[发明专利]一种无人机巡检安全距离分析方法与系统

说明书

本发明提供了一种无人机巡检安全距离分析方法，包括：根据直角坐标系模型构建磁感应强度方程；使用磁感应强度方程计算任意一条输电线路在直角坐标系中任意一点的磁感应强度得到输电线路磁场模型；根据输电线路磁场模型对输电线路进行电磁场仿真得到输电线路电磁场分布结果；根据输电线路电磁场分布结果得到无人机在巡检时的最小安全距离。本发明通过利用输电线路磁场模型对输电线路进行电磁场仿真得到输电线路电磁场分布结果，并基于此得到无人机在巡检时的最小安全距离，可以大大减少因无人机被磁场干扰而出现失控事故的概率，保护无人机自身和输电线路的安全，显著提高了输电线路巡检效率。

技术领域

本发明涉及无人机巡检技术领域，特别是涉及一种无人机巡检安全距离分析方法与系统。

背景技术

使用小型多旋翼无人机巡检系统对架空输电线路开展巡检作业，需要在无人机与地面站之间进行遥测、遥控信号及影像的实时传输，以往部分单位在信号和影像长距离传输的实现方面开展过相关研究。但根据试点应用和相关无人机巡检系统抗电磁干扰性能以及测控距离等试验的结果，即使在较小距离下，无人机巡检系统的数据传输也时常出现丢包、时延较大等现象，并且受交直流线路电压、通信基站、地形环境等影响，无人机巡检系统的通信、飞行控制和任务控制等各模块之间的协调控制响应性能较差，给作业人员对无人机巡检系统位置和姿态控制带来极大困难，实际应用中也因此出现过坠机事故。因此需要提高无人机巡检系统数据链路抗无线电干扰能力，通信、飞行控制和任务控制等各单元之间的电磁兼容性能和协调操控响应性能，以保证作业的安全性。但目前国内外还没有单位开展过相关研究。

输电线路电晕放电形成的辐射电场呈现脉冲形式，对线路周围电磁场进行干扰，有时甚至会产生电晕振动，其振动的动力响应振幅大、频率低且偶然性大，电压等级越高以上问题更明显，并且直流输电工程还存在离子流，另外环境中基站无线电干扰时时存在，而小型多旋翼无人机巡检系统由机体结构件、GPS、IMU、飞控模块、驱动模块、电机、动力控制模块、通讯模块及任务载荷(可见光、红外)等集成而成，系统涉及到较多电子元器件、电源及信号线路，容易受到以上干扰影响。尤其在临近线路巡检工作时，容易出现传输中断、丢包等问题，程度轻微导致操控性能下降，严重时甚至飞行失控。

小型多旋翼无人机巡检对象主要为500kV及以上电压等级输电线路，受任务设备成像性能限制，一般需要抵近线路进行作业，在对中相导线巡检时，可能需在相线之间进行穿越飞行，对线路安全运行存在不同程度的影响。现阶段国内外均缺乏无人机巡检系统对线路电气安全性能影响程度的数据，无法掌握典型小型多旋翼无人机巡检作业时应保持的最小安全距离要求，因此需要研究不同等级运行电压对小型多旋翼无人机影响，在此基础上结合无人机的安全和操控响应性能要求，考虑任务设备技术性能，得到巡检作业安全距离，并研制在保证巡检安全性的基础上对作业方式进行优化。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的是提供一种无人机巡检安全距离分析方法与系统。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种无人机巡检安全距离分析方法，包括：

建立直角坐标系模型；所述直角坐标系模型是以地面与三相输电线路的中间相电线的正下方交点作为坐标原点，将地面与所述三相输电线路相互垂直的方向作为横轴，竖直向上为纵轴建立的；

根据所述直角坐标系模型构建磁感应强度方程；

使用磁感应强度方程计算任意一条输电线路在直角坐标系中任意一点的磁感应强度得到输电线路磁场模型；

根据输电线路磁场模型对输电线路进行电磁场仿真得到输电线路电磁场分布结果；

根据输电线路电磁场分布结果得到无人机在巡检时的最小安全距离。

优选的，所述根据所述直角坐标系模型构建磁感应强度方程，包括：