一种自动巡检输电线路的多旋翼无人机及方法
专利汇可以提供一种自动巡检输电线路的多旋翼无人机及方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 公开了一种自动巡检输电线路的多旋翼无人机及方法，无人机包括 机器视觉 单元、飞行控制单元、线路拍摄单元和 电池 供电单元；机器视觉单元和线路拍摄单元均与飞行控制单元相连；机器视觉单元实时捕获输电线路的图像信息，并根据捕获的图像信息计算出各条输电线路位于图像中的 位置 和方向，以及各条输电线路在图像中的相对距离，然后将此数据发送给飞行控 制模 块 以稳定无人机相对输电线路的位置、方向和高度，使无人机平行跟随线路飞行；所述线路拍摄单元，用于无人机平行跟随线路飞行时，获取输电线路的图像信息。本发明提高了无人机巡检输电线路的准确性和安全性，改善了拍摄画面的 稳定性 ，降低了无人机巡检的人 力 成本。，下面是一种自动巡检输电线路的多旋翼无人机及方法专利的具体信息内容。
1.一种自动巡检输电线路的多旋翼无人机，其特征在于，包括机器视觉单元、飞行控制单元、线路拍摄单元和电池供电单元；所述机器视觉单元和线路拍摄单元均与飞行控制单元相连；所述电池供电单元为无人机系统提供电压；
所述机器视觉单元，用于实时捕获输电线路的图像信息，并根据捕获的图像信息计算出各条输电线路位于图像中的位置和方向，以及各条输电线路在图像中的相对距离，然后将此数据发送给飞行控制模块以稳定无人机相对输电线路的位置、方向和高度，使无人机平行跟随线路飞行；
所述线路拍摄单元，用于无人机平行跟随线路飞行时，获取输电线路的图像信息。
2.根据权利要求1所述的自动巡检输电线路的多旋翼无人机，其特征在于，还包括与飞行控制单元相连的自动绕障单元；自动绕障单元包括24GHZ雷达传感器模块和北斗卫星定位模块；飞行控制单元根据自动绕障单元探测到的信息规划航线，指导无人机自动绕障飞行。
3.根据权利要求1所述的自动巡检输电线路的多旋翼无人机，其特征在于，还包括与飞行控制单元相连的飞行状态检测单元；
所述飞行状态检测单元包括气压计、陀螺仪和加速度计及电子罗盘；所述气压计用于检测当前空域气压，以进一步计算得到当前飞行高度；陀螺仪和加速度计用于检测当前无人机的6个自由度状态，以进一步计算得到稳定无人机所需的控制基量；电子罗盘用于探测地磁场，以进一步计算得到无人机机头朝向。
4.根据权利要求1所述的自动巡检输电线路的多旋翼无人机，其特征在于，还包括用于飞行控制单元与地面终端通信的信息传输单元；
所述信息传输单元包括数传模块和图传模块；数传模块与地面终端通过数传通信链路相连接，用于地面人员实时监测无人机状态；图传模块与地面终端通过图传通信链路相连接，用于将线路拍摄单元拍摄的画面实时传输至地面终端。
5.根据权利要求1所述的自动巡检输电线路的多旋翼无人机，还包括电压检测单元，用于实时检测电池供电单元的输出电压，以计算出当前电压是否等于阈值电压，阈值电压根据返航所需的基础电压进行设定。
6.一种自动巡检输电线路的方法，其特征在于，采用权利要求1～5中任一项所述的多旋翼无人机，控制无人机起飞，通过机器视觉单元实时捕获输电线路的图像信息，并对捕获到的图像信息进行处理，计算出各条输电线路位于图像中的位置和方向，以及各条输电线路在图像中的相对距离；飞行控制单元根据计算得到的信息，执行PID控制算法，以稳定无人机相对输电线路的位置、方向和高度，使无人机平行跟随输电线路飞行，并保证无人机与输电线路件的距离为安全距离；同时控制线路拍摄单元对输电线路进行拍摄，实现无人机平行输电线路巡检。
7.根据权利要求6所述的自动巡检输电线路的方法，其特征在于，所述机器视觉单元首先对捕获的图像采用canny边缘检测方法得到其轮廓图像，接着使用OpenCV中的hough变换方法检测轮廓图像中的输电线路，获取各条输电线路在轮廓图像中的起始点和结束点；然后根据获得的数据计算各条输电线路位于轮廓图像中的位置和方向，以及各条输电线路在轮廓图像中的相对距离。
8.根据权利要求6所述的自动巡检输电线路的方法，其特征在于，自动绕障单元利用
24GHz雷达传感器模块实时探测前方是否存在障碍物，一旦检测到阈值距离内存在障碍物且通过连续三次接收的数据确定不是误判后，执行如下步骤：
<1>自动绕障单元从24GHz雷达传感器模块中获取当前障碍物与无人机本体的相对距离，调用北斗卫星定位模块探测无人机本体的经纬度坐标，根据这两个数据以及无人机机头朝向计算障碍物经纬度坐标；并以障碍物经纬度坐标为圆心、当前障碍物与无人机本体的相对距离为半径作半圆弧，将该半圆弧作为无人机的规划航线；
<2>控制无人机按照规划航线飞行，并实时定位无人机本体的经纬度坐标，计算无人机本体的经纬度坐标与规划航线的差值，利用位置式PID控制算法实时纠正飞行方位误差，保证无人机按照规划航线飞行，绕过障碍物；当飞过障碍物后无人机继续巡检下一段线路。
9.根据权利要求6所述的自动巡检输电线路的方法，飞行控制单元控制无人机平行跟随线路飞行的同时，地面终端享有优先控制权；地面人员通过地面终端无线发送指令来更改无人机的当前飞行速度、飞行方向、相对输电线路的方位，线路拍摄单元的拍摄角度；无人机本体将实时根据最新的指令来调整自身参数。
10.根据权利要求6所述的自动巡检输电线路的方法，其特征在于，电压检测单元实时检测无人机电池电压；
无人机起飞后，飞行控制单元实时调用北斗卫星定位模块来获取当前无人机本体的经纬度坐标，并计算无人机本体的当前位置和起飞位置之间的距离，然后结合预设的返航速度计算返航时间，参考当前无人机的电池电量信息判断此时是否应该返航；
在执行返航任务时，根据起飞地点坐标和当时无人机坐标规划出最短返航路径，控制无人机按照规划路径返航；
在返航途中，实时计算当前无人机本体的经纬度坐标与规划路径的差值，利用位置式PID控制算法实时纠正飞行方位误差，保证无人机按照规划路径返航。
一种自动巡检输电线路的多旋翼无人机及方法
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发明内容
具体实施方式
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