[发明专利]一种基于无人机的架空线与植被距离测量装置及方法

摘要

本发明公开了一种基于无人机的架空线与植被距离测量装置及方法，包括无人机机体和地面监控中心；无人机机体上设有飞行控制系统和传感检测集成系统；其中飞行控制系统与GPS测量仪、气压高度计、无刷电机驱动模块和机载第一通讯模块连接；飞行控制系统通过各模块实现对无人机的飞行控制和信息采集，并通过机载第一通讯模块反馈到地面监控中心；传感检测集成系统与三轴云台增稳系统、成像装置、二维360°激光扫描仪、大容量信息存储单元和机载第二通讯模块连接；传感检测集成系统通过机载第二通讯模块与地面监控中心通信。本发明采用无人机进行线路巡检，可有效降低系统风险，降低作业成本，有利于在生产领域的应用推广。

主权项

1.一种基于无人机的架空线与植被距离的测量方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、针对输电线路的特点，对无人机的作业区域进行规划，建立无人机作业的安全约束区域；S2、无人机飞行至架空线的水平高度，并且保持机头正对着架空线；此时无人机应该工作在相邻两个电线塔之间架空线束的外侧某一位置，并且移动到距线束的一定范围内，保证激光雷达能够有效检测到架空线束；S3、保持无人机位置不变，启动二维360°激光扫描仪进行扫描；收集以无人机为坐标原点的二维平面坐标系上架空线线束点的点集合J；在垂直于架空线的竖直方向，沿无人机机头方向的预设角度0°～α内对架空线束进行激光测距，搜索到距离无人机距离最短的点P(x,y)作为架空线束最偏外侧的位置；根据地面监控中心的输电线路空间三维模型的数据库，可以判断当前的线束内任意两线的最大距离为d；因此以最短的距离点P(x,y)为圆心，d为半径，在垂直于线束的平面内，划出圆形区域，作为激光扫描仪的搜索区域；利用二维360°激光雷达对此搜索区域进行扫描，此区域内所有的点作为以无人机为坐标原点的二维平面坐标系上线束点的点集合J；S4、保持无人机位置不变，启动二维360°激光扫描仪进行扫描；收集以无人机为坐标原点的二维平面坐标系上植被点的集合K；在垂直于架空线的竖直方向，沿无人机机头方向的预设角度0°～α内对架空线束进行激光测距，搜索到距离无人机距离最短的点P(x,y)作为架空线束最偏外侧的位置；根据地面监控中心的输电线路空间三维模型的数据库，可以判断当前的线束内任意两线的最大距离为d；垂直于架空线，在无人机机头方向的预设角度0°～α内进行激光测距，其中以P(x,y)为圆心、2d为半径的弧线与0°～α激光边界范围外面的区域作为植被的搜索区域；此区域内所有的点作为植被的点集合K1；垂直于架空线，在无人机机头方向的α～180°角度内进行激光测距；此区域内所有的点作为植被的点集合K2；点集合K2与点集合K1合并形成整个以无人机为坐标原点的二维平面坐标系上植被点的集合K；S5、对点集合J和集合K进行计算，计算出两个点集合点之间的最短距离，并且把这个距离通过机载第二通讯模块发送到地面监控中心；地面监控中心利用植被与架空线距离大小所引发安全隐患的危险指数数据库对该最短距离进行引发安全隐患的危险指数评估，并把危险指数反映在软件交互界面上，同时供操作者实时观察当前无人机与输电线路之间的距离，以及记录当前区域的危险等级；若危险指数超过最大的危险等级，则地面监控中心发出警报指令到飞行控制系统以及成像装置；飞行控制系统把当前的危险区域的坐标发回给地面监控中心记录保存，并且该坐标能够实时在地图界面上标识为危险坐标点；若危险指数在安全范围之内，则无人机按照预先设定的检测路径对需要检测的区域进行检测，在移动的时候不断地反复执行步骤S2‑S5。