[發(fā)明專利]一種用于無(wú)人機(jī)驗(yàn)電的機(jī)頭定位方法及系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201911156501.8
• 申請(qǐng)日: 2019-11-22
• 公開（公告）號(hào): CN112835376B
• 公開（公告）日: 2023-03-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 邵瑰瑋;文志科;付晶;蔡煥青;胡霽;陳怡;劉壯;談家英;周立瑋;曾云飛
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)電力科學(xué)研究院有限公司
• 主分類號(hào): G05D1/10
• 分類號(hào): G05D1/10
• 代理公司: 北京聿華聯(lián)合知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11611
• 代理人: 劉華聯(lián)

本發(fā)明公開了一種用于無(wú)人機(jī)驗(yàn)電的機(jī)頭定位方法，包括：將無(wú)人機(jī)機(jī)頭朝向待測(cè)量線路并在到達(dá)指定高度后，將無(wú)人機(jī)以當(dāng)前機(jī)頭方向?yàn)橹行模凑疹A(yù)設(shè)角度分別向左右兩側(cè)擺動(dòng)，對(duì)不同擺動(dòng)角度下的待測(cè)量線路進(jìn)行測(cè)距，得到相應(yīng)的距離和航向角，并將其作為樣本數(shù)據(jù)；計(jì)算任意兩個(gè)擺動(dòng)角度下距離的差值，基于此，從樣本數(shù)據(jù)中篩選出與待測(cè)量線路最相關(guān)的兩個(gè)采樣點(diǎn)；將由兩個(gè)采樣點(diǎn)和無(wú)人機(jī)構(gòu)成的三角形在無(wú)人機(jī)飛行平面上進(jìn)行投影，并根據(jù)兩個(gè)采樣點(diǎn)對(duì)應(yīng)的航向角，確定投影三角形內(nèi)無(wú)人機(jī)垂線方向的航向角，從而完成機(jī)頭定位。本發(fā)明全程無(wú)需人工干預(yù)，自動(dòng)測(cè)試，自動(dòng)運(yùn)算，自動(dòng)定位。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及無(wú)人機(jī)驗(yàn)電技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種用于輸電線路驗(yàn)電無(wú)人機(jī)的機(jī)頭定位方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

隨著物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、人工智能等新技術(shù)的快速發(fā)展，無(wú)人機(jī)已廣泛應(yīng)用到石油、鐵路、植保、物流服務(wù)等各個(gè)行業(yè)領(lǐng)域。在電力行業(yè)，為滿足建設(shè)和發(fā)展堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)需求，轉(zhuǎn)變輸變電運(yùn)檢模式，一種采用“直升機(jī)、無(wú)人機(jī)和人工協(xié)同巡檢”的新型運(yùn)檢模式發(fā)展起來(lái)。其中，無(wú)人機(jī)巡檢由于方式靈活、成本低，不僅能夠發(fā)現(xiàn)桿塔異物、絕緣子破損、防震錘滑移、線夾偏移等缺陷，還能夠發(fā)現(xiàn)金具銹蝕、開口銷與螺栓螺帽缺失、查找閃絡(luò)故障點(diǎn)等人工巡檢難以發(fā)現(xiàn)的缺陷，可與直升機(jī)和人工巡檢方式協(xié)同配合，成為線路運(yùn)檢技術(shù)發(fā)展的重點(diǎn)方向之一。另外，依托無(wú)人機(jī)平臺(tái)開展導(dǎo)線除異物、工具傳遞、復(fù)合絕緣子憎水性檢測(cè)等輔助檢修作業(yè)逐漸增多，有效減輕了作業(yè)人員勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了檢修效率，確保了檢修作業(yè)安全。現(xiàn)有驗(yàn)電器在平原地區(qū)使用不受限制，但線路跨越河流、山谷等區(qū)域作業(yè)人員無(wú)法抵達(dá)或桿塔，另外，在線路高度提升時(shí)非接觸式驗(yàn)電器無(wú)法正常使用。

在無(wú)人機(jī)攜帶驗(yàn)電設(shè)備垂向飛行穿過(guò)輸電線路時(shí)，為了防止無(wú)人機(jī)在臨近輸電線路飛行的情況下，容易受到電磁干擾，使得無(wú)人機(jī)的通信收到影響，因此，需要在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中要求無(wú)人機(jī)的飛行高度與輸電線路高度間隔出一定的安全距離，才可保障無(wú)人機(jī)的正常飛行。

