)滑模面，并對(duì)設(shè)計(jì)的滑模面進(jìn)行求導(dǎo)； 設(shè)計(jì)滑模面如下式[6]所示： 式[6]中：s表示滑模面；c為常數(shù)且c0； 對(duì)s求導(dǎo)，并依據(jù)所述式[3]和式[4]得下式[7]： 步驟E：設(shè)計(jì)滑模面的趨近律； 設(shè)計(jì)滑模面的趨近律如下式[8]所示： 式[8]中：ε、r為常數(shù)，且ε0，r0；sgns表示s的符號(hào)函數(shù)； 步驟F：依據(jù)步驟D中對(duì)設(shè)計(jì)的滑模面進(jìn)行求導(dǎo)的求導(dǎo)結(jié)果和步驟E中設(shè)計(jì)的滑模面的趨近律，計(jì)算無(wú)人機(jī)本體1的控制輸入量，即無(wú)人機(jī)本體1產(chǎn)生的升力； 結(jié)合所述式[7]和式[8]，得出無(wú)人機(jī)本體1產(chǎn)生的升力如下式[9]所示：

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