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一种基于无人机测量弧垂的方法及系统

阅读:806发布:2020-05-11

专利汇可以提供一种基于无人机测量弧垂的方法及系统专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 实施例 公开了一种基于无人机测量弧垂的方法及系统,其方法包括:基于无人机的 起飞 状态分别获取小号杆塔线路悬垂点A、大号杆塔线路悬垂点B及位于A和B之间 导线 上任意一点C所处的 位置 信息,所述位置信息包括 水 平坐标点和垂直坐标点;基于悬垂点A、悬垂点B和C点的位置信息建立空间曲线路函数和空间直线路函数,获取悬垂点A和悬垂点B之间的导线曲线路和导线直线路;计算出所述导线曲线路和所述导线直线路之间的最远距离,所述最远距离为线路弧垂F。本发明实施例通过无人机采集线路悬垂点的位置信息来测量线路弧垂,提高了弧垂测量 精度 与巡检作业效率,降低巡检 风 险和成本。,下面是一种基于无人机测量弧垂的方法及系统专利的具体信息内容。

1.一种基于无人机测量弧垂的方法,其特征在于,包括如下步骤:
基于无人机的起飞状态获取小号杆塔线路悬垂点A所处的第二位置信息,所述第二位置信息包括第二平坐标点和第二垂直坐标点;
基于无人机的起飞状态获取大号杆塔线路悬垂点B所处的第三位置信息,所述第三位置信息包括第三水平坐标点和第三垂直坐标点;
基于无人机的起飞状态获取位于A和B之间导线上任意一点C所处的第四位置信息,所述第四位置信息包括第四水平坐标点和第四垂直坐标点;
基于第二位置信息、第三位置信息和第四位置信息建立空间曲线路函数和空间直线路函数,并基于空间曲线路函数获取A和B之间的导线曲线路,并基于空间直线路函数获取A和B之间的导线直线路;
基于所述导线曲线路和所述导线直线路计算出所述导线直线路与所述导线曲线路之间的最远距离,所述最远距离为线路弧垂F。
2.如权利要求1所述的基于无人机测量弧垂的方法,其特征在于,所述方法还包括:
基于无人机的起飞状态获取起飞点所处的第一位置信息,所述第一位置信息包括第一水平坐标点和第一垂直坐标点。
3.如权利要求2所述的基于无人机测量弧垂的方法,其特征在于,所述基于无人机的起飞状态获取起飞点所处的第一位置信息包括:
基于无人机的起飞状态获取起飞点的GPS信息,并以所述起飞点的GPS信息建立起相应的参考点,所述参考点包括水平坐标参考点和垂直坐标参考点。
4.如权利要求3所述的基于无人机测量弧垂的方法,其特征在于,所述基于无人机的起飞状态获取小号杆塔线路悬垂点A所处的第二位置信息包括:
在控制无人机起飞至临近所述小号杆塔线路悬垂点A时,基于无人机上内置的激光雷达驱动程序控制激光雷达对无人机周围进行扫描,获取小号杆塔线路悬垂点A周围的点数据;
对所述小号杆塔线路悬垂点A周围的点云数据进行分析,获取到小号杆塔线路悬垂点A与所述无人机的相对位置A;
基于所述相对位置A和无人机当前所处的GPS信息获取到所述小号杆塔线路悬垂点A的GPS信息;
基于所述小号杆塔线路悬垂点A的GPS信息和所述起飞点的GPS信息建立起的参考点获取到第二位置信息。
5.如权利要求4所述的基于无人机测量弧垂的方法,其特征在于,所述基于无人机的起飞状态获取大号杆塔线路悬垂点B所处的第三位置信息包括:
在控制无人机起飞临近至所述大号杆塔线路悬垂点B时,基于无人机上内置的激光雷达驱动程序控制激光雷达对无人机周围进行扫描,获取大号杆塔线路悬垂点B周围的点云数据;
对所述大号杆塔线路悬垂点B周围的点云数据进行分析,获取到大号杆塔线路悬垂点B与所述无人机的相对位置B;
