本发明专利技术提供了一种未知环境下的旋翼飞行器输电线路巡检方法及装置，包括实时获取自身信息及所处位置的输电线路图像信息并发送至地面控制系统，以便地面控制系统生成模型参数及路径信息，并发回至旋翼飞行器结合自身信息进行处理，生成飞控信号；根据飞控信号执行相应的飞行操作以对输电线路进行巡检，并把产生的增量信息发送到地面控制系统，以便生成新的模型参数及路径信息，并发送至旋翼飞行器进行更新；根据新的模型参数及路径信息，并结合自身信息进行处理，生成新的飞控信号。本发明专利技术通过将计算量大的任务传送到地面控制系统进行，减少了旋翼飞行器控制系统的控制延迟，也减少了电能的浪费。了电能的浪费。了电能的浪费。
【技术实现步骤摘要】
一种未知环境下的旋翼飞行器输电线路巡检方法及装置
[0001]本专利技术属于输电线路巡检
，具体涉及一种未知环境下的旋翼飞行器输电线路巡检方法及装置。
技术介绍
[0002]目前,针对输电线路中电力杆塔进行巡检的常用方法主要有三种：(1)人工巡检法；传统人工巡检受地域影响严重,巡检工人需要徒步或驱车巡检,劳动强度大,工作效率和探测精度低,管理成本高,可靠性差,且必要时需要攀爬电力杆塔进行检查,对巡检人员造成极大的安全隐患；(2)载人直升机巡检法:需要工作人员乘直升飞机沿输电线路飞行,利用肉眼或者机载摄像设备观察和记录异常点情况,巡检效率低,运行成本高，且受直升飞机本身和飞行安全的限制,无法有效靠近观测目标,巡检质量并不理想；(3)机器人巡线法:带电工作的移动机器人定速沿着输电线路进行爬行,利用自身携带的传感器对杆塔、导线、绝缘子、线路金具等实施近距离检测,这种方法能够有效的提高巡检的精度,但是该移动机器人需要在导线上悬挂,行进速度慢、不易安装且在跨越障碍物时有一定的难度。
[0003]随着科学技术迅速发展,采用旋翼飞行器进行输电线路的巡检己经成为了研究的热点问题。旋翼飞行器重量轻、体积小,具备悬停功能,并且能够与可见光和红外探测设备搭配执行巡检任务。旋翼飞行器可沿着由路径规划算法得出的航迹点根据任务需求程控飞行巡检或者人工飞行巡检,通过机载传感器设备采集图像或者视频实现电力杆塔和线路走廊异常的快速定位,及时诊断线路安全状况并排除隐患。作业人员可根据杆塔设备的采集数据分析出故障设备,记录发现的问题。旋翼飞行器由于其成本低廉、比较容易控制、可靠性高,适用于各种工业领域,尤其是用于对电力设备进行巡检,能够有效降低巡检成本,最大限度地减少因杆塔故障而造成的人员伤害、社会影响和财产损失,保障输电线路设备正常运行。
[0004]根据巡检任务需求作业人员利用旋翼自主旋翼飞行器执行电力杆塔巡检任务时,需要考虑到一方面旋翼飞行器受到自身物理性能约束,规划出的路径是否具有较好的可跟踪性、其飞行动作能否顺利完成、路径规划时间是否满足实时性要求,而且旋翼飞行器采用电池供电,飞行时间有限,要求规划的路径长度尽可能短以节省飞行时间；另一方面巡检方式不同所采用的巡检方法和巡检内容各不相同，例如在故障巡检或特殊巡检时要求对杆塔目标设备的图像采集尽可能精准,进行精细化检查,减少兀余图片，因此，路径规划是旋翼飞行器杆塔巡检中首要解决的问题,路径规划的好坏将直接影响到杆塔能否安全高效运行及突发故障问题能否得到快速有效处理；同时，现有的旋翼飞行器均是自身采集飞行信息并通过自身携带的控制器进行处理运算，实现对旋翼旋翼飞行器进行控制，相应速度比较高。但是，当在未知环境中，旋翼飞行器上的传感器获取的环境信息比较庞大，进行飞行控制的同时还需要对输电线路进行巡检，导致自身控制器需要处理大量的信息从而造成一定的延迟，造成电能的浪费，减少滞空时间。
