[發(fā)明專利]一種基于無人機(jī)激光雷達(dá)的輸電通道樹障預(yù)警方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110548686.8
• 申請(qǐng)日: 2021-05-20
• 公開（公告）號(hào): CN113281785A
• 公開（公告）日: 2021-08-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李軍峰;張力
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 風(fēng)邁智能科技（重慶）有限公司
• 主分類號(hào): G01S17/933
• 分類號(hào): G01S17/933;H04N5/225;B64C39/02
• 代理公司: 重慶百潤(rùn)洪知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 50219
• 代理人: 程宇

本發(fā)明涉及一種基于無人機(jī)激光雷達(dá)的輸電通道樹障預(yù)警方法，通過對(duì)電纜建立懸鏈曲線模型，使得巡線無人機(jī)沿著航線飛行，同時(shí)對(duì)下前方電纜的高度進(jìn)行檢測(cè)，當(dāng)高度與計(jì)算結(jié)果相差較大時(shí)，進(jìn)行樹障預(yù)警并繞飛，同時(shí)在繞飛時(shí)利用激光雷達(dá)向樹障處發(fā)射雷達(dá)信號(hào)，回波測(cè)量高度與曲線模型一致時(shí)，證明能夠透過縫隙到達(dá)線纜處，此時(shí)利用光學(xué)鏡頭獲得光學(xué)圖像，完成樹障處的巡線；本發(fā)明可以使得巡線無人機(jī)有效規(guī)避架空線纜的樹障，同時(shí)盡可能完成對(duì)樹障內(nèi)線纜的巡線。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及無人機(jī)巡線技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種基于無人機(jī)激光雷達(dá)的輸電通道樹障預(yù)警方法。

背景技術(shù)

激光雷達(dá)，是以發(fā)射激光束探測(cè)目標(biāo)的位置、速度等特征量的雷達(dá)系統(tǒng)。其工作原理是向目標(biāo)發(fā)射探測(cè)信號(hào)(激光束)，然后將接收到的從目標(biāo)反射回來的信號(hào)(目標(biāo)回波)與發(fā)射信號(hào)進(jìn)行比較，作適當(dāng)處理后，就可獲得目標(biāo)的有關(guān)信息，如目標(biāo)距離、方位、高度、速度、姿態(tài)、甚至形狀等參數(shù)，從而被運(yùn)用到巡線作業(yè)中對(duì)障礙物進(jìn)行探測(cè)和識(shí)別。

現(xiàn)有的無人機(jī)巡線過程中，經(jīng)常會(huì)受到樹木叢的干擾，不僅會(huì)對(duì)巡線無人機(jī)造成危險(xiǎn)，還會(huì)干擾對(duì)線纜的圖像拍攝。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明的目的是提供一種基于無人機(jī)激光雷達(dá)的輸電通道樹障預(yù)警方法，能夠在巡線過程中對(duì)無人機(jī)航線中的樹障進(jìn)行預(yù)警，同時(shí)能夠幫助巡線無人機(jī)拍攝被樹障遮擋住的部分線纜。

本發(fā)明的一種基于無人機(jī)激光雷達(dá)的輸電通道樹障預(yù)警方法，包括步驟：

利用巡線無人機(jī)獲取線纜參數(shù)，根據(jù)數(shù)線纜參數(shù)和懸鏈方程建立線纜的曲線模型，根據(jù)曲線模型制成航線，航線位于曲線模型的正上方且與曲線模型平行；

利用巡線無人機(jī)沿線纜進(jìn)行巡線，巡線無人機(jī)底部的攝像頭拍攝光學(xué)圖像，巡線無人機(jī)底部的激光雷達(dá)向前下方發(fā)送激光信號(hào)，并根據(jù)回波信號(hào)判斷巡線無人機(jī)前下方的線纜的高度；

將不斷獲取的巡線無人機(jī)前下方的線纜高度建立模型，并與曲線模型進(jìn)行對(duì)比，根據(jù)對(duì)比結(jié)果判斷線纜周圍是否存在樹障；

如果判斷存在樹障，巡線無人機(jī)飛至該點(diǎn)時(shí)調(diào)整航線，越過樹障部分，同時(shí)，巡線無人機(jī)圍繞樹障部分，并調(diào)轉(zhuǎn)激光雷達(dá)，向樹障發(fā)送激光信號(hào)，如果通過回波檢測(cè)到與曲線模型位置一致的線纜，則調(diào)轉(zhuǎn)攝像頭拍攝光學(xué)圖像；

越過樹障部分的巡線無人機(jī)返回航線，繼續(xù)巡線直至航線結(jié)束。

進(jìn)一步，所述曲線模型的需要的參數(shù)為弧垂和電纜兩端懸掛點(diǎn)的高度，電纜懸掛點(diǎn)高度通過巡線無人機(jī)直接測(cè)得，弧垂的計(jì)算公式為：

其中，l為檔距，f為弧垂，h為兩根電桿之間的高度差，θ為觀測(cè)角度，a為懸掛點(diǎn)到激光雷達(dá)的垂直距離，α為高差角度；

上述公式得到最大弧垂f1和最小弧垂f2，帶入至懸鏈線方程中：

a’為常數(shù)。

進(jìn)一步，所述巡線無人機(jī)的底部設(shè)有正向下方的距離傳感器，距離傳感器與所述巡線無人機(jī)的飛控系統(tǒng)連接，所述巡線無人機(jī)在航線上航行或者越過樹障航行時(shí)，距離傳感器用于使得巡線無人機(jī)與線纜或者樹障面保持特定距離。

進(jìn)一步，所述激光雷達(dá)測(cè)量的線纜高度與所述曲線模型中對(duì)應(yīng)點(diǎn)的高度相差不超過±3％時(shí)，該線纜段視為無障礙物，巡線無人機(jī)飛躍該部分時(shí)，按照預(yù)定航線航行，否則，按照測(cè)量高度再加上特定高度的飛行高度越過該段。

進(jìn)一步，所述激光雷達(dá)安裝在所述巡線無人機(jī)的底部的前方，并朝正下方45°設(shè)置。