基于所述相对位置B和无人机当前所处的GPS信息获取到所述大号杆塔线路悬垂点B的GPS信息;
基于所述大号杆塔线路悬垂点B的GPS信息和所述起飞点的GPS信息建立起的参考点获取到第三位置信息。
6.如权利要求5所述的基于无人机测量弧垂的方法,其特征在于,所述基于无人机的起飞状态获取位于A和B之间导线上任意一点C所处的第四位置信息包括:
在控制无人机起飞临近至所述任意一点C时,基于无人机上内置的激光雷达驱动程序控制激光雷达对无人机周围进行扫描,获取任意一点C周围的点云数据;
对所述任意一点C周围的点云数据进行分析,获取到任意一点C与所述无人机的相对位置C;
基于所述相对位置C和无人机当前所处的GPS信息获取到所述任意一点C的GPS信息;
基于所述任意一点C的GPS信息和所述起飞点的GPS信息建立起的参考点获取到第四位置信息。
7.如权利要求6所述的基于无人机测量弧垂的方法,其特征在于,所述空间曲线路函数公式为:
y1=ax2+bx+c1
其中,在二维空间(x,y1)中,c1为所述空间曲线路到无人机起飞参考点相对于起飞水平线的垂直距离。
8.如权利要求7所述的基于无人机测量弧垂的方法,其特征在于,所述空间直线路函数为:
y2=kx+c2
其中,在二维空间(x,y2)中,k为所述空间直线路的斜率,c2为所述空间直线路到无人机起飞参考点相对于起飞水平线的垂直距离。
9.如权利要求8所述的基于无人机测量弧垂的方法,其特征在于,所述线路弧垂距离的表达式为:
F=(kx+c2)-(ax2+bx+c1)
其中,F表示线路弧垂距离。
10.一种基于无人机测量弧垂的系统,其特征在于,所述系统包括:
位置获取模,用于基于无人机的起飞状态获取小号杆塔线路悬垂点A所处的第二位置信息,所述第二位置信息包括第二水平坐标点和第二垂直坐标点;基于无人机的起飞状态获取大号杆塔线路悬垂点B所处的第三位置信息,所述第三位置信息包括第三水平坐标点和第三垂直坐标点;基于无人机的起飞状态获取位于A和B之间导线上任意一点C所处的第四位置信息,所述第四位置信息包括第四水平坐标点和第四垂直坐标点;
数据处理模块,用于基于第二位置信息、第三位置信息和第四位置信息建立空间曲线路函数和空间直线路函数,并基于空间曲线路函数获取A和B之间的导线曲线路,并基于空间直线路函数获取A和B之间的导线直线路;
弧垂测量模块,用于基于所述导线曲线路和所述导线直线路计算出所述导线直线路与所述导线曲线路之间的最远距离,所述最远距离为线路弧垂F。

说明书全文

一种基于无人机测量弧垂的方法及系统

技术领域

[0001] 本发明涉及电技术领域,尤其涉及一种基于无人机测量弧垂的方法及系统。

背景技术

[0002] 随着电网建设的快速发展,新建的输电线路越来越多,特别是特高塔输电线路和跨区域联网输电线路等工程建设规模大,使得输电线路穿越高山、大江、大河、高海拔地区、长期大雾地区、无人区等,工施工条件越来复杂,施工难度越来越大,高压架空输电线路的弧垂是线路设计、施工、运行的主要指标,关系到线路安全运行。
[0003] 目前,国内在输电线路施工验收时,输电线路线路弧垂测量是工程质量的一项重要指标。目前输电线路弧垂测量主要是借助经纬仪/全站仪等仪器和工具,在档端、档外、档内、档侧,通过几何的方法进行测量。采用经纬仪/全站仪进行测量存在几大劣势:
[0004] 一、对中整平等操作不方面,针对恶劣环境下测量难度极大;
[0005] 二、针对大档距因距离太远经纬仪在对焦返回,无法进行测量;
[0006] 三、测量的数据无法自动读取,需要工作人员进行笔纸记录,然后计算机计算,工作效率低。
[0007] 因此需要研究一种优于经纬仪/全站仪等的仪器工具的测量方式,即一种基于无人机测量弧垂的方法及系统。

发明内容

