一 方案概述
1.1
方案背景
高速公路是国家干线交通体系的重要组成部分,是支撑国民经济发展和群众出行的关键基础设施。随着交通流量不断攀高,车速不断提升,高速公路的安全巡检和高效维护显得尤为重要。当前,高速公路巡检内容主要包括:一是对路容路貌的全面巡视;二是对养护施工现场的安全规范检查;三是对路面病害等隐患的发现与记录;四是对桥梁、边坡等重点路段和关键节点的专项检查。巡检形式分为日常巡检、特殊天气巡检和应急巡检,频率高、任务重。
传统人工巡检方式存在劳动强度大、效率低、覆盖范围有限等问题。视频监控虽然普及,但受限于布点稀疏、设备故障率高和施工干扰,常出现监控盲区,无法实现对全路段、全天候的动态掌控,一旦发生交通事故、拥堵或突发灾情,信息传递滞后、现场响应慢,严重影响应急决策与处置效率。
近年来,随着无人机技术的快速发展,其在交通巡检领域展现出巨大潜力。中型垂直起降固定翼无人机集飞行灵活性与续航能力于一体,兼具固定翼航时长、覆盖广和多旋翼起降方便的优势。配备双光吊舱、高清图传系统和多传感器,可实现全视角、多角度、远距离的实时监控与取证,大幅提升巡检效率与应急响应速度。无人机操作便捷,单人即可完成任务,适用于日常巡检、夜间巡查、恶劣天气巡航及突发事件快速响应等多场景,突破地形限制,不依赖道路条件,全天候执行任务,极大增强了高速公路的智能化监管与应急保障能力。基于中型垂直起降固定翼无人机的公路巡检解决方案,正为构建高效、安全、智能的公路管理体系提供强有力支撑。
1.2
中型垂直起降固定翼无人机优势
中型垂直起降固定翼无人机具备长航时、大载重的优势,可同时搭载航摄相机、光电吊舱、激光雷达等多种任务载荷,高效实现大范围、高质量、多元化的低空数据采集,显著提升高速公路巡检的信息化与智能化水平。通过搭载机载卫星通信设备,可进一步突破传统遥测和数据链路的物理限制,具备超远距离、全天候、抗遮挡、强抗干扰等显著优势,可在数百公里范围内实现稳定、实时控制与数据传输,确保指挥中心第一时间掌握现场动态,极大拓展了其作业边界,为交通巡察、病害检测、突发事件响应等任务提供有力支撑,显著提升高速公路巡检的实战能力与应急响应效率。
二 应用模式
V1系统配置包括基础版、巡察版及卫通版,整体采用内置载荷与外挂载荷舱相结合的设计方式,适应多样化任务需求。系统配置涵盖航测遥感任务载荷舱、视频巡检光电吊舱、应急任务载荷舱、拓展任务载荷舱及物流任务载荷舱,全部采用模块化设计,具备灵活更换与多载荷搭载能力,显著提升了任务适应性与作业效率。
V1不同载荷舱挂载设计
通过搭载机载卫星通信系统与高性能光电吊舱,结合先进的机载AI智能图像算法,V1系统能够有效突破传统通信距离限制及地形遮挡带来的障碍,实现远距离、跨区域的实时图像识别和传输,完成目标检测识别、目标提取分割、OCR文本识别以及两期图像变化检测等任务,特别适用于复杂环境下的路网管理、桥梁边坡等特殊路段巡检。航测遥感载荷具备快速、广域的地表信息获取能力,可高效完成公路沿线及周边区域的地质灾害隐患排查,为灾害预警和风险评估提供有力支持。此外,系统可结合应急通信载荷及物流任务载荷舱,灵活执行应急通信保障与物资空投任务,在突发事件中具备快速响应与多场景适应能力;V1系统集成度高、功能配置全面,具备“察、防、通、运”一体化任务能力,是道路巡检、灾害应对及综合任务执行的有力工具。
2.1
目标检测及跟踪
2.2
目标分割
2.3
OCR识别
2.4
变化检测
时间A
时间B
