面向深地工程全生命周期的无人机智能巡检技术：现状、挑战与发展方向

摘要

相较浅部工程，深地工程处于高地应力、高地温和高渗压等复杂耦合地质环境中，且工程地质活动作用下呈现长期动态演变特征，致使工程灾害频率高、能级大、控制难，并贯穿勘察、建造、运维、治理四阶段，亟需建立覆盖深地工程全生命周期的综合巡检体系.在此背景下，无人机(UAV)凭借三维机动优势，结合环境感知、定位建图、飞行控制等技术，可构建深地工程安全、质量与成本综合管控的智能方案.基于此，本文系统综述了面向深地工程的无人机智能巡检技术研究现状，总结如下：系统性地利用无人机智能巡检系统执行5类任务，即建模与地质分析、结构健康监测、环境监测、生产进度监控及应急响应，并梳理了“成像域-三维域-时序域”数据处理框架，通过域内处理与跨域融合，将原始数据转化为可用于工程决策的状态指标与风险分级；确立了环境因子驱动的传感配置逻辑，并总结了从时空对齐、数据清洗到质量评估的完整预处理链条，为无人机智能巡检系统在退化环境中保持稳定感知奠定了坚实基础；强调无人机定位建图的可靠性依赖于具备退化自诊断与全局一致性维护能力的全链路技术体系，需在配准、里程计、回环检测与后端优化中嵌入鲁棒性设计，并融合几何与语义信息以抑制漂移与误匹配；系统梳理了从宏观路径搜索到微观实时避障的多种技术路径，指出成功的规划系统需深度融合环境不确定性、动力学约束与任务语义.基于对当前技术壁垒的洞察，本文进一步围绕“平台传感-定位建图-规划避障-智能算法-计算协同-通信能源”提出具体技术发展方向，以期通过多技术链协同突破，推动深地工程全自主智能巡检范式的应用与拓展.

关键词

深地工程 / 无人机智能巡检 / 多源融合 / 定位建图 / 规划避障