[0008] 本发明的目的在于克服现有技术的不足,本发明提供了一种基于无人机测量弧垂的方法,将现代GPS卫星定位技术与计算机通信领域结合应用,为架空输电线路施工过程中的弧垂观测提供了新的有利手段,解决了工程施工的实际困难。
[0009] 为了解决上述问题,本发明提出了一种基于无人机测量弧垂的方法,其中,所述方法包括:
[0010] 基于无人机的起飞状态获取小号杆塔线路悬垂点A所处的第二位置信息,所述第二位置信息包括第二平坐标点和第二垂直坐标点;
[0011] 基于无人机的起飞状态获取大号杆塔线路悬垂点B所处的第三位置信息,所述第三位置信息包括第三水平坐标点和第三垂直坐标点;
[0012] 基于无人机的起飞状态获取位于A和B之间导线上任意一点C所处的第四位置信息,所述第四位置信息包括第四水平坐标点和第四垂直坐标点;
[0013] 基于第二位置信息、第三位置信息和第四位置信息建立空间曲线路函数和空间直线路函数,并基于空间曲线路函数获取A和B之间的导线曲线路,并基于空间直线路函数获取A和B之间的导线直线路;
[0014] 基于所述导线曲线路和所述导线直线路计算出所述导线直线路与所述导线曲线路之间的最远距离,所述最远距离为线路弧垂F。
[0015] 所述方法还包括:
[0016] 基于无人机的起飞状态获取起飞点所处的第一位置信息,所述第一位置信息包括第一水平坐标点和第一垂直坐标点。
[0017] 所述基于无人机的起飞状态获取起飞点所处的第一位置信息包括:
[0018] 基于无人机的起飞状态获取起飞点的GPS信息,并以所述起飞点的GPS信息建立起相应的参考点,所述参考点包括水平坐标参考点和垂直坐标参考点。
[0019] 所述基于无人机的起飞状态获取小号杆塔线路悬垂点A所处的第二位置信息包括:
[0020] 在控制无人机起飞至临近所述小号杆塔线路悬垂点A时,基于无人机上内置的激光雷达驱动程序控制激光雷达对无人机周围进行扫描,获取小号杆塔线路悬垂点A周围的点数据;
[0021] 对所述小号杆塔线路悬垂点A周围的点云数据进行分析,获取到小号杆塔线路悬垂点A与所述无人机的相对位置A;
[0022] 基于所述相对位置A和无人机当前所处的GPS信息获取到所述小号杆塔线路悬垂点A的GPS信息;
[0023] 基于所述小号杆塔线路悬垂点A的GPS信息和所述起飞点的GPS信息建立起的参考点获取到第二位置信息。
[0024] 所述基于无人机的起飞状态获取大号杆塔线路悬垂点B所处的第三位置信息包括:
[0025] 在控制无人机起飞临近至所述大号杆塔线路悬垂点B时,基于无人机上内置的激光雷达驱动程序控制激光雷达对无人机周围进行扫描,获取大号杆塔线路悬垂点B周围的点云数据;
[0026] 对所述大号杆塔线路悬垂点B周围的点云数据进行分析,获取到大号杆塔线路悬垂点B与所述无人机的相对位置B;
[0027] 基于所述相对位置B和无人机当前所处的GPS信息获取到所述大号杆塔线路悬垂点B的GPS信息;
[0028] 基于所述大号杆塔线路悬垂点B的GPS信息和所述起飞点的GPS信息建立起的参考点获取到第三位置信息。
[0029] 所述基于无人机的起飞状态获取位于A和B之间导线上任意一点C所处的第四位置信息包括:
[0030] 在控制无人机起飞临近至所述任意一点C时,基于无人机上内置的激光雷达驱动程序控制激光雷达对无人机周围进行扫描,获取任意一点C周围的点云数据;
[0031] 对所述任意一点C周围的点云数据进行分析,获取到任意一点C与所述无人机的相对位置C;
[0032] 基于所述相对位置C和无人机当前所处的GPS信息获取到所述任意一点C的GPS信息;
[0033] 基于所述任意一点C的GPS信息和所述起飞点的GPS信息建立起的参考点获取到第四位置信息。
