一种基于无人机网格化巡检的高机动智能装备系统技术方案

本发明专利技术提供了一种基于无人机网格化巡检的高机动智能装备系统，包括主服务器，其特征在于，还包括回传模块、路线规划模块和交互模块，所述回传模块用于将无人机实时的巡检数据与地面的接收平台进行传输，以实现对巡检点位的数据收集和监控；所述路线规划模块用于对所述无人机的巡检线路进行规划，以实现对巡检位置的精准巡检；所述交互模块用于对各个巡检的无人机进行交互，实现对无人机编队的协同交互。本发明专利技术通过交互模块使得无人机编队中的各个无人机能进行交互，实现多点位协同，提升巡检的效率；同时，通过路径规划单元与巡检引导单元相互配合，以实现对无人机进行引导，以提升对巡检线路的精准引导。升对巡检线路的精准引导。升对巡检线路的精准引导。

【技术实现步骤摘要】
一种基于无人机网格化巡检的高机动智能装备系统


[0001]本专利技术涉及无人机巡检控制
，尤其涉及一种基于无人机网格化巡检的高机动智能装备系统。

技术介绍

[0002]现有的电路巡检需要人员进行攀爬，危险度高，效率慢；虽然有一些无人机加入到巡检队伍中，但数量过于少并且在环境不好时无人机的工作效果不理想。
[0003]如CN106125766A现有技术公开了一种基于无人机的铁路线巡检监控系统及巡检方法，铁路线巡检是铁路线日常维护的基本工作，常见的巡检方式包括人工巡检、载人直升机巡检以及无人机巡检。尽管人工巡检是最常用的巡检方式，但一直存在着效率较慢、受气候地理环境制约等不足，机巡方式正被广泛研究与应用，尤其无人机巡检具有安全高效的特性，铁路线空中无人机具有越来越大的应用价值。目前针对铁路线空中无人机巡检的任务规划大多采用人工手动规划方式，此种方式虽然确保了无人机的飞行安全，但是效率较低，无法满足大规模无人机巡检的需要，同时手动规划方式很难在大区域内实现最优规划。
[0004]另一种典型的如CN111625017B的现有技术公开的一种多旋翼无人机智能巡检系统，目前市场上所采用的技术无人机可以实现GPS定位、简单的图像处理，图像传输等技术，但是，输电线路和杆塔磁场对无人机的传输信号存在干扰，因此采用保持无人机与输电线路的高度距离可以有效降低干扰，促进输电巡检工作的顺利开展。
[0005]为了解决本领域普遍存在路线规划繁杂、智能程度较低、巡检效率低、无法进行多机交互和巡检机动性差等等问题，作出了本专利技术。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于，针对所存在的不足，提出了基于无人机网格化巡检的高机动智能装备系统。
[0007]本专利技术采用如下技术方案：
[0008]一种基于无人机网格化巡检的高机动智能装备系统，包括主服务器、回传模块、路线规划模块和交互模块，
[0009]所述回传模块用于将无人机实时的巡检数据与地面的接收平台进行传输，以实现对巡检点位的数据收集和监控；
[0010]所述路线规划模块用于对所述无人机的巡检线路进行规划，以实现对巡检位置的精准巡检；
[0011]所述交互模块用于对各个巡检的无人机进行交互，实现对无人机编队的协同交互；
[0012]所述路线规划模块包括巡检数据库、巡检引导单元和路径规划单元，所述巡检数据库存储有巡检位置和地形图数据；所述路径规划单元根据所述巡检数据库和重点巡检点位数据对巡检路径进行规划；所述巡检引导单元基于所述巡检数据库和路径规划单元对无
人机进行路径引导；其中，所述重点巡检点位根据操作者进行设定；
[0013]所述路径规划单元进行规划路径包括：
[0014]获取巡检位置和地形图数据，确定参加巡检的无人机的数量D、巡检的距离、转弯半径和巡检高度；
[0015]其中，确定参加巡检的无人机的数量D、巡检位置和地形图数据，以规划出的巡检点位序列{P0，P1，
…
，P
n
‑1，P
n
}，其中，每个巡检点位之间的巡检距离为：
[0016][0017]式中，l
pi
‑
1pi
为P
i
‑1、P
i
巡检点位之间的直线距离；i∈n，n为巡检点位的总数量；
[0018]根据巡检距离d
n
计算每条路径的路径评价系数G
d
，则G
d
路径评价系数根据下式进行计算：
[0019][0020]式中，d
min
为P0与P
n
的直线长度；
[0021]其中，确定无人机巡检的最小转弯半径r
min
，并计算无人机的转弯半径调整系数G
r
，则转弯半径调整系数G
r
根据下式进行计算：
[0022][0023]其中，确定无人机的最大巡检高度H
max
，并计算无人机巡检的最大高度调整系数G
h
,最大高度调整系数G
h
根据下式进行计算：
[0024][0025]式中，h
i
为无人机在第i点处的高度值；
[0026]根据巡检的距离、转弯半径和巡检高度计算无人机的路径规划调整指数F，则路径规划调整指数F根据下式进行计算：
[0027]F＝λ1·
G
obstacle