由于現(xiàn)有機(jī)頭定位方法一般由工作人員地面操控，實(shí)際作業(yè)過(guò)程中，無(wú)人機(jī)與作業(yè)人員的距離近時(shí)30m～50m，遠(yuǎn)時(shí)達(dá)到了100多米，如果利用人眼在地面觀察無(wú)人機(jī)相對(duì)于輸電線路的垂直方向時(shí)，存在視覺(jué)差(比如，無(wú)人機(jī)與線路距離很遠(yuǎn)，但是從地面觀察無(wú)人機(jī)已經(jīng)臨近線路)，無(wú)人機(jī)飛行的機(jī)頭朝向、以及無(wú)人機(jī)與輸電線路的距離在地面無(wú)法準(zhǔn)確判斷。另外，同一輸電線路，工作人員在不同時(shí)間作業(yè)時(shí)，其控制的無(wú)人機(jī)飛行時(shí)的機(jī)頭方向、與輸電線路的距離均不同。因此，完全靠工作人員的主觀經(jīng)驗(yàn)在地面控制機(jī)頭方向、與輸電線路的距離是比較困難的，這樣，在后續(xù)無(wú)人機(jī)飛行驗(yàn)電過(guò)程中，無(wú)人機(jī)的機(jī)頭方向、無(wú)人機(jī)飛行平面與輸電線路的距離參數(shù)，均無(wú)法保證整個(gè)過(guò)程的參數(shù)一致性。

綜上所述，現(xiàn)有技術(shù)中急需一種能夠在無(wú)人機(jī)到達(dá)指定高度后，自動(dòng)進(jìn)行無(wú)人機(jī)機(jī)頭朝向調(diào)整的方案，使得無(wú)需利用人眼“準(zhǔn)確”觀測(cè)無(wú)人機(jī)實(shí)際的機(jī)頭方向、以及無(wú)人機(jī)飛行平面與輸電線路之間的距離，就能夠?qū)o(wú)人機(jī)實(shí)際的機(jī)頭方向調(diào)整為輸電線路的垂線方向，從而順利完成驗(yàn)電作業(yè)。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種用于無(wú)人機(jī)驗(yàn)電的機(jī)頭定位方法，包括：樣本采集步驟、將無(wú)人機(jī)機(jī)頭朝向待測(cè)量線路并在到達(dá)指定高度后，將無(wú)人機(jī)以當(dāng)前機(jī)頭方向?yàn)橹行模凑疹A(yù)設(shè)角度分別向左右兩側(cè)擺動(dòng)，對(duì)不同擺動(dòng)角度下的所述待測(cè)量線路進(jìn)行測(cè)距，得到相應(yīng)的距離和航向角，并將其作為樣本數(shù)據(jù)，其中，所述指定高度與輸電線路高度間隔有預(yù)設(shè)安全距離；過(guò)濾步驟、計(jì)算任意兩個(gè)擺動(dòng)角度下所述距離的差值，基于此，從所述樣本數(shù)據(jù)中篩選出與所述待測(cè)量線路最相關(guān)的兩個(gè)采樣點(diǎn)；定位步驟、將由所述兩個(gè)采樣點(diǎn)和無(wú)人機(jī)構(gòu)成的三角形在無(wú)人機(jī)飛行平面上進(jìn)行投影，并根據(jù)所述兩個(gè)采樣點(diǎn)對(duì)應(yīng)的航向角，確定投影三角形內(nèi)無(wú)人機(jī)垂線方向的航向角，從而完成機(jī)頭定位。

優(yōu)選地，在所述過(guò)濾步驟中，包括：從所述樣本數(shù)據(jù)中篩選出滿足預(yù)設(shè)的測(cè)距儀掃描角度優(yōu)化范圍閾值的采樣點(diǎn)，得到與所述待測(cè)量線路相關(guān)的所有采樣點(diǎn)；根據(jù)任意兩個(gè)采樣點(diǎn)對(duì)應(yīng)的距離的差值，確定構(gòu)成最小所述差值的所述兩個(gè)采樣點(diǎn)。