一种电力巡检无人机的自动降落方法技术

本发明专利技术提出的是一种面向电力巡检无人机在降落阶段的自动降落方法，其主要设计包括或基于：1、基于多传感器的脚架结构设计；2、考虑多种触地情况的判断逻辑；3、电力巡检无人机降落阶段的自动降落方法，其包含降落区域判断、降落过程感知，即，在电力巡检无人机降落－触地阶段提供一种完备的落地检测方案，并将对地传感器、无人机天线集成与脚架上，减轻机身负载与设计复杂度，降低无人机机身设计成本与时间的同时提高了无人机在降落－触地的安全性，减少无人机机身成本的同时增加无人机巡检效率。率。率。

【技术实现步骤摘要】
一种电力巡检无人机的自动降落方法


[0001]本专利技术涉及无人机
，尤其涉及一种电力巡检无人机的自动降落方法。

技术介绍

[0002]随着无人机技术的快速发展，越来越多的场景需要无人机代替人工进行作业，如：电力巡线中无人机代替人工对线路进行检查，在该场景下，要求无人机准确的降落至固定场地的同时利用固定场地的设备对其进行充电。在此过程中，无人机通常将会经历：1、飞往降落场地上空；2、在降落场地上空下降；3、降落并锁住螺旋桨；4、检查无人机状态并开始充电。4个阶段，其中，无人机将会使用到如：陀螺仪、磁罗盘、距离传感器、气压计、GNSS定位系统、避障摄像头等传感器。
[0003]文献号：CN201710604323.5提供了一种无人机自主降落方法，通过无人机搭载摄像头拍摄地面图像，采用深度学习模型训练获得的图像语义分割算法模型识别地面图像的各个区域类型和边界，利用地面类型和地面区域大小判断最佳的降落点。
[0004]该专利技术虽然通过摄像头识别无人机下方场地信息，倾斜程度，选取最适合降落的地点，但摄像头有可能产生视觉误差，同时机器视觉对机载计算机性能要求均高，并且当下降过程中突然出现障碍物时，无人机无法立即反应，再而零件几乎都集中在无人机机身上增加机身负载，影响续航及飞行效率，且触地阶段的安全性无法得到保障，如果，距离传感器、避障摄像头等可以从无人机机身拆下且不影响实际飞行，再将传感器集成在脚架上的同时又能实现自动降落功能，还能对下方出现障碍物时无人机做出及时的反应，即可降低无人机机身设计成本与时间，本专利技术需要对此提出改进。