技术实现思路
[0005]有鉴于此，本专利技术旨在解决在未知环境中进行输电线路巡检时，旋翼飞行器需要处理的环境信息比较庞大，从而造成电能的浪费，减少了飞行器的滞空时间的问题。
[0006]为了解决上述技术问题，本专利技术提供以下技术方案：
[0007]第一方面，本专利技术提供了一种未知环境下的旋翼飞行器输电线路巡检方法，包括：
[0008]实时获取自身信息及所处位置的输电线路图像信息；
[0009]将所处位置的输电线路图像信息发送至地面控制系统，以便地面控制系统生成模型参数及路径信息，并发回至旋翼飞行器；
[0010]根据模型参数及路径信息，并结合自身信息进行处理，生成飞控信号；
[0011]根据飞控信号执行相应的飞行操作以对输电线路进行巡检，并把产生的增量信息发送到地面控制系统，以便地面控制系统根据增量信息，对巡检环境进行三维建模，以生成新的模型参数及路径信息，并发送至旋翼飞行器进行更新；
[0012]根据新的模型参数及路径信息，并结合自身信息进行处理，生成新的飞控信号。
[0013]进一步的，自身信息具体包括：
[0014]加速度、高度以及位置坐标。
[0015]进一步的，输电线路图像信息具体包括：
[0016]巡检信息和检查信息；
[0017]巡检信息具体为输电线路信息和杆塔信息；
[0018]检查信息具体为线路设备图像信息。
[0019]进一步的，将所处位置的输电线路图像信息发送至地面控制系统，以便地面控制系统生成模型参数及路径信息具体包括：
[0020]将所处位置的巡检信息和检查信息发送至地面控制系统；
[0021]地面控制系统根据巡检信息获得环境的三维点云数据并构建八叉树环境模型；
[0022]将八叉树环境模型以输电线路和杆塔运行的安全距离作为约束条件建立安全巡检区域模型；
[0023]根据检查信息在安全巡检区域模型中确定目标视点区域，形成模型参数；
[0024]采用RRT算法在安全巡检区域模型中对巡检路径进行规划，形成路径信息。
[0025]进一步的，采用RRT算法在安全巡检区域模型中对巡检路径进行规划，形成路径信息具体包括：
[0026]确定旋翼飞行器的巡检方式，巡检方式包括定高度巡检和变高度巡检；
[0027]基于巡检方式，采用RRT算法在安全巡检区域模型中进行二维空间路径规划或三维空间路径规划，以形成路径信息。
[0028]进一步的，当旋翼飞行器的巡检方式为定高度巡检时，进行二维空间路径规划，二维空间路径规划具体包括：
[0029]通过贪婪引导策略对RRT算法进行改进，形成改进后的RRT算法；
[0030]在航迹约束条件下根据改进后的RRT算法形成初步巡检路径；
[0031]对初步巡检路径进行路径剪裁和轨迹平滑处理，获得最终巡检路径。
[0032]进一步的，当旋翼飞行器的巡检方式为变高度巡检时，进行三维空间路径规划，三维空间路径规划具体包括：
[0033]通过贪婪引导策略对RRT算法进行改进，形成改进后的RRT算法；
[0034]在航迹约束、最大爬升俯冲角和最大飞行高度的约束条件下根据改进后的RRT算法形成初步巡检路径；
[0035]利用坐标转换交初步巡检路径从三维空间映射到二维空间；
[0036]对初步巡检路径进行路径剪裁和轨迹平滑处理，获得最终巡检路径，并将最终巡检路径映射回三维空间。
[0037]第二方面，本专利技术提供了一种未知环境下的旋翼飞行器输电线路巡检装置，包括：
