一种应用于电力巡检的无人机、方法及电力巡检系统技术方案

本发明专利技术属于电力巡检无人机技术领域，提供了一种应用于电力巡检的无人机、方法及电力巡检系统。其中，无人机包括动力系统、控制系统和通信系统；控制系统通过通信系统与远程监控终端相互通信；控制系统包括避障模块、图像采集模块、前端图像处理模块和主控制模块；所述避障模块用于基于高频毫米波信号感知无人机前方的障碍物并传送至主控制模块，由主控制模块形成避障巡检路径；所述图像采集模块搭载在无人机上，用于采集避障巡检路径中的电力巡检图像并传送至前端图像处理模块；所述前端图像处理模块用于根据图像帧中的目标位置与图像中心位置的像素级偏移量进行图像纠偏，及根据纠偏后的图像帧的直方图进行曝光量的自动调整。偏后的图像帧的直方图进行曝光量的自动调整。偏后的图像帧的直方图进行曝光量的自动调整。

【技术实现步骤摘要】
一种应用于电力巡检的无人机、方法及电力巡检系统


[0001]本专利技术属于电力巡检无人机
，尤其涉及一种应用于电力巡检的无人机、方法及电力巡检系统。

技术介绍

[0002]本部分的陈述仅仅是提供了与本专利技术相关的
技术介绍
信息，不必然构成在先技术。
[0003]无人机作为电力巡检新兴工具，正在电网智能化道路上发挥日益重要的作用，相比较传统人工巡检，无人机巡检的优势在于：无人机巡检作业环境适应性强，无人机巡检可以克服作业环境的恶劣条件，在一些复杂环境如遭遇冰雪、地震、滑坡等自然灾害天气后，无人机弥补了巡检人员交通不便的劣势，可以迅速对现场环境进行作业。无人机巡检代替人工巡检，降低了劳动强度和运营成本，弥补了人工巡检存在的易疲劳、视觉盲区等问题，提高了巡检工作的准确度和速度，进而提高了电力巡检工作的效率。
[0004]但专利技术人发现，目前用于电力巡检的无人机存在以下缺陷：
[0005](1)用于电力巡检的无人机虽具备超声、视觉等常规避障手段，但对于细小物体的感知能力有限，当遇到导线、较短的树枝等物体时超声与视觉常常难以察觉，导致无人机突破与导线的安全距离，引发撞线等后果，造成人身、设备安全受损。
[0006](2)无人机自主巡检时的拍摄点位完全依赖于前期的航线规划，部分拍摄电力部件的点位存在偏差，导致要拍摄的电力部件在图像中不完整，或位于图像边缘处，由于巡检时间不定、环境天气不定，拍摄的图像可能存在过曝或欠曝情况，这将对后期图像分析效果产生直接影响。