+λ2·
G
d
+λ3·
G
r
+λ4·
G
h
+λ5·
G
battery
[0028]λ1+λ2+λ3+λ4+λ5＝1
[0029]式中，G
obstacle
为障碍物调整系数，其值与无人机避障最大安全距离有关；G
d
为路径评价系数；G
r
为转弯半径调整系数；G
h
为最大高度调整系数；G
battery
为电池续航调整系数，其值根据无人机电池的容量有关；λ1、λ2、λ3、λ4、λ5为权重；
[0030]其中，无人机进行路径规划需满足：
[0031]确保无人机的路径规划调整指示F为最小值，以实现无人机能沿着最短的巡检线路进行巡检，
[0032]并将所述巡检线路对应的引导方位角和仰角传输至所述巡检引导单元中，以实现对所述无人机进行引导。
[0033]可选的，所述交互模块包括交互单元和身份注册单元，所述身份注册单元用于对
所述无人机的身份进行注册；所述交互单元基于所述无人机的身份进行核验，且在验证通过后，向无人机执行数据交互；
[0034]其中，所述交互单元包括身份识别器、代码发射器和数据交互器，所述身份识别器用于对所述无人机的身份进行识别，以核验所述无人机的数据；所述代码发射器用于将所述无人机的代码发送至相邻的无人机进行身份识别；所述数据交互器用于在核验通过后将多个连接的无人机上采集的数据进行数据交互。
[0035]可选的，所述回传模块包括接收单元、状态检测单元和传输单元，所述状态检测单元用于对无人机传输链路的状态进行检测；所述接收单元用于对所述无人机传输的数据进行接收；所述传输单元用于将所述无人机上的数据向所述接收单元进行传输；
[0036]其中，所述接收单元设置在地面的接收平台上；所述传输单元设置在所述无人机上。
[0037]可选的，所述接收单元包括信号增强器和数据存储器，所述信号增强器用于对无人机与接收平台连接的信号强度进行增强，以配合所述数据存储器接收所述传输单元发出的巡检数据；其中，所述数据存储器用于存储无人机的巡检数据。
[0038]可选的，所述巡检引导单元包括位置引导构件、检测器和发射器，所述发射器用于向无人机发送控制信号；所述位置引导构件用于接收与无人机的实时移动路径和巡检线路本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于无人机网格化巡检的高机动智能装备系统，包括主服务器，其特征在于，还包括回传模块、路线规划模块和交互模块，所述回传模块用于将无人机实时的巡检数据与地面的接收平台进行传输，以实现对巡检点位的数据收集和监控；所述路线规划模块用于对所述无人机的巡检线路进行规划，以实现对巡检位置的精准巡检；所述交互模块用于对各个巡检的无人机进行交互，实现对无人机编队的协同交互；所述路线规划模块包括巡检数据库、巡检引导单元和路径规划单元，所述巡检数据库存储有巡检位置和地形图数据；所述路径规划单元根据所述巡检数据库和重点巡检点位数据对巡检路径进行规划；所述巡检引导单元基于所述巡检数据库和路径规划单元对无人机进行路径引导；其中，所述重点巡检点位根据操作者进行设定；所述路径规划单元进行规划路径包括：获取巡检位置和地形图数据，确定参加巡检的无人机的数量D、巡检的距离、转弯半径和巡检高度；其中，确定参加巡检的无人机的数量D、巡检位置和地形图数据，以规划出的巡检点位序列{P0，P1，
…
，P
n
‑1，P
n
}，其中，每个巡检点位之间的巡检距离为：式中，为P
i
‑1、P
i
巡检点位之间的直线距离；i∈n，n为巡检点位的总数量；根据巡检距离d
n
计算每条路径的路径评价系数G
d
，则G
d
路径评价系数根据下式进行计算：式中，d
min
为P0与P
n
的直线长度；其中，确定无人机巡检的最小转弯半径r
min
，并计算无人机的转弯半径调整系数G
r
，则转弯半径调整系数G
r
根据下式进行计算：其中，确定无人机的最大巡检高度H
max
，并计算无人机巡检的最大高度调整系数G
h
,最大高度调整系数G
h
根据下式进行计算：式中，h
i
为无人机在第i点处的高度值；根据巡检的距离、转弯半径和巡检高度计算无人机的路径规划调整指数F，则路径规划调整指数F根据下式进行计算：
F＝λ1·
G
obstacle
+λ2·
G
d
+λ3·
G
r
+λ4·
G
h
+λ5·
G
battery
λ1+λ2+λ3+λ4+λ5＝1式中，G
obstacle
为障碍物调整系数，其值与无人机避障最大安全距离有关；G
d
为路径评价系数；G
r
为转弯半径调整系数；G
h
为最大高度调整系数；G
battery
为电池续航调整系数，其值根据无人机电池的容量有关；λ1、λ2、λ3、λ4、λ5为权重；其...

【专利技术属性】
技术研发人员：毛锋，杨金明，王茂飞，戴永东，戴亮，刘玺，黄宏春，杨磊，李季，肖峰，董庆森，
申请(专利权)人：国网江苏省电力有限公司泰州供电分公司，
类型：发明
国别省市：