[0038]地面控制系统，用于接收旋翼飞行器所处位置的输电线路图像信息以及对输电线路进行巡检时产生的增量信息，并根据所处位置的输电线路图像信息以及增量信息，对巡检环境进行三维建模，生成模型参数及路径信息；
[0039]机载检测系统，与地面控制系统双向无线通信连接，用于将旋翼飞行器所处位置的输电线路图像信息以及对输电线路进行巡检时产生的增量信息发送至地面控制系统，并根据地面控制系本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种未知环境下的旋翼飞行器输电线路巡检方法，其特征在于，包括：实时获取自身信息及所处位置的输电线路图像信息；将所述所处位置的输电线路图像信息发送至地面控制系统，以便所述地面控制系统生成模型参数及路径信息，并发回至旋翼飞行器；根据所述模型参数及路径信息，并结合所述自身信息进行处理，生成飞控信号；根据所述飞控信号执行相应的飞行操作以对输电线路进行巡检，并把产生的增量信息发送到地面控制系统，以便所述地面控制系统根据所述增量信息，对巡检环境进行三维建模，以生成新的模型参数及路径信息，并发送至旋翼飞行器进行更新；根据所述新的模型参数及路径信息，并结合自身信息进行处理，生成新的飞控信号。2.根据权利要求1所述的一种未知环境下的旋翼飞行器输电线路巡检方法，其特征在于，所述自身信息具体包括：加速度、高度以及位置坐标。3.根据权利要求1所述的一种未知环境下的旋翼飞行器输电线路巡检方法，其特征在于，所述输电线路图像信息具体包括：巡检信息和检查信息；所述巡检信息具体为输电线路信息和杆塔信息；所述检查信息具体为线路设备图像信息。4.根据权利要求3所述的一种未知环境下的旋翼飞行器输电线路巡检方法，其特征在于，所述将所述所处位置的输电线路图像信息发送至地面控制系统，以便所述地面控制系统生成模型参数及路径信息具体包括：将所处位置的巡检信息和检查信息发送至地面控制系统；所述地面控制系统根据所述巡检信息获得环境的三维点云数据并构建八叉树环境模型；将所述八叉树环境模型以输电线路和杆塔运行的安全距离作为约束条件建立安全巡检区域模型；根据所述检查信息在所述安全巡检区域模型中确定目标视点区域，形成模型参数；采用RRT算法在所述安全巡检区域模型中对巡检路径进行规划，形成路径信息。5.根据权利要求4所述的一种未知环境下的旋翼飞行器输电线路巡检方法，其特征在于，所述采用RRT算法在所述安全巡检区域模型中对巡检路径进行规划，形成路径信息具体包括：确定旋翼飞行器的巡检方式，所述巡检方式包括定高度巡检和变高度巡检；基于所述巡检方式，采用RRT算法在所述安全巡检区域模型中进行二维空间路径规划或三维空间路径规划，以形成路径信息。6.根据权利要求5所述的一种未知环境下的旋翼飞行器输电线路巡检方法，其特征在于，当旋翼飞行器的巡检方式为定高度巡检时，进行二维空间路径规划，所述二维空间路径规划具体包括：通过贪婪引导策略对所述RRT算法进行改进，形成改进后的RRT算法；在航迹约束条件下根据所述改进后的RRT算法形成初步巡检路...
【专利技术属性】
技术研发人员：姚健安，杨喆，董丽梦，张雨，何勇，陈亮，原瀚杰，徐杞斌，谭麒，夏国飞，陆勇生，姜天杭，李梓玮，胡宇轩，区沛思，
申请(专利权)人：广东电网有限责任公司肇庆供电局，
类型：发明
国别省市：
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