[實用新型]電力巡線無人直升機超低空飛行障礙規避子系統

有效

• 申請號: 201120124969.1
• 申請日: 2011-04-26
• 公開（公告）號: CN202046439U
• 公開（公告）日: 2011-11-23
• 發明（設計）人: 鄭天茹;王濱海;劉俍;王騫;張晶晶;陳西廣;張海龍
• 申請（專利權）人: 山東電力研究院
• 主分類號: B64D47/08
• 分類號: B64D47/08;H04N5/225;H02G1/02
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 張勇

技術領域

本實用新型涉及一種基于電力巡線無人直升機系統的機載信號采集和超低空飛行障礙規避技術，特別是一種電力巡線無人直升機超低空飛行障礙規避子系統。

背景技術

近年來，我國國民經濟的持續快速發展對我國電力工業提出了越來越高的要求。我國目前已形成華北、東北、華東、華中、西北和南方電網共6個跨省區電網，截至2008年110千伏以上輸電線路已達到近51.4萬公里。500千伏線路已成為各大電力系統的骨架和跨省、跨地區的聯絡線，電網發展滯后的矛盾基本得到緩解。由于我國國土遼闊，地形復雜，平原少、丘陵及山區較多，氣象條件復雜，瓷絕緣子質量不夠穩定等，因此為了安全和可靠地供電，巡線維護自動化和現代化已日益顯示出其迫切性。

采用無人機空中作業進行電力巡線，能夠克服利用有人駕駛的直升機進行巡線的維護費用昂貴、安全問題突出等弊端，但無人機巡線過程中，難免會遇到交跨線、樹木、建筑物等障礙物，無人機巡線系統雖然具有3D程控飛行的技術，但是仍然欠缺應對預期外障礙物的緊急避讓機制；無人機是通過GPS方式進行導航的，由于GPS存在誤差，所以無人機在執行任務的過程中可能會出現偏離預定航向的情況，造成無人機與輸電線路或其他障礙物的發生碰撞；在經過交跨線時，如果無人機的飛行高度不夠，同樣存在與線路發生碰撞的危險。因此，為了保障無人機巡線系統及輸電線路的安全，提升巡線作業的可靠性，有必要開發一套無人機避障子系統，實現無人機巡線系統的自主避障功能。

超聲波測距、紅外測距、激光測距和微波雷達測距是目前比較常用的測距方式，通過對其測距原理的了解，紅外測距的范圍有限，而激光測距抗干擾能力較弱，超聲波方式雖然實現簡單、抗干擾能力較強，但是具有一次測量距離較短的缺陷，均不適用于無人機避障子系統。微波雷達方式除具備超聲波方式抗干擾能力強、指向性強等特點外，還可以進行遠距離的精確測距，其測量距離可達數百米，測量精度可達到厘米級，適用于開發無人機主避障子系統。此外，根據電力巡線無人機巡查目標-輸電線路的特殊性，設計了根據電磁場強度的探測來判斷與輸電線路距離這一具有針對性、獨特性、創造性的測距方法。此方法的特性是：距離輸電線路越近，測距精度越高，可達厘米甚至毫米級別，尤其適用于電力巡線無人機在對輸電線路巡查時對輸電線路的規避。

雷達測距傳感器是依據調頻連續波原理(FMCW?Frequency?ModulatedContinous?Wave)為基礎的雷達物位計，它區別于脈沖式雷達，并因其探測近距離優越的性能而廣泛應用于汽車防撞及工業物位領域。物位測量精度不受介質介電常數、濃度(密度)、壓力和溫度的影響，物位測量精度不受霧，泡沫、粉塵、蒸汽以及容器形狀影響。高精度電磁場檢測傳感器/系統可根據各種磁傳感器的工作范圍和使用條件不同，選擇幾種進行組合使用，以達到輸電線路周圍磁場檢測精度和穩定性的要求，以及無人機對于所搭載設備的重量、抗震、抗干擾等多方面的要求。

實用新型內容

本實用新型的目的就是為了保障無人機巡線系統及輸電線路的安全，而提供的一套電力巡線無人直升機超低空飛行障礙規避子系統，它能夠實現無人機巡線系統的自主避障功能，提升巡線作業的可靠性。

為實現上述目的，本實用新型采用如下技術方案：

一種電力巡線無人直升機超低空飛行障礙規避子系統，它包括測距傳感器、電磁場檢測傳感器和視覺傳感器，其中測距傳感器和電磁場檢測傳感器均與信號預處理模塊連接，視覺傳感器與視覺信號處理模塊連接，信號預處理模塊和視覺信號處理模塊通過通訊端口與緊急避障模塊連接，緊急避障模塊與無人機動力裝置連接。

所述視覺傳感器是安裝在無人機機身上的多個攝像頭。

本實用新型的無人機避障子系統由機載的信號采集模塊和機載飛控的緊急避障模塊組成。機載的高精度電磁場檢測傳感器、高性能測距傳感器與飛控緊急避讓模塊可實現主動避讓方式；視覺傳感器與后臺的分析識別模塊可實現輔助判斷避讓方式。