[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

摘要

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。

主权项

1.一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；其特征在于，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；所述飞行控制模块对GPS位置信息和北斗位置信息进行融合校准的具体方法如下：首先，通过以下公式对前n组北斗位置信息和GPS位置信息进行融合校准：其中：和对应为第i组北斗位置信息和第i组GPS位置信息，Y_i对应为第i组融合校准后的位置信息，s_B和s_G对应为北斗卫星系统和GPS卫星系统的卫星数量，i为自然数且1≤i≤n，n为设定的组数；然后，根据以下公式计算前n组北斗位置信息和GPS位置信息的方差：其中：∈_B和∈_G对应为前n组北斗位置信息和GPS位置信息的方差；最后，通过以下公式对n组之后的北斗位置信息和GPS位置信息进行融合校准：其中：和对应为第j组北斗位置信息和第j组GPS位置信息，Y_j对应为第j组融合校准后的位置信息，j为自然数且j＞n。