技术实现思路

[0005]为了克服现有技术的上述缺陷，本专利技术的实施例提供一种面向电力巡检无人机的触地杆系统，不仅能够减轻机身负载与设计复杂度，降低无人机机身设计成本与时间的同时保障无人机在降落－触地阶段的安全性，减少无人机机身成本的同时增加无人机巡检效率。
[0006]为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0007]一种电力巡检无人机的自动降落方法，包括如下步骤：
[0008]S1、降落场地判定：无人机到达预定位置上空悬停，准备降落时，判定无人机的相对地面高度D
F
与无人机在GNSS上的相对地面高度对比误差是否满足小于5m；满足条件则进入S2进行地面倾斜判定，否则无人机执行悬停指令；其中，D1和D2为两个触地杆上的TOF距离传感器传回的高度；
[0009]S2、地面倾斜判定：先判定两个触地杆所处平面与地面的角度α是否满足的条件，满足则进入地面倾斜二次判定，若不满足则无人机执行悬停指令，其中，
m为两触地杆的间距；
[0010]S3、地面倾斜二次判定：判定判定两个触地杆所处平面与地面的角度α是否满足的条件，满足则进入S3执行继续降落指令，不满足则α处于到之间，无人机执行悬停指令，并且在终端上显示可以降落，但有可能会发生倾斜的标志；
[0011]S4、当无人机降落到D
F
＜0.1m时，进入触地阶段，在降落到触地阶段时，安装于触地杆上的两个接触传感器会在触地杆接触到地面时分别触发一道上升的电平脉冲信号，当两道信号触发时间隔1s内则会认为已经完全触地，此时关闭无人机动力系统，使螺旋桨停转，完成电力巡检无人机的自动降落。
[0012]作为本专利技术的进一步方案，在所述S4中，两接触传感器只触发了一道上升的电平脉冲信号，且间隔1s内第二道电平脉冲信号没有触发，则判定为传感器故障或突发情况，无人机执行悬停指令；但5s内D
F
＜0.1m，且触发了第二道上升的电平脉冲信号则认为完全触地，此时关闭无人机动力系统，使螺旋桨停转；若持续超过5s没有触发第二道电平脉冲信号，则发送螺旋桨强制停转信号。
[0013]作为本专利技术的进一步方案，在所述S1～S4任一步骤中，工作人员可以随时选择是否进行接管无人机，工作人员确认接管无人机为最高优先级指令。
[0014]作为本专利技术的进一步方案，在所述S1至S3中，同时进行障碍物判定实时监测，判定为是否满足的条件；若满足其中一条则无人机执行悬停指令，该指令为第二优先级指令；不满足任一条件则执行继续降落指令。
[0015]作为本专利技术的进一步方案，在所述S1～S4任一步骤中无人机执行悬停指令后，工作人员根据摄像头进行确认选择是否可以降落，若选择可以降落，无人机执行继续降落指令；若选择不能降落，则进入工作人员接管。
[0016]作为本专利技术的进一步方案，所述S1中的触地杆通过内部中空用于走线的支撑杆安装于无人机机腹，各触地杆上均安装有接触传感器和TOF距离传感器：
[0017]接触传感器：接触到地面时触发一上升的电平脉冲信号，用于感应无人机是否接触到地面；
[0018]TOF距离传感器：通过测量传感器信号在发射器和反射器之间的飞行时间来计算出两者之间距离，用于测量无人机与地面的实时相对高度。
[0019]作为本专利技术的进一步方案，触地杆与支撑杆之间通过支撑杆支柱固定连接，触地杆包括贯穿支撑杆支柱的内管以及套接于内管贯穿支撑杆支柱两端的外管，内管外侧与外管内侧套接面之间设置有减震套。
[0020]作为本专利技术的进一步方案，触地杆的两端开设有用于放置接触传感器和TOF距离传感器的传感器槽口，内管中间设置有上下对称的用于将无人机的数传、图传馈线引出并放置天线的两个天线放置舱，天线放置舱的左右两侧开设有用于将TOF距离传感器、接触传感器、摄像头数据传输导线和电源线引出于支撑杆的走线孔。
[0021]作为本专利技术的进一步方案，所述减震套的材料可使用橡胶或硅胶制作，减震套沿
周方向等间距开设有多个挤压槽。
[0022]作为本专利技术的进一步方案，支撑杆与触地杆水平面形成一定角度的安装位置，角度设定为15
°
。
[0023]本专利技术的技术效果和优点：
[0024]1.电力巡检无人机降落－触地阶段提供一种完备的落地检测方案，并将对地传感器、无人机天线集成与脚架上，减轻机身负载与设计复杂度，降低无人机机身设计成本与时间的同时提高了无人机在降落－触地的安全性，减少无人机机身成本的同时增加无人机巡检效率。
[0025]2.无人机自身的自动降落无需用到摄像头，利用传感器的传回数据比摄像头更加的快速，且在下方遇到障碍物无人机能够及时做出悬停指令，避免下降过程中突然出现的动物或飞行物损坏无人机。
附图说明
[0026]图1为本专利技术提供的自动降落方法的降落阶段步骤流程图；
[0027]图2为本专利技术提供的自动降落方法的触地阶段步骤流程图；
[0028]图3为本专利技术提供的触地杆结构示意图；
[0029]图4为本专利技术提供的触地杆安装透视图；
[0030]图5为本专利技术的结构展示图和爆炸视图；
[0031]图6为本专利技术的减震套管挤压槽示意图；
[0032]图7为本专利技术的外管定位孔。
[0033]附图标记为：1、支撑杆；2、内管；3、支撑本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电力巡检无人机的自动降落方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、降落场地判定：无人机到达预定位置上空悬停，准备降落时，判定无人机的相对地面高度D
F
与无人机在GNSS上的相对地面高度对比误差是否满足小于5m；满足条件则进入S2进行地面倾斜判定，否则无人机执行悬停指令；其中，D1和D2为两个触地杆上的TOF距离传感器传回的高度；S2、地面倾斜判定：先判定两个触地杆所处平面与地面的角度α是否满足的条件，满足则进入地面倾斜二次判定，若不满足则无人机执行悬停指令，其中，m为两触地杆的间距；S3、地面倾斜二次判定：判定判定两个触地杆所处平面与地面的角度α是否满足的条件，满足则进入S3执行继续降落指令，不满足则α处于到之间，无人机执行悬停指令，并且在终端上显示可以降落，但有可能会发生倾斜的标志；S4、当无人机降落到D
F
＜0.1m时，进入触地阶段，在降落到触地阶段时，安装于触地杆上的两个接触传感器会在触地杆接触到地面时分别触发一道上升的电平脉冲信号，当两道信号触发时间隔1s内则会认为已经完全触地，此时关闭无人机动力系统，使螺旋桨停转，完成电力巡检无人机的自动降落。2.根据权利要求1所述的一种电力巡检无人机的自动降落方法，其特征在于，在所述S4中，两接触传感器只触发了一道上升的电平脉冲信号，且间隔1s内第二道电平脉冲信号没有触发，则判定为传感器故障或突发情况，无人机执行悬停指令；但5s内D
F
＜0.1m，且触发了第二道上升的电平脉冲信号则认为完全触地，此时关闭无人机动力系统，使螺旋桨停转；若持续超过5s没有触发第二道电平脉冲信号，则发送螺旋桨强制停转信号。3.根据权利要求1所述的一种电力巡检无人机的自动降落方法，其特征在于，在所述S1～S4任一步骤中，工作人员可以随时选择是否进行接管无人机，工作人员确认接管无人机为最高优先级指令。4.根据权利要求1所述的一种电力巡检无人机的自动降落方法，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈伯建，李哲舟，吴文斌，张伟豪，韩腾飞，王仁书，陈卓磊，梁曼舒，林承华，叶思源，胡伟豪，
申请(专利权)人：国网福建省电力有限公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：