[发明专利]一种自主导航电力巡线故障检测的四旋翼飞行器系统

说明书

本发明公开了一种自主导航电力巡线故障检测的四旋翼飞行器系统，其由地面上位机、飞行控制模块、超声波测距模块、中转控制模块、串口扩展板、GPRS通信模块、北斗导航模块、电池监控模块、摄像头和图像检测模块组成。本发明系统在飞行器巡线途中利用超声波规避障碍物，利用摄像头和图像检测模块检测电力线故障，检测结果和飞行数据通过GPRS通信模块实时传输至地面上位机，地面上位机也能够对飞行器进行控制，巡线途中电池监控模块会实时监控电池电量，通过计算来预测当前飞行器是否需要返航至充电点，当电量不足时能够自主返航至充电点。

技术领域

本发明属于电力巡线技术领域，具体涉及一种自主导航电力巡线故障检测的四旋翼飞行器系统。

背景技术

随着国家经济的飞速发展以及城市规模的不断扩大，生活与工业用电量急剧增长，全国电网规模不断扩张。数量庞大的电力线需要大量人力、物力、财力进行检查，以确保用电安全。四旋翼飞行器由于其结构简单、机身重量轻、控制方式较为简单，因而利用无人机进行巡线侦查成为近年来一种新的巡线方法，在无人机上安装高清摄像仪或热成像仪，将电力线图像传输至地面控制站，人工观察电力线是否存在故障。

但是，普通的四旋翼飞行器电力巡线时，飞行器由人为操作，需要操作人员实时跟踪飞行器状态，以免偏离路线，且碰到障碍物无法自主避开，需要维持在较高的飞行高度，这样照片就不清晰，另外，电力线故障判断还是由人工进行，无法实时检测故障，且飞行时间过长时，飞行器因电量过低无法返航甚至无法控制。

此外，由于是自主飞行的四轴飞行器，我们对飞行器的实时状态也是十分关心的。如果无法和飞行器进行通信，定期获取四轴飞行器的状态信息，我们将无法对四轴飞行器的飞行进行控制校准。一旦飞行器出现故障或者偏航，我们也无法及时地通过相应的控制命令来重置和调整四轴飞行器的状态，从而导致四轴飞行器坠毁或者失联的不良后果。

发明内容

鉴于上述，本发明提供了一种自主导航电力巡线故障检测的四旋翼飞行器系统，利用摄像头和DSP模块检测电力线故障，检测结果和飞行数据通过GPRS模块实时传输至地面监控站，地面监控站也能够对飞行器进行控制。

一种自主导航电力巡线故障检测的四旋翼飞行器系统，包括位于地面的上位机以及安装于飞行器上用于控制飞行器飞行状态的飞行控制模块，飞行控制模块内部包含有用于通过GPS卫星系统获取当前飞行器GPS位置信息的GPS模块；所述飞行器系统还包括：

安装于飞行器上用于采集视频图像的摄像头；

图像检测模块，用于对采集到的视频图像进行检测，以识别出图像中的电力线是否存在异常情况；

北斗导航模块，用于通过北斗卫星系统获取当前飞行器的北斗位置信息；

超声波测距模块，用于检测飞行器周围是否存在障碍物以及与障碍物之间的距离；

GPRS通信模块，用于接收地面上位机发送的导航路径信息，同时将飞行控制模块提供的飞行状态信息以及融合校准后得到的位置信息发送给上位机；

中转控制模块，用于对所述北斗位置信息以及导航路径信息进行解析及预处理后发送给飞行控制模块，同时根据超声波测距模块检测到的障碍物信息通过分析向飞行控制模块发出避障飞行指令，还用于对图像检测模块、北斗导航模块和GPRS通信模块的工作参数进行设定以驱动协调这些模块的工作；

所述的飞行控制模块通过对所述GPS位置信息和北斗位置信息进行融合校准并结合所述导航路径信息用以控制飞行器的飞行状态，同时根据避障飞行指令驱动飞行器做出避障动作，并将飞行状态信息以及融合校准后得到的位置信息通过中转控制模块转发给GPRS通信模块。

所述的北斗导航模块、图像检测模块和GPRS通信模块通过扩展接口板与中转控制模块连接。