【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及输电线路智能监拍领域，尤其涉及一种基于北斗的输电线路空中监拍方法及系统。
技术介绍
1、随着现代社会的发展和经济的快速增长，电力需求不断增加，电网规模和复杂性日益扩大。输电线路作为电力系统的重要组成部分，其安全稳定运行对电力供应的可靠性和稳定性至关重要。传统的输电线路巡检方式主要依赖人工巡检，这种方法不仅工作量大、效率低下，而且受环境条件影响较大，特别是在山区、森林等复杂地形条件下，人工巡检的难度和风险显著增加。如何提高输电线路巡检效率和精度，成为电力行业亟需解决的问题。近年来，随着无人机技术、北斗导航系统及人工智能技术的发展，利用无人机进行输电线路巡检逐渐成为一种新的趋势。无人机凭借其灵活性和高效性，可以显著提升输电线路巡检的效率。而北斗导航系统作为中国自主研发的全球卫星导航系统，不仅提供了高精度的定位服务，还具备抗干扰能力强、覆盖范围广等优势，为无人机的精准定位和航线规划提供了有力支持。鉴于此，本专利技术提出一种基于北斗的输电线路空中智能监拍方法，通过融合智能监拍和北斗导航定位技术实现对输电线路缺陷的及时发现和处理，提高输电线路的维护水平，保障电网的安全稳定运行。
技术实现思路
1、有鉴于此，本专利技术提供一种基于北斗的输电线路空中监拍方法，目的在于：1)利用北斗卫星采集输电线路铁塔的位置信息，并建立输电网络拓扑，将输电网络拓扑划分为若干待巡检的输电导线线路，并构建多无人机任务分配模型，求解得到巡检无人机数目最少、无人机飞行成本低于预设成本阈值且无人机巡检连续性函
2、为实现上述目的，本专利技术提供的一种基于北斗的输电线路空中监拍方法，包括以下步骤：
3、s1：利用北斗卫星获取输电线路的地理信息构建输电网络拓扑，根据输电网络拓扑构建基于无人机飞行成本的多无人机任务分配模型；
4、s2：对多无人机任务分配模型进行优化求解，得到无人机的最优巡检路径，并基于北斗卫星获取的地面高度信息，对无人机在最优巡检路径的飞行高度进行自适应高度调整，无人机按照自适应高度调整后的最优巡检路径进行巡检；
5、s3：构建无人机姿态调控模型，所述无人机姿态调控模型以无人机飞行坐标和输电线路坐标为输入，以无人机姿态调控参数为输出；
6、s4：无人机在巡检过程中使用高分辨率摄像头拍摄输电线路图像数据，对采集的输电线路图像数据进行图像识别，若识别到输电导线则说明巡检姿态正确，否则利用无人机姿态调控模型求解到无人机姿态调控参数，进行巡检姿态校正。
7、作为本专利技术的进一步改进方法：
8、可选地，所述s1步骤中利用北斗卫星获取输电线路的地理信息构建输电网络拓扑，包括：
9、利用北斗卫星获取输电线路的地理信息，构成输电网络拓扑g＝(e，v)，其中e表示输电网络拓扑g中n个输电节点所对应位置坐标集合：
10、e＝{en＝(xn，hn)|n∈[1，n]}
11、其中：
12、en表示输电网络拓扑中第n个输电节点所对应的位置坐标，n表示输电网络拓扑中的输电节点总数，其中输电网络拓扑中的输电节点表示用于支撑输电导线的输电线路铁塔；
13、xn表示位置坐标en中的经纬度坐标，即输电线路铁塔的经纬度坐标；
14、hn表示位置坐标en中的高度坐标，即输电线路铁塔的高度；
15、v表示输电网络拓扑g中n个输电节点之间的连接关系集合：
16、v＝{vn，i|n∈[1，n]，i∈[1，n]}
17、其中：
18、vn，i表示输电网络拓扑g中第n个输电节点与第i个输电节点之间的连接关系，若第n个输电节点与第i个输电节点之间存在不间断的输电导线，则vn，i＝1，否则vn，i＝0，其中不间断的输电导线表示导线中间不存在输电节点的输电导线；在本专利技术实施例中，vn，n＝0；
19、根据输电网络拓扑构建基于无人机飞行成本的多无人机任务分配模型，其中多无人机任务分配模型以最小化无人机数目为飞行成本目标，以能够遍历输电节点之间输电导线的多个无人机的巡检路径为输出。
20、可选地，所述根据输电网络拓扑构建基于无人机飞行成本的多无人机任务分配模型，包括：