[0034] 所述空间曲线路函数公式为:
[0035] y1=ax2+bx+c1
[0036] 其中,在二维空间(x,y1)中,c1为所述空间曲线路到无人机起飞参考点相对于起飞水平线的垂直距离。
[0037] 所述空间直线路函数为:
[0038] y2=kx+c2
[0039] 其中,在二维空间(x,y2)中,k为所述空间直线路的斜率,c2为所述空间直线路到无人机起飞参考点相对于起飞水平线的垂直距离。
[0040] 所述线路弧垂距离的表达式为:
[0041] F=(kx+c2)-(ax2+bx+c1)
[0042] 其中,F表示线路弧垂距离。
[0043] 本发明实施例还提供一种基于无人机测量弧垂的系统,其特征在于,所述系统包括:
[0044] 位置获取模,用于基于无人机的起飞状态获取小号杆塔线路悬垂点A所处的第二位置信息,所述第二位置信息包括第二水平坐标点和第二垂直坐标点;基于无人机的起飞状态获取大号杆塔线路悬垂点B所处的第三位置信息,所述第三位置信息包括第三水平坐标点和第三垂直坐标点;基于无人机的起飞状态获取位于A和B之间导线上任意一点C所处的第四位置信息,所述第四位置信息包括第四水平坐标点和第四垂直坐标点;
[0045] 数据处理模块,用于基于第二位置信息、第三位置信息和第四位置信息建立空间曲线路函数和空间直线路函数,并基于空间曲线路函数获取A和B之间的导线曲线路,并基于空间直线路函数获取A和B之间的导线直线路;
[0046] 弧垂测量模块,用于基于所述导线曲线路和所述导线直线路计算出所述导线直线路与所述导线曲线路之间的最远距离,所述最远距离为线路弧垂F。
[0047] 在本发明实施例中,无人机通过内置程序采集相关线路悬垂点的位置信息,利用激光雷达消除采集误差,再将相关线路悬垂点的位置信息建立函数关系以计量弧垂距离,符合目前所提倡的输电线路信息化、智能化、安全化的全面要求,减轻了运行部日常巡检的工作量,对系统安全运行具有重要意义。另外,通过无人机在飞行巡检途中采集线路悬垂点的位置信息对弧垂距离进行测量,与传统人工巡检相比,无人机巡检作业方式不仅降低了巡检险和巡检成本,还提高了输电线路垂弧测量的精度,从而提高巡检作业效率,而且最大限度保障输电线路巡检作业中人员安全问题。基于无人机测量弧垂的方法实现了现阶段利用无人飞行器在电力方面的自动化技术应用空白,提高巡检的自动化水平,具有极大的经济及社会意义。附图说明
[0048] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其它的附图。
[0049] 图1是本发明实施例中的一种基于无人机测量弧垂方法的流程示意图。
[0050] 图2是本发明实施例中的无人机拍摄的弧垂线路测量示意图。
[0051] 图3是本发明实施例中的基于无人机测量弧垂的系统结构组成示意图。

具体实施方式

[0052] 下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
[0053] 请参阅图1,图1示出了本发明实施例中的基于无人机测量弧垂方法的流程示意图,具体包括如下步骤:
[0054] S101、基于无人机的起飞状态获取起飞点所处的第一位置信息,所述第一位置信息包括第一水平坐标点和第一垂直坐标点;
[0055] 具体的,地面基站的控制系统控制所述无人机飞行,基于无人机的起飞状态获取起飞点的GPS信息,并以所述起飞点的GPS信息建立起相应的参考点,所述参考点包括水平坐标参考点和垂直坐标参考点。
[0056] S102、控制所述无人机起飞至临近小号杆塔线路悬垂点A,通过所述无人机内置的激光雷达对无人机周围进行扫描,以获取所述悬垂点A与所述无人机的相对位置A;
