1.一种用于建筑物外墙巡检的无人机应用方法,其特征在于:所述方法基于一种无人机设备,所述无人机设备包括动力系统、控制系统和传感器系统;所述动力系统包括电机(4)、桨叶(6)和电池(9);所述电机(4)设于机翼板(3)的四周端部,桨叶(6)与电机(4)相连接,电池(9)用于给所述电机供电;所述动力系统接收所述控制系统发送的飞行控制指令;所述控制系统包括机载电脑(2)、电调(5)和飞行控制器(7);所述机载电脑(2)安置于机翼板(3)的上方,电调(5)固定于固定减震板(11)上方,飞行控制器(7)设置在固定减震板(11)下方;所述方法包括下述步骤:(1)点云数据获取和预处理:基于三维激光扫描技术预先获取建筑物的高分辨率点云数据,运用平面拟合RANSAC算法对获取到的点云数据进行参数确定,拟合出所述建筑物外墙的主要平面;再通过精确的几何计算确定这各平面的形心,即中心点,将所述中心点将作为后续路径规划的关键节点;(2)墙面间的路径规划:基于已知的无人机初始起飞位置以及所述关键节点的坐标信息,在所述关键节点之间构建加权无向图,运用旅行商问题模型TSP中的最邻近算法,规划出无人机在建筑物外墙各墙面之间执行损伤巡检任务的最优飞行路径;(3)单个墙面内部的路径规划:首先采用均匀网格划分策略将每个所述建筑物外墙划分为等面积的若干区域,通过计算每个区域的质心来确定其中心点坐标;然后运用TSP算法对所述中心点坐标进行路径规划求解,得到无人机在单个墙面上的精细化扫描路径。
2.根据权利要求1所述的一种用于建筑物外墙巡检的无人机应用方法,其特征在于,所述传感器系统由深度相机(1)构成,所述深度相机(1)粘结在机载电脑(2)的上方,所述深度相机(1)包含立体红外传感器,红外激光发射器以及RGB彩色相机构成;所述深度相机基于立体视觉原理,由所述立体红外传感器捕捉图像后计算视差来获取深度信息,再将所述深度信息与彩色图像融合。
3.根据权利要求1所述的一种用于建筑物外墙巡检的无人机应用方法,其特征在于:步骤(1)中,所述平面拟合RANSAC算法,通过多次随机采样和平面方程模型拟合的迭代过程,每次迭代都会根据当前采样的子集计算一个模型,并评估其与整个数据集的拟合程度,不断优化模型。
4.根据权利要求3所述的一种用于建筑物外墙巡检的无人机应用方法,其特征在于:对所述平面拟合RANSAC算法进行设定次数的迭代,迭代公式如下:其中:N为迭代次数,p是期望的模型概率,ω是数据集中内点的比例,k是样本数量。
5.根据权利要求1所述的一种用于建筑物外墙巡检的无人机应用方法,其特征在于:所述步骤(2)中,在建筑物外墙各墙面之间执行损伤巡检任务的最优飞行路径通过以下方式得到:点P i 和点P j 之间的距离的计算公式如下:其中:d(P i ,P j )表示点和点之间的欧几里得距离,P i 表示路径规划关键节点点集中的第i个点,(x i ,y i ,z i )是该点在三维空间中的坐标,x i 、y i 、z i 分别表示点P i 在x轴、y轴、z轴上的坐标值;寻找最临近点的数学模型如下:其中,P near 表示找到的与目标点P t 最邻近的点,P-{P t }在除目标点P t 之外的点集。
6.根据权利要求1所述的一种用于建筑物外墙巡检的无人机应用方法,其特征在于:步骤(2)和(3)中,所述最邻近算法基于贪心策略,按顺序构建路径,从起始节点开始,每步选取最近未访问节点直至形成回路,最终得出最优解。