[发明专利]一种基于高压线电磁指纹分布的无人机导航系统及方法

权利要求书

1.一种基于高压线电磁指纹分布的无人机导航系统，其特征在于，包括无人机飞行子系统(14)，数据处理子系统(16)和地面控制子系统(15)，所述的无人机飞行子系统(14)将实时检测的高压线电磁场强度数据传输给所述的数据处理子系统(16)，所述的数据处理子系统(16)将数据在指纹数据库中进行匹配，得到无人机实时位置坐标，所述的地面控制子系统(15)根据实时位置坐标对无人机进行导航，其中，所述的指纹数据库包含高压线电磁场强度与位置坐标一一对应的信息。

2.根据权利要求1所述的一种基于高压线电磁指纹分布的无人机导航系统，其特征在于，所述的无人机飞行子系统(14)包括无人机飞行器和安装在无人机飞行器上的4G通信模块(6)、飞行控制模块(13)、UpBoard处理模块(5)、视觉传感器(4)和电磁场强度检测器(3)，所述的UpBoard处理模块(5)分别与4G通信模块(6)、飞行控制模块(13)、气压计(1)、GPS模块(2)、视觉传感器(4)和电磁场强度检测器(3)连接，所述的4G通信模块(6)与地面控制子系统(15)连接。

3.根据权利要求2所述的一种基于高压线电磁指纹分布的无人机导航系统，其特征在于，所述的视觉传感器(4)包括安装在无人机机身的多个摄像头，各个摄像头分别成像。

4.根据权利要求1所述的一种基于高压线电磁指纹分布的无人机导航系统，其特征在于，所述的无人机飞行子系统(14)包括安装在无人机飞行器上的气压计(1)和GPS模块(2)，用于在建立指纹数据库时提供高度信息和经纬度信息。

5.根据权利要求1所述的一种基于高压线电磁指纹分布的无人机导航系统，其特征在于，所述的地面控制子系统(15)包括地面通信模块(7)、视频监控中心(11)和无人机控制中心(12)，所述的地面通信模块(7)分别与无人机飞行子系统(14)、数据处理子系统(16)、视频监控中心(11)和无人机控制中心(12)连接。

6.根据权利要求5所述的一种基于高压线电磁指纹分布的无人机导航系统，其特征在于，所述的地面控制子系统(15)还包括与无人机控制中心(12)连接的异常报警模块(17)，当无人机所在位置的电磁场强度超过限定值时，进行报警提示。

7.一种采用如权利要求1～6任一所述的基于高压线电磁指纹分布的无人机导航系统进行导航的方法，其特征在于，包括：

离线采集阶段，在高压线巡检区域，建立位置坐标与电磁场强度相对应的指纹数据库；

在线定位阶段，无人机飞行子系统(14)在巡检区域的待测位置实时采集电磁场强度数据，将数据上传至数据处理子系统(16)，与指纹数据库进行在线实时匹配，得出无人机当前的位置坐标；

自主导航阶段，地面控制子系统(15)通过航迹规划并设定无人机飞行器的飞行高度，将控制信息和导航数据发送给无人机飞行子系统(14)，无人机飞行子系统(14)通过对控制信息和导航数据进行解析，传送给飞行控制模块(13)，飞行控制模块(13)通过控制电力驱动调整飞行姿态，实现自主导航。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述的指纹数据库的建立过程包括：

第一步：对巡检区域进行网格划分；

第二步：在每个网格内选取适当的数据采集点；

第三步：在每个数据采集点采集当前位置的电磁场强度值和方向；

第四步：将采集到数据和当前位置坐标发送至地面控制子系统(15)，通过数据处理建立指纹数据库。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述的网格的划分为二维空间的划分，采取设定高度的方式采集每个网格内的指纹信息，指纹信息包括海拔高度、经纬度、电磁场强度和方向。