[0057] 具体的,控制所述无人机起飞至临近所述小号杆塔线路悬垂点A时,所述无人机上内置的激光雷达驱动程序将控制激光雷达对所述无人机周围进行扫描,获取所述悬垂点A周围的点云数据,再对所述悬垂点A周围的点云数据进行分析,从而得到所述悬垂点A与所述无人机的相对位置A。
[0058] S103、基于无人机的起飞状态获取所述悬垂点A所处的第二位置信息,所述第二位置信息包括第二水平坐标点和第二垂直坐标点;
[0059] 具体的,以所述无人机起飞点的GPS信息为参考点,通过所述无人机起飞至临近所述悬垂点A时所处的GPS信息及所述相对位置A,可获得所述悬垂点A所处的第二位置信息。
[0060] S104、控制所述无人机起飞至临近大号杆塔线路悬垂点B,通过所述无人机内置的激光雷达对无人机周围进行扫描,以获取所述悬垂点B与所述无人机的相对位置B;
[0061] 具体的,控制所述无人机起飞至临近所述大号杆塔线路悬垂点B时,所述无人机上内置的激光雷达驱动程序将控制激光雷达对所述无人机周围进行扫描,获取所述悬垂点B周围的点云数据,再对所述悬垂点B周围的点云数据进行分析,从而得到所述悬垂点B与所述无人机的相对位置B。
[0062] S105、基于无人机的起飞状态获取所述悬垂点B所处的第三位置信息,所述第三位置信息包括第三水平坐标点和第三垂直坐标点;
[0063] 具体的,以所述无人机起飞点的GPS信息为参考点,通过所述无人机起飞至临近所述悬垂点B时所处的GPS信息及所述相对位置B,可获得所述悬垂点B所处的第三位置信息。
[0064] S106、控制所述无人机起飞至临近位于A和B之间导线上任意一点C,通过所述无人机内置的激光雷达对无人机周围进行扫描,以获取所述悬垂点C与所述无人机的相对位置C;
[0065] 具体的,控制所述无人机起飞至临近位于A和B之间导线上任意一点C时,所述无人机上内置的激光雷达驱动程序将控制激光雷达对所述无人机周围进行扫描,获取所述C点周围的点云数据,再对所述C点周围的点云数据进行分析,从而得到所述C点与所述无人机的相对位置C。
[0066] S107、基于无人机的起飞状态获取所述C点所处的第四位置信息,所述第四位置信息包括第四水平坐标点和第四垂直坐标点;
[0067] 具体的,以所述无人机起飞点的GPS信息为参考点,通过所述无人机起飞至临近所述C点时所处的GPS信息及所述相对位置C,可获得所述C点所处的第四位置信息。
[0068] 需要说明的是,以上A、B、C三点所处的位置信息获取不存在先后顺序,在无人机从起始点起飞之后,无人机以起始点作为参考点,基于相应的轨迹路径参考获取相应A、B、C三点相对的位置信息,其可以是先获取A点位置信息,再获取C点位置信息,最终获取B点位置信息;也可以是先获取C点位置信息、再获取B点位置信息,最终获取A点位置信息,本发明实施例对ABC三点所涉及的位置信息不做顺序限制。
[0069] S108、基于所述第二位置信息、第三位置信息和第四位置信息,获取所述悬垂点A和所述悬垂点B之间的导线曲线路和导线直线路;
[0070] 具体的,基于所述悬垂点A的第二位置信息、所述悬垂点B的第三位置信息和所述C点的第四位置信息为已知值,在研制的APP上建立所述悬垂点A、所述悬垂点B及所述C点间的空间曲线路函数,以及建立所述悬垂点A与所述悬垂点B间的空间直线路函数,以此获取所述悬垂点A和所述悬垂点B之间的导线曲线路和导线直线路。
[0071] 从所述无人机拍摄的图片来看,如图2所示,所述无人机记录了图中的所述悬垂点A、所述悬垂点B、所述C点的对应GPS坐标及各点相对于所述无人机起飞参考点O点的高度。O点的坐标表示为(0,0),以O点建立平面直坐标系xoy,此时A点在所述平面直角坐标系的y轴上,当A点高度为H1,B点高度为H2,C点高度为H3时,A点的坐标表示为(0,H1),获取B点到所述y轴的距离为d1,C点到所述y轴的距离为d2,故B点的坐标表示为(d1,H2),C点的坐标表示为(d2,H3)。