技术实现思路

[0007]为了解决上述
技术介绍
中存在的技术问题，本专利技术提供一种应用于电力巡检的无人机、方法及电力巡检系统，其能够提高无人机对细小障碍物的感知能力以及显著提升图像质量，为后续的图像分析奠定良好的基础。
[0008]为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0009]本专利技术的第一个方面提供了一种应用于电力巡检的无人机。
[0010]一种应用于电力巡检的无人机，包括动力系统、控制系统和通信系统；所述控制系统通过通信系统与远程监控终端相互通信；所述控制系统包括避障模块、图像采集模块、前端图像处理模块和主控制模块；
[0011]所述避障模块用于基于高频毫米波信号感知无人机前方的障碍物并传送至主控制模块，由主控制模块形成避障巡检路径；
[0012]所述图像采集模块搭载在无人机上，用于采集避障巡检路径中的电力巡检图像并传送至前端图像处理模块；
[0013]所述前端图像处理模块用于根据图像帧中的目标位置与图像中心位置的像素级
偏移量进行图像纠偏，及根据纠偏后的图像帧的直方图进行曝光量的自动调整。
[0014]作为一种实施方式，所述避障模块，包括：
[0015]毫米波雷达天线，其位于无人机前端；
[0016]射频发射机，其用于将雷达信号源发射的信号调制成中频信号，并经过上变频形成高频毫米波信号，放大后经毫米波雷达天线辐射出去；
[0017]接收机，其用于通过毫米波雷达天线接收回波，放大后与本振产生的电磁波进行混频，幅度放大后得到中频信号；中频信号一路经包络检波来判断当前方是否存在障碍物，另一路进行障碍物感知并自动生成告警信息。
[0018]作为一种实施方式，所述毫米波雷达天线为贴片天线阵列形式。
[0019]作为一种实施方式，每一个贴片天线的馈电幅度与相位决定波束的转向。
[0020]作为一种实施方式，所述毫米波雷达天线还与收发转换开关相连，所述收发转换开关用于控制毫米波雷达天线发射或接收电磁波。
[0021]作为一种实施方式，所述毫米波雷达天线包括馈源天线与人工超材料平面透镜，馈源天线采用工作在77GHz频段的天线，人工超材料平面透镜用于对电磁波的汇聚与发散。
[0022]作为一种实施方式，所述前端图像处理模块包括：
[0023]目标识别子模块，其用于根据无人机拍摄点位的部件名称来判断要拍摄的电力部件类型，并调用预先训练好的目标识别模型，对视频流中的图像帧进行目标识别；
[0024]目标确定子模块，其用于提取所要拍摄的电力部件类型的所有识别结果，计算各目标的面积大小，取面积最大的目标作为最终目标并确认其坐标信息；
[0025]图像纠偏子模块，其用于计算最终目标的位置距图像中心位置的像素级偏移量，以控制云台调整角度使目标位于镜头中央位置来实现图像纠偏；
[0026]曝光调整子模块，其用于根据当前纠偏后的图像帧的直方图，判断当前图像帧的曝光状态，进而调整相机曝光量，以使图像帧亮度在正常范围内。
[0027]作为一种实施方式，在所述图像纠偏子模块中，基于最终目标的位置距图像中心位置的像素级偏移量，根据图像坐标系、相机坐标系及世界坐标系的关系，得到云台的调整参数。
[0028]作为一种实施方式，在所述曝光调整子模块中，所述曝光状态包括正常曝光、曝光过度和曝光不足。
[0029]作为一种实施方式，在所述曝光调整子模块中，若当前纠偏后的图像帧的直方图超过60％的部分分布在左侧，则当前图像帧的曝光状态为曝光不足。
[0030]作为一种实施方式，在所述曝光调整子模块中，若当前纠偏后的图像帧的直方图超过60％的部分分布在右侧，则当前图像帧的曝光状态为曝光过度。
[0031]作为一种实施方式，在所述曝光调整子模块中，若当前纠偏后的图像帧的直方图分布均衡，则当前图像帧的曝光状态为正常曝光。
[0032]作为一种实施方式，所述通信系统包括4G/5G模块。
[0033]作为一种实施方式，所述通信系统还内置有第一安全芯片，所述第一安全芯片通过安全接入网关与无人机管控平台构建可信连接通信。
[0034]作为一种实施方式，所述无人机管控平台还与无人机地面控制站及遥控终端分别建立可信连接通信，所述无人机地面站及遥控终端内分别设置有第二安全芯片和第三安全
芯片。
[0035]作为一种实施方式，所述应用于电力巡检的无人机还与无人机地面控制站及遥控终端分别建立可信连接通信，所述无人机地面站及遥控终端内分别设置有第二安全芯片和第三安全芯片。
[0036]本专利技术的第二个方面提供了一种应用于电力巡检的无人机的工作方法。
[0037]一种如上述所述的应用于电力巡检的无人机的工作方法，其包括：
[0038]利用避障模块的高频毫米波信号感知无人机前方的障碍物并传送至主控制模块，由主控制模块形成避障巡检路径；
[0039]无人机根据避障巡检路径后进行电力巡检，利用图像采集模块采集电力巡检图像并传送至前端图像处理模块；
[0040]利用前端图像处理模块根据图像帧中的目标位置与图像中心位置的像素级偏移量进行图像纠偏及根据纠偏后的图像帧的直方图进行曝光量的自动调整。
[0041]本专利技术的第三个方面提供了一种电力巡检系统。
[0042]一种电力巡检系统，其包括如上述所述的应用于电力巡检的无人机。
[0043]与现有技术相本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种应用于电力巡检的无人机，包括动力系统、控制系统和通信系统；所述控制系统通过通信系统与远程监控终端相互通信；其特征在于，所述控制系统包括避障模块、图像采集模块、前端图像处理模块和主控制模块；所述避障模块用于基于高频毫米波信号感知无人机前方的障碍物并传送至主控制模块，由主控制模块形成避障巡检路径；所述图像采集模块搭载在无人机上，用于采集避障巡检路径中的电力巡检图像并传送至前端图像处理模块；所述前端图像处理模块用于根据图像帧中的目标位置与图像中心位置的像素级偏移量进行图像纠偏，及根据纠偏后的图像帧的直方图进行曝光量的自动调整。2.如权利要求1所述的应用于电力巡检的无人机，其特征在于，所述避障模块，包括：毫米波雷达天线，其位于无人机前端；射频发射机，其用于将雷达信号源发射的信号调制成中频信号，并经过上变频形成高频毫米波信号，放大后经毫米波雷达天线辐射出去；接收机，其用于通过毫米波雷达天线接收回波，放大后与本振产生的电磁波进行混频，幅度放大后得到中频信号；中频信号一路经包络检波来判断当前方是否存在障碍物，另一路进行障碍物感知并自动生成告警信息。3.如权利要求2所述的应用于电力巡检的无人机，其特征在于，所述毫米波雷达天线为贴片天线阵列形式。4.如权利要求3所述的应用于电力巡检的无人机，其特征在于，每一个贴片天线的馈电幅度与相位决定波束的转向。5.如权利要求2所述的应用于电力巡检的无人机，其特征在于，所述毫米波雷达天线还与收发转换开关相连，所述收发转换开关用于控制毫米波雷达天线发射或接收电磁波。6.如权利要求2所述的应用于电力巡检的无人机，其特征在于，所述毫米波雷达天线包括馈源天线与人工超材料平面透镜，馈源天线采用工作在77GHz频段的天线，人工超材料平面透镜用于对电磁波的汇聚与发散。7.如权利要求1所述的应用于电力巡检的无人机，其特征在于，所述前端图像处理模块包括：目标识别子模块，其用于根据无人机拍摄点位的部件名称来判断要拍摄的电力部件类型，并调用预先训练好的目标识别模型，对视频流中的图像帧进行目标识别；目标确定子模块，其用于提取所要拍摄的电力部件类型的所有识别结果，计算各目标的面积大小，取面积最大的目标作为最终目标并确认其坐标信息；图像纠偏子模块，其用于计算最终目标的位置距图像中心位置的像素级偏移量，以控制云台调整角度使目标位于镜头中央位置来实现图像纠偏；曝光调整子模块，其用于根据当前纠偏后的图像帧的直方图，判断当前图像帧的曝光状态，进而调整相机曝光量，以使图像帧亮...

【专利技术属性】
技术研发人员：张飞，刘天立，徐泽屹，刘俍，孟海磊，王庆涵，于晓艳，耿博，隗笑，吕建红，周大洲，李丹丹，高绍楠，周长明，王涛，
申请(专利权)人：国网智能科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：