[發(fā)明專利]一種基于旋翼無人機實現(xiàn)風機巡檢拍攝的路徑規(guī)劃方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202210088479.3
• 申請日: 2022-01-25
• 公開（公告）號: CN114564031A
• 公開（公告）日: 2022-05-31
• 發(fā)明（設計）人: 李定涌;閆泳馳;陳朋印
• 申請（專利權）人: 西安因諾航空科技有限公司
• 主分類號: G05D1/08
• 分類號: G05D1/08;G05D1/10
• 代理公司: 北京科家知識產(chǎn)權代理事務所(普通合伙) 11427
• 代理人: 郭晶

本發(fā)明公開了一種基于旋翼無人機實現(xiàn)風機巡檢拍攝的路徑規(guī)劃方法，包括以下步驟：步驟一，風機輪方位角和旋轉(zhuǎn)角圖像采集路徑規(guī)劃；步驟二，風機葉片與塔筒夾角圖像采集路徑規(guī)劃；步驟三，風機葉片前緣圖像采集路徑規(guī)劃；步驟四，風機葉片正/反面圖像采集路徑規(guī)劃；本發(fā)明所提供的風機巡檢拍攝方法，通過自動生成拍攝風機葉片的路徑并轉(zhuǎn)換為KML文件或者協(xié)議文件，然后上傳給攜帶云臺相機的旋翼無人機，實現(xiàn)對風機的智能巡檢，其作業(yè)效率是手動飛行拍攝的數(shù)倍，并且風機可以停成任意角度進行拍攝，路徑規(guī)劃算法可自動生成符合拍攝風機葉片最佳拍攝角度的路徑，該路徑與風機的方位角耦合，所拍攝的照片更為清晰。

技術領域

本發(fā)明涉及無人機應用技術領域，具體為一種基于旋翼無人機實現(xiàn)風機巡檢拍攝的路徑規(guī)劃方法。

背景技術

隨著科學技術的發(fā)展，以及近年來國家對新能源的持續(xù)投入，使得風力發(fā)電有了長足進步，對風機的智能化巡檢提出了新的要求，現(xiàn)有的巡檢方法是操作人員通過使用望遠鏡或者攀爬的形式對風機葉片進行檢查，而隨著機器人技術的發(fā)展，出現(xiàn)了使用旋翼無人機對風機進行巡檢的方法，但大都需要使用手控飛行的方式進行拍攝作業(yè)，導致巡檢效率低下，無法快速確定最佳的拍攝角度，影響拍攝照片的質(zhì)量。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種基于旋翼無人機實現(xiàn)風機巡檢拍攝的路徑規(guī)劃方法，以解決上述背景技術中提出的問題。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術方案：一種基于旋翼無人機實現(xiàn)風機巡檢拍攝的路徑規(guī)劃方法，包括以下步驟：步驟一，風機輪方位角和旋轉(zhuǎn)角圖像采集路徑規(guī)劃；步驟二，風機葉片與塔筒夾角圖像采集路徑規(guī)劃；步驟三，風機葉片前緣圖像采集路徑規(guī)劃；步驟四，風機葉片正/反面圖像采集路徑規(guī)劃；

其中在上述步驟一中，風機輪方位角和旋轉(zhuǎn)角圖像采集路徑規(guī)劃包括以下步驟：

1)建立風機葉片的三維模型f；模型的尺寸參數(shù)包含如下：

f＝[h L ΔL Δd] (1-1)

其中，h表示塔筒的高度，L表示葉片長度(葉片根部到彎曲部)，ΔL表示葉片彎曲部分垂直長度，Δd表示塔筒中心線與輪轂面的垂直距離；

2)采集風機安裝位置數(shù)據(jù)；風機的安裝位置在大地坐標系使用公式表示如下：

P_e＝[B L H] (1-2)

其中，B代表風機安裝位置緯度，L代表風機安裝位置經(jīng)度，H代表風機安裝位置海拔高度；

3)根據(jù)公式(1-1)和(1-2)獲取塔筒中心軸線與風機輪轂中心軸線交點處的經(jīng)緯度信息，使用公式表達如下：

P_o＝[B L H+h] (1-3)

后續(xù)步驟將以該點為原點建立風機圖像坐標系、風機機體坐標系和風機導航系；

4)設計并計算風機輪轂軸線方位角圖像采集的路徑；該飛行路徑共包含2個航點，第一個航點在風機輪轂中心正上方，是距離風機輪轂中心位置L+ΔL+δz的H點，H點在風機圖像坐標系使用公式表示如下：

第二個航點為F點，是在第一個航點的基礎上增加20m的高度，F(xiàn)點在風機圖像坐標系使用公式表達如下：

其中，P表示位置向量，上標c表示風機圖像坐標系，H表示點H，F(xiàn)表示點F；

5)獲取航點經(jīng)緯度以及海拔高度數(shù)據(jù)；上述步驟4)中兩個航點位于輪轂正上方位置，由于步驟3)獲取了輪轂中心的正下方的經(jīng)緯度信息，則可以根據(jù)公式(1-3)得到H點和F點的經(jīng)緯度以及海拔高度數(shù)據(jù)，使用表達式表達為：