[0072] 对所述悬垂点A、所述悬垂点B和所述C点间的导线曲线路建立空间曲线路函数,设一元二次函数的表达式为y1=ax2+bx+c1,将对应的点坐标(0,H1)、(d1,H2)和(d2,H3)分别代入所述一元二次函数中,求出参数a、b、c1的具体值,再将所述参数a、b、c1的具体值代入所述一元二次函数,从而获取所述悬垂点A和所述悬垂点B之间的导线曲线路。
[0073] 对所述悬垂点A和所述悬垂点B间的导线直线路建立空间直线路函数,设一元一次函数的表达式为y2=kx+c2,将对应的点坐标(0,H1)、(d1,H2)分别代入所述一元一次函数中,求出参数k、c2的具体值,再将所述参数k、c2的具体值代入所述一元一次函数,从而获取所述悬垂点A和所述悬垂点B之间的导线直线路。
[0074] S109、计算所述导线直线路与所述导线曲线路之间的线路弧垂F。
[0075] 具体的,如图2所示,线路弧垂F为所述导线直线路与所述导线曲线路之间的最远距离,基于步骤S108中所获取的所述导线曲线路和所述导线直线路,将所述导线直线路与所述导线曲线路进行作差运算,再通过最优化处理可得到所述线路弧垂F。
[0076] 可选的,对所述悬垂点A、所述悬垂点B和所述C点间的导线曲线路建立函数关系为y1=ax2+bx+c1,对所述悬垂点A和所述悬垂点B间的导线直线路建立函数关系为y2=kx+c2,此时所述线路弧垂F的距离值为:
[0077] F=y2-y1=(kx+c2)-(ax2+bx+c1)
[0078] 通过最优化处理得到化简式为:
[0079] F=-a[x-(k-b)/2a]2+(k-a)2/4a
[0080] 对所述化简式进行分析可得:当与所述平面直角坐标系xoy的y轴的距离达到(k-b)/2a时,可得到所述导线直线路与所述导线曲线路之间的最远距离为(k-a)2/4a,即所述线路弧垂F。基于步骤S108中所求出的参数a、b、k的具体值,可计算出所述线路弧垂F的具体值。
[0081] 需要说明的是,在进行最优化处理时,由于所述导线直线路与所述导线曲线路交于所述悬垂点A,而所述悬垂点A位于所述平面直角坐标系xoy的y轴上,故c1=c2。
[0082] 具体实施过程中,基于无人机测量弧垂方法的实现,需要由地面基站、无人机、激光雷达、数据处理终端这四种设备的配合,如图2所示,地面基站的控制系统控制无人机飞行,并以所述O点作为无人机高度信息的参考点,当无人机起飞至临近所述小号杆塔线路悬垂点A、所述大号杆塔线路悬垂点B以及A与B之间的导线上的任意一点C时,利用内置程序对所述悬垂点A、所述悬垂点B以及所述C点所对应的位置信息进行相应的采集,再利用内置的激光雷达扫描并获取自身与所述导线的相对位置,以记录所述悬垂点A、所述悬垂点B以及所述C点所对应的准确位置信息,最后将所述悬垂点A、所述悬垂点B以及所述C点的准确位置信息返回数据处理终端进行计算,得出导线弧垂值。
[0083] 需要说明的是,所述地面基站的控制系统控制所述无人机启动巡检作业任务前,所述无人机已读取所述小号杆塔线路悬垂点A、所述大号杆塔线路悬垂点B以及A与B之间导线上的任意一点C的塔形数据、塔的高度数据以及各点对应的GPS坐标位置,基于读取到的A塔、B塔的GPS坐标位置,所述无人机调整机头朝向,在巡检飞行过程中与导线的方位角保持正交垂直。
