[发明专利]一种无人机巡线的距离及方位角测量系统和方法

说明书

本发明涉及一种无人机巡线测距和方位角测量系统及方法，所述系统包括无人机、无人机搭载的双目相机和机载计算机；机载计算机包括图像处理模块和数据处理模块；双目相机用来采集电力线图像信息，并将采集到的图像信息传输给图像处理模块；双目相机两个镜头的成像芯片处于同一平面；图像处理模块负责将图像信息转换成数据信息，并传送给数据处理模块。所述方法包括：S1：对相机全视场进行全部定标；S2：采集电力线图像信息，并将图像信息传输给图像处理模块；S3：对图像进行处理，并计算得到电力线偏离双目相机成像芯片构成的成像平面的中心点距离；S4：计算出无人机到电力线之间的垂直距离和无人机的方位角。本发明所述系统成本低、所述方法技术简单。

技术领域

本发明涉及无人机巡线技术领域，更具体地，涉及一种无人机巡线的距离和方位角测量系统和方法。

背景技术

国内电能输送和分配依靠输电网和配电网实现，因此电网的安全的对工业生产和人们的生活十分重要；传统人工检查线路安全主要靠肉眼识别，效率低，并存在很多隐患；近年利用无人机对输配电力线进行安全检查越来越多，无人机巡线主要是通过机载设备识别电力线的缺陷和故障，从各个不同角度来巡检电力线路上的存在的安全隐患；在巡检过程中，测量无人机与电力线之间的距离，判断两者是否处于一个安全距离内，同时确定无人机与电力线之间的方位角度就显得尤其重要。

在已有的巡线测距方法中有超声波测距、利用电场分布测距、红外测距、激光测距和单目光学相机等测距；其中超声波在空气衰减过快，分辨率低，在电力线测距中稳定性不够；电场强度分布测距误差大，计算复杂；红外测距容易受到太阳光的干扰，对物体所处环境有一定要求，价格相对比较昂贵；激光雷达器件由于其工作原理的特点，一般的激光雷达对电力线测量存在不稳定的问题，且成本高、功耗大，其他类似的雷达原理测距的方法都大致相同，电力巡线的实际应用中均有特点，分辨率要求较高的雷达价格较高；单目光学相机是一种工业上常用的测距方法，一般需要标定，在应用中需要已知被测对象的一些几何参数，才能够完成测距计算；目前行业内采用的测量电力线与无人机距离的方法都存在一定的特点和缺陷，对应用场景需要有一定的选择性。

在电力线巡检中，无人机相对电力线的距离和方位角是一个有检测意义的数据，需要动态测量；距离测量一般采用上述传感器；方位角的测量一般是使用云台，通过测量云台的偏转角来计算；一些如激光雷达等扫描传感器也可以获得，但这些方法存在一些不足和缺陷，如成本相对高，技术较复杂，还有场景需要一定的选择性。

发明内容

本发明为克服上述现有技术所述的无人机巡线的距离和方位角测量成本高、技术复杂的缺陷，提供一种无人机巡线的距离和方位角测量系统和方法。

所述系统包括无人机、无人机搭载的双目相机和机载计算机；

机载计算机包括图像处理模块和数据处理模块；

双目相机用来采集电力线图像信息，并将采集到的图像信息传输给图像处理模块；双目相机两个镜头的成像芯片处于同一平面；

图像处理模块负责对双目相机传输来的图像信息进行处理；将图像信息转换成数据信息；并将数据信息发送给数据处理模块；

数据处理模块负责对数据信息进行处理，从而得出无人机到电力线之间的距离和无人机的方位角。

所述方法应用于本发明所述的系统；

本发明所述方法所涉及的点、线和角都是建立在与电力线垂直的平面，且双目相机两个镜头的光心位于这个平面上，该平面为称截平面。

由于电力线在成像平面的像，是一条线，为了更清楚的阐述技术方案，所以我们取一个与成像平面垂直，并且过光心的平面，这个平面为截平面，电力线的像在这个截平面上的截点为本发明所述的电力线的像点。

本发明所述的无人机镜头平面是指经过双目相机两个镜头光心的水平面。

所述方法包括以下步骤：