左右滑动查看变化检测效果
三 应用场景
3.1
路网管理
1) 病害识别
2 )垃圾识别
3) 遮挡识别
4)拥堵识别
5)交通设施识别
3.2
桥梁巡检
3.3
边坡巡检
3.4
地质灾害排查
3.5
应急通信
3.6
应急物资投送
四 产品介绍
4.1
系统概述
飞马机器人自成立以来一直在致力于无人机系统的研发、生产及应用场景开发,先后推出了行业首款全自动起降的固定翼无人机,首款具备精准地形跟随飞行的工业级旋翼无人机,首款长航时工业级轻型多旋翼无人机,首款具备电池、载荷互换的工业级垂直起降固定翼无人机及多旋翼无人机系统,首款集任务规划、飞行控制、数据处理、数据展示、维护管理为一体的软件系统;产品广泛应用于国土测绘、灾害应急、数字城市、遥感监测、巡视巡察等领域;为进一步满足市场需求,推出行业首款参照适航标准设计、研发、生产的新一代中型垂直起降固定翼无人机——飞马智能航测/遥感/巡察/应急指挥/物流运输系统V1。
V1采用混合动力设计、翼身融合的气动布局,具备大载重、长航时作业能力,最大任务载重可达40公斤,最大续航时间可达10小时;V1垂直起降动力系统采用8旋翼布局,推进系统采用航空发动机,标配轻量化设计的一体化发电及机载智能供电、分电系统,供电功率可达1000W,提供机载设备供电的同时可为动力电池实时充电,充分保障飞行安全,配备自主研发的基于高强度复合材料+软体油囊设计的防爆油箱及可调的油路供阻系统,进一步提升飞行可靠性;V1飞控系统采用双路热备份设计,两套飞控均采用独立集成并独立供电,通过机载总线网络实现实时数据共享,标配激光雷达、视觉相机、高精度惯导、双差分板卡,采用多传感器融合导航算法,确保飞行安全的同时满足复杂环境的作业能力。
V1采用分体式任务载荷舱设计,具备航测遥感、巡视巡察、应急通信、物流运输及拓展载荷应用能力,业务模式支持产品销售、运维服务、航飞服务、租赁服务及合作运营,灵活满足客户不同场景、不同模式的任务需求,全方位保障用户飞行安全,让飞行更有价值。
V1结构示意图
4.2
系统特点
1)高性能启发一体航空发动机
选用了水平对置双缸二冲程电喷启发一体式发动机,具备适应高海拔、高温、严寒及恶劣天气的全天候作业能力。机载高功率发电机提供超过1000W的供电能力,能够充分保障多系统同时并发工作的需求。在飞行过程中,发电机可以实时为主动力电池充电,提升能源利用效率,确保无人机在极端环境下的安全降落。
2)防爆航空油箱
采用了“薄壁软油箱+复材外壳”的形式。内置软油箱主体由合成橡胶和高强度织物组成,具有良好的韧性和抗冲击性能;油箱内部填充聚氨酯海绵,具有抑爆防火的功能;复材外壳采用凯夫拉材质,外壳底部填充EVA海绵,使得油箱整体具备耐坠的特点,提升了油箱的整体安全性能。
3)可调节供油管路系统
采用集成化模块设计,便于维护;采用高性能油泵,确保供油正常;设有燃油压力调节器,确保供给发动机的燃油压力符合需求;油路设置自密封快拆接头,确保燃油不会泄漏,更换拆卸方便;放油口方便快捷,可靠性高,不易误操作。
4)机载总线系统
设计机载低速总线和机载高速总线。低速总线采用CAN通信,负责飞控系统与机载传感系统、动力系统、监控系统的通讯;机载高速总线采用以太网通信,主要承担机载SLAM导航系统、GNSS导航系统、任务载荷等系统的通信任务。
5)高密度智能电池
配备大容量高能量高密度智能电池,可满足真高600米垂直起飞、飞行转换、降落全流程并保证降落时垂起动力的冗余推重比,有效保证降落安全、抗风性能。适应高山峡谷等复杂地形的起飞,确保各项任务的快速、高效执行。