[0084] 需要说明的是,当所述无人机提供的所述悬垂点A、所述悬垂点B以及所述C点的位置信息越精准,所述数据处理终端对导线弧垂值的计算越可信,针对消除导线弧垂测量采集值的误差至厘米级这一问题,所述无人机内置的所述激光雷达起到关键作用,在上述的步骤S102、步骤S104、步骤S106中均有采取相应的做法。
[0085] 激光雷达驱动程序控制所述激光雷达以平行于所述无人机的z轴为旋转轴,对所述无人机周围环境进行360°的旋转扫描,采集所述无人机的周围环境点云数据,所述激光雷达驱动程序依据所述周围环境点云数据进行分析,生成数字三维模型和当前控制指令,并将所述数字三维模型发送至所述地面基站,另外,基于所述当前控制指令控制所述无人机以固定间距沿着所述悬垂点A与所述悬垂点B之间的导线巡检飞行以实现避障。
[0086] 具体的,所述激光雷达驱动程序对所述激光雷达所采集的所述周围环境点云数据进行分析,包括:所述激光雷达以所述无人机为坐标中心,获取所述悬垂点A、所述悬垂点B及所述导线上任意一点C的截面点各自相对于所述无人机的距离及角度,计算得到所述无人机与所述悬垂点A、所述悬垂点B及所述导线上任意一点C之间的水平距离和垂直距离,以获取所述悬垂点A、所述悬垂点B及所述C点的准确位置信息。
[0087] 具体的,所述激光雷达驱动程序对所述激光雷达所采集的所述周围环境点云数据进行分析,还包括:所述激光雷达基于所述无人机与所述悬垂点A、所述悬垂点B及所述导线上任意一点C之间的水平距离和垂直距离,分别计算二者与设定距离的偏移量e1、e2,判断是否超过事先的设定范围,应用PID控制算法对所述无人机的俯仰偏航进行闭环控制,使得所述无人机以固定间距沿着所述悬垂点A与所述悬垂点B之间的导线巡检飞行,其中,所述固定间距包括:固定垂直距离以及固定水平距离。
[0088] 请参阅图3,图3示出了本发明实施例中的基于无人机测量弧垂的系统的结构组成示意图,该所述系统包括:
[0089] 位置获取模块:用于基于无人机的起飞状态获取小号杆塔线路悬垂点A所处的第二位置信息,所述第二位置信息包括第二水平坐标点和第二垂直坐标点;基于无人机的起飞状态获取大号杆塔线路悬垂点B所处的第三位置信息,所述第三位置信息包括第三水平坐标点和第三垂直坐标点;基于无人机的起飞状态获取位于A和B之间导线上任意一点C所处的第四位置信息,所述第四位置信息包括第四水平坐标点和第四垂直坐标点;
[0090] 具体的,基于无人机的起飞状态获取起飞点所处的第一位置信息包括:基于无人机的起飞状态获取起飞点的GPS信息,并以所述起飞点的GPS信息建立起相应的参考点,所述参考点包括水平坐标参考点和垂直坐标参考点,其中,所述第一位置信息包括第一水平坐标点和第一垂直坐标点。
[0091] 所述基于无人机的起飞状态获取小号杆塔线路悬垂点A所处的第二位置信息包括:在控制无人机起飞至临近所述小号杆塔线路悬垂点A时,基于无人机上内置的激光雷达驱动程序控制激光雷达对无人机周围进行扫描,获取小号杆塔线路悬垂点A周围的点云数据;对所述小号杆塔线路悬垂点A周围的点云数据进行分析,获取到小号杆塔线路悬垂点A与所述无人机的相对位置A;基于所述相对位置A和无人机当前所处的GPS信息获取到所述小号杆塔线路悬垂点A的GPS信息;基于所述小号杆塔线路悬垂点A的GPS信息和所述起飞点的GPS信息建立起的参考点获取到第二位置信息。
[0092] 所述基于无人机的起飞状态获取大号杆塔线路悬垂点B所处的第三位置信息包括:在控制无人机起飞临近至所述大号杆塔线路悬垂点B时,基于无人机上内置的激光雷达驱动程序控制激光雷达对无人机周围进行扫描,获取大号杆塔线路悬垂点B周围的点云数据;对所述大号杆塔线路悬垂点B周围的点云数据进行分析,获取到大号杆塔线路悬垂点B与所述无人机的相对位置B;基于所述相对位置B和无人机当前所处的GPS信息获取到所述大号杆塔线路悬垂点B的GPS信息;基于所述大号杆塔线路悬垂点B的GPS信息和所述起飞点的GPS信息建立起的参考点获取到第三位置信息。
