[發明專利]一種基于無人機的架空線與植被距離測量裝置及方法

有效

• 申請號: 201710666040.3
• 申請日: 2017-08-07
• 公開（公告）號: CN107479059B
• 公開（公告）日: 2019-08-09
• 發明（設計）人: 鄭子杰;盧星宇;徐振龍;張炳寅;陳岳欽;周威;張婷;雷浩揚
• 申請（專利權）人: 廣州市極臻智能科技有限公司
• 主分類號: G01S17/08
• 分類號: G01S17/08
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 李斌

1.一種基于無人機的架空線與植被距離的測量方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1、針對輸電線路的特點，對無人機的作業區域進行規劃，建立無人機作業的安全約束區域；

S2、無人機飛行至架空線的水平高度，并且保持機頭正對著架空線；此時無人機應該工作在相鄰兩個電線塔之間架空線束的外側某一位置，并且移動到距線束的一定范圍內，保證激光雷達能夠有效檢測到架空線束；

S3、保持無人機位置不變，啟動二維360°激光掃描儀進行掃描；收集以無人機為坐標原點的二維平面坐標系上架空線線束點的點集合J；在垂直于架空線的豎直方向，沿無人機機頭方向的預設角度0°～α內對架空線束進行激光測距，搜索到距離無人機距離最短的點P(x,y)作為架空線束最偏外側的位置；根據地面監控中心的輸電線路空間三維模型的數據庫，可以判斷當前的線束內任意兩線的最大距離為d；因此以最短的距離點P(x,y)為圓心，d為半徑，在垂直于線束的平面內，劃出圓形區域，作為激光掃描儀的搜索區域；利用二維360°激光雷達對此搜索區域進行掃描，此區域內所有的點作為以無人機為坐標原點的二維平面坐標系上線束點的點集合J；

S4、保持無人機位置不變，啟動二維360°激光掃描儀進行掃描；收集以無人機為坐標原點的二維平面坐標系上植被點的集合K；在垂直于架空線的豎直方向，沿無人機機頭方向的預設角度0°～α內對架空線束進行激光測距，搜索到距離無人機距離最短的點P(x,y)作為架空線束最偏外側的位置；根據地面監控中心的輸電線路空間三維模型的數據庫，可以判斷當前的線束內任意兩線的最大距離為d；

垂直于架空線，在無人機機頭方向的預設角度0°～α內進行激光測距，其中以P(x,y)為圓心、2d為半徑的弧線與0°～α激光邊界范圍外面的區域作為植被的搜索區域；此區域內所有的點作為植被的點集合K1；

垂直于架空線，在無人機機頭方向的α～180°角度內進行激光測距；此區域內所有的點作為植被的點集合K2；點集合K2與點集合K1合并形成整個以無人機為坐標原點的二維平面坐標系上植被點的集合K；

S5、對點集合J和集合K進行計算，計算出兩個點集合點之間的最短距離，并且把這個距離通過機載第二通訊模塊發送到地面監控中心；

地面監控中心利用植被與架空線距離大小所引發安全隱患的危險指數數據庫對該最短距離進行引發安全隱患的危險指數評估，并把危險指數反映在軟件交互界面上，同時供操作者實時觀察當前無人機與輸電線路之間的距離，以及記錄當前區域的危險等級；

若危險指數超過最大的危險等級，則地面監控中心發出警報指令到飛行控制系統以及成像裝置；飛行控制系統把當前的危險區域的坐標發回給地面監控中心記錄保存，并且該坐標能夠實時在地圖界面上標識為危險坐標點；

若危險指數在安全范圍之內，則無人機按照預先設定的檢測路徑對需要檢測的區域進行檢測，在移動的時候不斷地反復執行步驟S2-S5。

2.根據權利要求1所述的測量方法，其特征在于，若無人機為自主飛行模式，采用前置視覺避障方案；若無人機為手動操作模式，通過地面監控中心觀察成像裝置傳回的實時圖像數據，手動操作無人機飛行。

3.一種用于實現權利要求1-2任一項所述基于無人機的架空線與植被距離的測量方法的測量裝置，其特征在于，包括無人機機體和地面監控中心，兩者間通過無線傳輸系統通信；無人機機體上設有飛行控制系統和傳感檢測集成系統；

其中飛行控制系統與GPS測量儀、氣壓高度計、無刷電機驅動模塊和機載第一通訊模塊連接；無刷電機驅動模塊連接相關電機從而控制無人機的旋翼；飛行控制系統通過各模塊實現對無人機的飛行控制和信息采集，并通過機載第一通訊模塊反饋到地面監控中心；

傳感檢測集成系統與三軸云臺增穩系統、成像裝置、二維360°激光掃描儀、大容量信息存儲單元和機載第二通訊模塊連接；三軸云臺增穩系統與成像裝置機械連接，成像裝置隨云臺運動；傳感檢測集成系統通過機載第二通訊模塊與地面監控中心通信；傳感檢測集成系統將成像裝置獲得的機載視頻和二維360°激光掃描儀的掃描數據實時傳回地面監控中心。

4.根據權利要求3所述的測量裝置，其特征在于，飛行控制系統與視覺避障模塊連接，視覺避障模塊包括攝像頭以及對應的數據處理模塊。