6)双飞控系统
飞控系统采用双路热备份设计,双路飞控可以同时与飞机传感器、舵机、电调等通信,并实时监控飞行状态。主飞控集成飞控仲裁单元,当飞控仲裁单元监控到主飞控异常时,立即通知备用飞控接管控制,完成紧急返航,提升飞机安全系数。
7)多传感器融合导航
基于SLAM耦合算法,实现工业相机、激光雷达、惯性导航、GNSS模块等多传感器融合感知,突破传统单一传感器安全局限性。当GNSS失效时,依靠雷达、相机、惯导紧耦合系统输出位姿,经过对齐变换后得到当前全局位姿,实现导航控制,防止信号劫持。
8)高性能动力系统
旋翼系统具备超强满载冗余推力,在标准电压下可实现2.5倍以上的推重比,即使在3000米高海拔起飞,仍能保持2倍推重比,具备卓越的起降能力及抗风能力。
9)机载电源管理系统
整机供电系统参照航空机载电源标准设计,集成合路电路、发电系统、整流稳压系统、备份电池、电源管理系统,支持地面辅助调试电源。按照航空标准定义高优先级机载用电设备,采用程控电源方案保证供电需求,同时可实时监测整机电源系统状态。
10)隔离式航电供电系统
航电系统采用隔离式供电方案,通过电气隔离保证机载航电系统,如飞行控制系统、导航系统、通信链路等关键系统的电源稳定,防止电源波动时对其产生影响,保证设备稳定运行。供电系统集成输入、输出电压监测,电流监测、温度监测及控制等功能,实时监控电源运行状态,可进一步保证供电系统、用电设备的稳定运行。
11)冗余空速管系统
整机配备三套独立的空速测量系统,通过风洞试验测得不同迎角、偏航角下的修正值,保证测量精度。机头空速管具备温度自闭环监控及电加热功能,能够更好适应各种复杂环境。空速管测量系统冗余设计配合控制算法应用逻辑,能够更好的发挥系统优势,确保各种作业环境下测得高可靠性的飞机空速值。
12)机翼防冰
机翼前缘采用IPN共混技术喷涂的防冰纳米材料,在确保机翼表面疏水性的同时,显著提高了致密性、表层硬度、耐沾污性等,降低冰粘附着力,使无人机在极地高寒环境下飞行具有良好的防冰效果。
13)通信链路加密
通讯链路采用软件+硬件加密方式,确保数据通信的安全性。
14)一体化地面站
高集成一体化地面站,集任务规划、实时视频推流、无人机姿态与载荷远程监控于一体,标配4块高亮屏,内置工业级PC系统和RK3588双系统,提供双电源开关和一键急停等安全保障,确保操作便捷与任务安全。
4.3
系统参数
随着飞马智能航测/遥感/巡察/应急指挥/物流运输系统V1投入市场和运营,飞马机器人将进一步依托该中型无人机打造辐射全国的V1业务合作运营载体,着力升级“全国低空数据运营服务平台”,在航测遥感、巡察巡检、应急救援、飞机租赁等服务板块持续与行业用户融荣合作、互促互进。
深圳飞马机器人科技有限公司,由IT、无人机领域高管及资深专家联合创办,致力于民用超小型无人机系统的研发、生产及销售。
公司成立于2015年2月,注册资金6300万。
北京、深圳均设研发中心,近10年的无人机行业、技术积累,结合IT领域产品设计、工业化制造经验,飞马机器人致力于为客户提供便捷易用的工业级无人机及创新的消费类无人机产品。
飞马秉承创新、价值、诚信的核心价值观,为客户提供极佳使用体验、安全、技术领先的无人机产品,志在成为全球无人机行业的领导者。
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