[0093] 所述基于无人机的起飞状态获取位于A和B之间导线上任意一点C所处的第四位置信息包括:在控制无人机起飞临近至所述任意一点C时,基于无人机上内置的激光雷达驱动程序控制激光雷达对无人机周围进行扫描,获取任意一点C周围的点云数据;对所述任意一点C周围的点云数据进行分析,获取到任意一点C与所述无人机的相对位置C;基于所述相对位置C和无人机当前所处的GPS信息获取到所述任意一点C的GPS信息;基于所述任意一点C的GPS信息和所述起飞点的GPS信息建立起的参考点获取到第四位置信息。
[0094] 数据处理模块:用于基于第二位置信息、第三位置信息和第四位置信息建立空间曲线路函数和空间直线路函数,并基于空间曲线路函数获取A和B之间的导线曲线路,并基于空间直线路函数获取A和B之间的导线直线路;
[0095] 具体的,基于所述悬垂点A的第二位置信息、所述悬垂点B的第三位置信息及所述C点的第四位置信息,建立所述空间曲线路函数为:
[0096] y1=ax2+bx+c1
[0097] 基于所述悬垂点A的第二位置信息、所述悬垂点B的第三位置信息,建立所述空间直线路函数为:
[0098] y2=kx+c2
[0099] 弧垂测量模块:用于基于所述导线曲线路和所述导线直线路计算出所述导线直线路与所述导线曲线路之间的最远距离,所述最远距离为线路弧垂F。
[0100] 具体的,所述线路弧垂F为:
[0101] F=y2-y1=(kx+c2)-(ax2+bx+c1)
[0102] 其中,所述系统被配置用于执行上述的所述基于无人机测量弧垂的方法,针对所述系统中的各个模块的具体实施方式请参考上述的实施例,在此不再赘述。
[0103] 在本发明实施例中,无人机通过内置程序采集相关线路悬垂点的位置信息,利用激光雷达消除采集误差,再将相关线路悬垂点的位置信息建立函数关系以计量弧垂距离,符合目前所提倡的输电线路信息化、智能化、安全化的全面要求,减轻了运行部门日常巡检的工作量,对系统安全运行具有重要意义。另外,通过无人机在飞行巡检途中采集线路悬垂点的位置信息对弧垂距离进行测量,与传统人工巡检相比,无人机巡检作业方式不仅降低了巡检风险和巡检成本,还提高了输电线路垂弧测量的精度,从而提高巡检作业效率,而且最大限度保障输电线路巡检作业中人员安全问题。基于无人机测量弧垂的方法实现了现阶段利用无人飞行器在电力方面的自动化技术应用空白,提高巡检的自动化水平,具有极大的经济及社会意义。
[0104] 在本发明实施例中,将现代GPS卫星定位技术与计算机通信领域结合应用,在所辖的35kV及以上输电线路上广泛应用多旋翼无人机开展垂弧测量工作,克服雾天武大通视的影响,实现全天候条件下的巡检工作,极大满足了线路巡检需求的日益提高。
[0105] 另外,以上对本发明实施例所提供的基于无人机测量弧垂的方法进行了详细介绍,本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述,以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想;同时,对于本领域的一般技术人员,依据本发明的思想,在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处,综上所述,本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
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