[發(fā)明專利]多旋翼無人機(jī)規(guī)模化集中式光伏電站圖像數(shù)據(jù)采集方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810603936.1
• 申請日: 2018-06-12
• 公開（公告）號: CN109002048B
• 公開（公告）日: 2020-06-09
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 楊強(qiáng);席志鵬;孫艷;樓卓;李曉霞;顏文俊
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江大學(xué)
• 主分類號: G05D1/08
• 分類號: G05D1/08;G05D1/10
• 代理公司: 杭州求是專利事務(wù)所有限公司 33200
• 代理人: 邱啟旺

1.一種多旋翼無人機(jī)規(guī)模化集中式光伏電站圖像數(shù)據(jù)采集方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：

步驟(1)，根據(jù)光伏電站設(shè)計圖紙、高清衛(wèi)星圖像或無人機(jī)高空圖像獲取規(guī)模化集中式光伏電站的區(qū)域邊界信息；

步驟(2)，用多邊形對步驟(1)中獲取的規(guī)模化集中式光伏電站區(qū)域邊界信息進(jìn)行擬合，生成區(qū)域多邊形，若光伏組串分布在多個區(qū)域，則生成多個區(qū)域多邊形；以順時針方向記錄區(qū)域多邊形的頂點坐標(biāo)；

所述步驟(2)中生成區(qū)域多邊形時遵循以下條件：

R010：如光伏組件的兩個分布區(qū)域是連通的，則視為一個區(qū)域；

R020：在R010的基礎(chǔ)上，依據(jù)面積最小原則生成每個分布區(qū)域的擬合多邊形；

R030：如果擬合多邊形是凹多邊形，求此凹多邊形的外接凸多邊形，根據(jù)連通性將外接凸多邊形與凹多邊形差值部分分成若干非連通區(qū)域；對于差值部分的任意區(qū)域，如該區(qū)域東西兩側(cè)均與凹多邊形相交，則此凹多邊形不能作為區(qū)域多邊形，否則凹多邊形作為區(qū)域多邊形；

R040：所有的凸多邊形都可以作為區(qū)域多邊形；

R050：如凹多邊形不能作為區(qū)域多邊形，需要對凹多邊形進(jìn)行分解，直至分解后的所有多邊形都能作為區(qū)域多邊形，分解的原則是分解后所有區(qū)域多邊形南北方向跨度和最小；

步驟(3)，對每個區(qū)域多邊形，選擇地理上南端或北端的頂點作為區(qū)域多邊形的起始點；對每個區(qū)域多邊形的起始點，若光伏組件分布在起始點的東方，則起始方向為東，若光伏組件分布在起始點的西方，則起始方向為西；若起始點位于區(qū)域多邊形南方，則巡航方向為北，若起始點位于區(qū)域多邊形北方，則巡航方向為南；

步驟(4)，如步驟(2)確定的區(qū)域多邊形不唯一，則確定區(qū)域多邊形的數(shù)據(jù)采集順序，對每個區(qū)域多邊形依次執(zhí)行步驟(5)～步驟(10)；

步驟(5)，啟動無人機(jī)，在NED坐標(biāo)系中，將無人機(jī)的偏航角和可見光相機(jī)的偏航角設(shè)置為0，設(shè)定無人機(jī)飛行速率v₀，根據(jù)步驟(3)確定的起始方向確定無人機(jī)的初始飛行速度，當(dāng)初始方向為東時，初始飛行速度為當(dāng)初始方向為西時，初始飛行速度為設(shè)定dis＝0；其中，v_x、v_y分別為北、東方向的飛行速度，dis為無人機(jī)對每一行光伏組件進(jìn)行數(shù)據(jù)采集時的飛行距離，n_turn為無人機(jī)在區(qū)域邊界處的轉(zhuǎn)彎次數(shù)且其初始值為0；

步驟(6)，無人機(jī)處理器獲取可見光視頻流，對當(dāng)前視頻幀通過圖像處理算法檢測光伏組件、獲取光伏組串的邊界直線，根據(jù)光伏組串邊界直線的斜率和位置并結(jié)合飛行高度，計算光伏組串排列方向以及光伏組串相對于視頻流中心點的縱向像素偏移量；

步驟(7)，根據(jù)步驟(6)獲得的光伏組串排列方向以及偏移量計算得到云臺偏航角的調(diào)整量以及速度指令值；

步驟(8)，以固定且不低于5Hz的頻率重復(fù)執(zhí)行步驟(6)、步驟(7)，直至無人機(jī)到達(dá)區(qū)域邊界；在執(zhí)行步驟(6)、步驟(7)的過程中，如滿足abs(dis-n*dis_photo)≤0.1，無人機(jī)可見光相機(jī)以及紅外相機(jī)采集圖像數(shù)據(jù)；其中，n為自然數(shù)，dis_photo為圖像數(shù)據(jù)采集的距離間隔，abs為求絕對值運算；

所述步驟(8)中無人機(jī)到達(dá)區(qū)域邊界的判定條件為：無人機(jī)位置到達(dá)區(qū)域多邊形外，且根據(jù)步驟S010得到的二值圖像滿足其中，n＝pix_width*pix_height為圖像像素數(shù)，為步驟S010處理得到的屬于光伏組件的像素數(shù)量，x_i為二值圖像像素值，ColorThreshold為判斷視野中是否存在光伏組件的閾值；

步驟(9)，當(dāng)無人機(jī)到達(dá)區(qū)域邊界時，執(zhí)行轉(zhuǎn)向策略，dis＝0，n_turn＝n_turn+1；

步驟(10)，無人機(jī)對當(dāng)前行的光伏組件繼續(xù)執(zhí)行圖像采集任務(wù)，根據(jù)步驟(5)確定的初始飛行速度，執(zhí)行步驟(6)～步驟(9)直至無人機(jī)完成對區(qū)域多邊形的遍歷。