21、根据输电网络拓扑构建基于无人机飞行成本的多无人机任务分配模型，其中多无人机任务分配模型以最小化无人机数目为飞行成本目标，以能够遍历输电节点之间输电导线的多个无人机的巡检路径为输出，所构建多无人机任务分配模型的表示形式为：
22、
23、其中：
24、f(θk)表示多无人机任务分配模型中的无人机巡检连续性函数，θk表示k组无人机巡检路径，θ(k)表示第k组无人机的巡检路径，k∈[1，k]；
25、θ(k，1)，θ(k，2)，...，θ(k，mk)，...，θ(k，mk)表示多无人机任务分配模型分配给第k组无人机的mk段巡检路线，θ(k，mk)表示分配给第k组无人机的第mk段巡检路线，mk∈[1，mk]；
26、dis(θ(k，mk)，θ(k，mk+1))表示巡检路线θ(k，mk)，θ(k，mk+1)之间的最近距离；
27、计算k组无人机巡检路径θk的无人机飞行成本：
28、
29、其中：
30、cost(θk)表示k组无人机巡检路径θk的无人机飞行成本；
31、dis(θ(k， mk))表示巡检路线θ(k， mk)的路线长度；
32、表示第k组无人机的巡检路线总长度。
33、可选地，所述s2步骤中对多无人机任务分配模型进行优化求解，得到无人机的最优巡检路径，包括：
34、对多无人机任务分配模型进行优化求解，得到无人机的最优巡检路径，其中优化求解流程为：
35、s21：设置当前进行巡检的无人机数目为k，其中k为无人机总数；
36、s22：将条输电线路随机分配至k个无人机，并重复步骤s22，得到u种分配方式，即u种k组无人机巡检路径，其中第u种k组无人机巡检路径为：
37、...
【技术保护点】
1.一种基于北斗的输电线路空中监拍方法，其特征在于，所述方法包括：
2.如权利要求1所述的一种基于北斗的输电线路空中监拍方法，其特征在于，所述S1步骤中利用北斗卫星获取输电线路的地理信息构建输电网络拓扑，包括：
3.如权利要求2所述的一种基于北斗的输电线路空中监拍方法，其特征在于，所述根据输电网络拓扑构建基于无人机飞行成本的多无人机任务分配模型，包括：
4.如权利要求3所述的一种基于北斗的输电线路空中监拍方法，其特征在于，所述S2步骤中对多无人机任务分配模型进行优化求解，得到无人机的最优巡检路径，包括：
5.如权利要求4所述的一种基于北斗的输电线路空中监拍方法，其特征在于，所述基于北斗卫星获取的地面高度信息，对无人机在最优巡检路径的飞行高度进行自适应高度调整，包括：
6.如权利要求1所述的一种基于北斗的输电线路空中监拍方法，其特征在于，所述S3步骤中构建无人机姿态调控模型，包括：
7.如权利要求1所述的一种基于北斗的输电线路空中监拍方法，其特征在于，所述S4步骤中无人机在巡检过程中使用高分辨率摄像头拍摄输电线
8.如权利要求7所述的一种基于北斗的输电线路空中监拍方法，其特征在于，所述利用无人机姿态调控模型求解到无人机姿态调控参数，进行巡检姿态校正，包括：
9.一种基于北斗的输电线路空中监拍系统，其特征在于，所述系统包括：
...【技术特征摘要】
1.一种基于北斗的输电线路空中监拍方法，其特征在于，所述方法包括：
2.如权利要求1所述的一种基于北斗的输电线路空中监拍方法，其特征在于，所述s1步骤中利用北斗卫星获取输电线路的地理信息构建输电网络拓扑，包括：
3.如权利要求2所述的一种基于北斗的输电线路空中监拍方法，其特征在于，所述根据输电网络拓扑构建基于无人机飞行成本的多无人机任务分配模型，包括：
4.如权利要求3所述的一种基于北斗的输电线路空中监拍方法，其特征在于，所述s2步骤中对多无人机任务分配模型进行优化求解，得到无人机的最优巡检路径，包括：
5.如权利要求4所述的一种基于北斗的输电线路空中监拍方法，其特征在于，所述基于北斗卫星获...
【专利技术属性】
技术研发人员：牛垣绗，赵永良，程序，王春雷，郭泰龙，鲁籍元，陈光，高尚，张代勋，袁嘉琦，李毅辰，米祎仑，
申请(专利权)人：国网北京市电力公司，
类型：发明
国别省市：
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