[發(fā)明專(zhuān)利]一種應(yīng)用無(wú)人機(jī)進(jìn)行風(fēng)輪偏航角的確定方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110457181.0
• 申請(qǐng)日: 2021-04-27
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113187671B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-05-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王峰;張福祥;趙春雨
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 南京韋博智控科技有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): F03D17/00
• 分類(lèi)號(hào): F03D17/00;B64C39/02
• 代理公司: 南京聚匠知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 32339
• 代理人: 劉囝

本發(fā)明公開(kāi)了一種應(yīng)用無(wú)人機(jī)進(jìn)行風(fēng)輪偏航角的確定方法，主要利用風(fēng)力發(fā)電機(jī)的機(jī)艙延伸至導(dǎo)流罩的結(jié)構(gòu)對(duì)稱(chēng)特性，根據(jù)預(yù)先輸入的風(fēng)力發(fā)電機(jī)的地理坐標(biāo)和機(jī)艙的絕對(duì)海拔，通過(guò)在風(fēng)力發(fā)電機(jī)的機(jī)艙上方獲取機(jī)艙位置的點(diǎn)云成果，再對(duì)點(diǎn)云成果進(jìn)行相應(yīng)的處理后，進(jìn)行提取中心線的方法，從而得到準(zhǔn)確的風(fēng)輪偏航角數(shù)據(jù)。本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)偏航角的測(cè)量，且測(cè)量精度高；整個(gè)流程簡(jiǎn)單無(wú)需人工干預(yù)，且直接使用后續(xù)進(jìn)行風(fēng)機(jī)葉片巡檢的設(shè)備進(jìn)行測(cè)量計(jì)算，無(wú)需另外增加設(shè)備成本。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種應(yīng)用無(wú)人機(jī)進(jìn)行風(fēng)輪偏航角的確定方法，屬于風(fēng)力發(fā)電機(jī)巡檢技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

隨著無(wú)人機(jī)設(shè)備越來(lái)越成熟，在風(fēng)力發(fā)電的場(chǎng)景下，應(yīng)用無(wú)人機(jī)對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)的葉片、導(dǎo)流罩、機(jī)艙、塔筒等部件的外部顯性缺陷的自主化巡檢要求隨之而來(lái)。在確立自主巡檢航線的重要計(jì)算依據(jù)之一就是風(fēng)力發(fā)電機(jī)精確的偏航角，只有確定了偏航角才能夠相繼確定葉片交匯的風(fēng)輪中心點(diǎn)的三維坐標(biāo)，而這個(gè)中心點(diǎn)的三維坐標(biāo)就是自主巡檢航線的基礎(chǔ)起始點(diǎn)。因此，精確測(cè)量偏航角對(duì)于自主巡檢航線的確定至關(guān)重要。

目前，偏航角的測(cè)量方法主要有地面測(cè)量和高空測(cè)量。其中，地面測(cè)量是指?jìng)鹘y(tǒng)常用的測(cè)量方法，其主要地面上進(jìn)行，通過(guò)在地面上架設(shè)地基掃描儀，并利用地基掃描儀進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，經(jīng)分析處理后能夠獲得偏航角，但其成本高，效率低。而現(xiàn)有的高空測(cè)量方法在實(shí)際使用過(guò)程中，操作復(fù)雜，誤差大。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，本發(fā)明提供一種應(yīng)用無(wú)人機(jī)進(jìn)行風(fēng)輪偏航角的確定方法，能夠?qū)崿F(xiàn)偏航角的測(cè)量，且測(cè)量精度高；整個(gè)流程簡(jiǎn)單無(wú)需人工干預(yù)，且直接使用后續(xù)進(jìn)行風(fēng)機(jī)葉片巡檢的設(shè)備進(jìn)行測(cè)量計(jì)算，無(wú)需另外增加設(shè)備成本。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：一種應(yīng)用無(wú)人機(jī)進(jìn)行風(fēng)輪偏航角的確定方法，包括如下步驟：

步驟S1、根據(jù)預(yù)先輸入的風(fēng)力發(fā)電機(jī)的地理坐標(biāo)和機(jī)艙的絕對(duì)海拔，獲得機(jī)艙外輪廓的點(diǎn)云成果；

步驟S2、將點(diǎn)云壓平處理，且壓平處理后使用凹包算法進(jìn)行二維點(diǎn)集的多邊形邊緣包圍，形成邊緣包圍多邊形；

步驟S3、使用骨架算法/分水嶺算法或其他求解多邊形中心線的算法計(jì)算出多邊形的中心線；

步驟S4、利用最小二乘法對(duì)中心線的二維點(diǎn)集進(jìn)行直線擬合，根據(jù)擬合后的中心線段的兩點(diǎn)計(jì)算偏航角度，即可得到風(fēng)力發(fā)電機(jī)準(zhǔn)確的偏航角數(shù)據(jù)。

優(yōu)選地，所述步驟S4中中心線的二維點(diǎn)集是對(duì)步驟S3中獲得的中心線進(jìn)行重采樣后得到中心線的二維點(diǎn)集。

一種應(yīng)用無(wú)人機(jī)進(jìn)行風(fēng)輪偏航角的確定方法，包括如下步驟：

步驟S1、根據(jù)預(yù)先輸入的風(fēng)力發(fā)電機(jī)的地理坐標(biāo)和機(jī)艙的絕對(duì)海拔，獲得機(jī)艙外輪廓的點(diǎn)云成果；

步驟S2、依照機(jī)艙的中心點(diǎn)高程對(duì)點(diǎn)云進(jìn)行切片處理，將點(diǎn)云處理成多個(gè)連續(xù)高程范圍的獨(dú)立切片；

步驟S3、將各個(gè)切片壓平處理，并使用凹包算法進(jìn)行二維點(diǎn)集的多邊形邊緣包圍，形成多個(gè)邊緣包圍多邊形；

步驟S4、使用骨架算法/分水嶺算法或其他求解多邊形中心線的算法分別計(jì)算出各個(gè)多邊形的中心線；

步驟S5、對(duì)中心線進(jìn)行相關(guān)處理獲得風(fēng)力發(fā)電機(jī)準(zhǔn)確的偏航角數(shù)據(jù)。

優(yōu)選地，所述步驟S1具體包括：

步驟S11、根據(jù)預(yù)先輸入的風(fēng)力發(fā)電機(jī)的地理坐標(biāo)和機(jī)艙的絕對(duì)海拔，生成對(duì)機(jī)艙進(jìn)行攝影測(cè)量的航線，無(wú)人機(jī)根據(jù)攝影測(cè)量航線進(jìn)行影像的采集；

步驟S12、無(wú)人機(jī)的機(jī)載計(jì)算單元對(duì)所采集的影像進(jìn)行空中三角計(jì)算，并生產(chǎn)點(diǎn)云成果。