[发明专利]无人机巡检航线规划方法及装置

权利要求书

1.一种无人机巡检航线规划方法，其特征在于，包括：

获取输电线路的激光点云，将所述激光点云加载至三维笛卡尔坐标系；

在三维笛卡尔坐标系中，以单个杆塔为基本单元，构造塔杆横切面和纵切面的塔杆切面参考系；

基于所述塔杆切面参考系，建立球型移动参考系；

根据球型移动参考系以及目标位置，获取无人机巡检航线；其中，所述目标位置为塔杆上需要拍摄的位置。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，构造塔杆横切面和纵切面的塔杆切面参考系，包括：

将杆塔按高程分为下、中、上三部分激光点云；

分别计算下部和上部的最小包围框，将上部和下部两个最小包围框四条边的中点对边连线，各生成两个切线，由上部最小包围框的较长切线和底部最小包围框的两个切线分别求向量夹角；

将向量夹角较小的底部切线作为杆塔的横切线，另一条则为纵切线，将横切线和纵切线分别等间隔扩展形成切面，构造成塔杆横切面和纵切面的塔杆切面参考系。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述分别计算下部和上部的最小包围框包括：

将杆塔三等分后，将上下两部分激光点云分别做相对XOY平面投影，分别计算平面内n个点的点集凸包，再求出凸包的最小外接矩形，即为最小包围框。

4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，建立球型移动参考系包括：

沿塔杆坐标系中的杆塔横切面平行方向向杆塔外引出旋转轴，该旋转轴为固定半径的向量，其中，所述旋转轴的半径由目标位置确定；

以该向量为基准上下左右旋转，旋转轴末端的轨迹形成球型移动参考系；其中，无人机在球型移动参考系中的巡检位置由目标位置以及拍摄角度确定。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据球型移动参考系以及目标位置，获取无人机巡检航线，之前还包括：

实时模拟无人机在所述球型移动参考系中镜头朝向目标位置方向的视野；

获取无人机在球型移动参考系中的巡检位置与塔杆之间的距离；

判断所述距离是否在预设安全距离内；

若否，则重新建立球型移动参考系。

6.一种无人机巡检航线规划装置，其特征在于，包括：

获取模块，用于获取输电线路的激光点云，将所述激光点云加载至三维笛卡尔坐标系；

塔杆切面参考系构造模块，用于在三维笛卡尔坐标系中，以单个杆塔为基本单元，构造塔杆横切面和纵切面的塔杆切面参考系；

球型移动参考系建立模块，用于基于所述塔杆切面参考系，建立球型移动参考系；

巡检航线获取模块，用于根据球型移动参考系以及目标位置，获取无人机巡检航线；其中，所述目标位置为塔杆上需要拍摄的位置。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述塔杆切面参考系构造模块，包括：

划分单元，用于将杆塔按高程分为下、中、上三部分激光点云；

计算单元，用于分别计算下部和上部的最小包围框；

切线生成单元，用于将上部和下部两个最小包围框四条边的中点对边连线，各生成两个切线，由上部最小包围框的较长切线和底部最小包围框的两个切线分别求向量夹角；

切面生成单元，用于将向量夹角较小的底部切线作为杆塔的横切线，另一条则为纵切线，将横切线和纵切线分别等间隔扩展形成切面，构造成塔杆横切面和纵切面的塔杆切面参考系。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述计算单元具体执行以下步骤：

将杆塔三等分后，将上下两部分激光点云分别做相对XOY平面投影，分别计算平面内n个点的点集凸包，再求出凸包的最小外接矩形，即为最小包围框。