[发明专利]多旋翼无人机规模化集中式光伏电站图像数据采集方法

摘要

本发明涉及一种多旋翼无人机规模化集中式光伏电站图像数据采集方法。无人机通过搭载处理器可对可见光视频流信息进行处理；无人机升空后，结合自身状态信息，可计算得到视野中光伏组串位置以及排列方向，根据计算结果，无人机可实现对光伏组串的自动循迹；通过计算飞行距离，无人机可自动采集可见光图像和红外图像数据；当无人机到达区域边界时，自动执行转向策略；重复上述过程，无人机可以实现对整个集中式光伏电站的图像数据采集任务，并可进一步用于故障检测。相比于其它基于无人机的数据采集方法，本方法实施简单、高效，不依赖于光伏组件的位置信息，仅需获取光伏电站的区域信息，具有极强的环境适应性。

主权项

1.一种基于多旋翼无人机的规模化集中式光伏电站图像数据采集方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤(1)，根据光伏电站设计图纸、高清卫星图像或无人机高空图像获取规模化集中式光伏电站的区域边界信息；步骤(2)，用多边形对步骤(1)中获取的规模化集中式光伏电站区域边界信息进行拟合，生成区域多边形，若光伏组串分布在多个区域，则生成多个区域多边形；以顺时针方向记录区域多边形的顶点坐标；步骤(3)，对每个区域多边形，选择地理上南端或北端的顶点作为区域多边形的起始点；对每个区域多边形的起始点，若光伏组件分布在起始点的东方，则起始方向为东，若光伏组件分布在起始点的西方，则起始方向为西；若起始点位于区域多边形南方，则巡航方向为北，若起始点位于区域多边形北方，则巡航方向为南；步骤(4)，如步骤(2)确定的区域多边形不唯一，则确定区域多边形的数据采集顺序，对每个区域多边形依次执行步骤(5)～步骤(10)；步骤(5)，启动无人机，在NED坐标系中，将无人机的偏航角和可见光相机的偏航角设置为0，设定无人机飞行速率v₀，根据步骤(3)确定的起始方向确定无人机的初始飞行速度，当初始方向为东时，初始飞行速度为当初始方向为西时，初始飞行速度为设定dis＝0；其中，v_x、v_y分别为北、东方向的飞行速度，dis为无人机对每一行光伏组件进行数据采集时的飞行距离，n_turn为无人机在区域边界处的转弯次数且其初始值为0；步骤(6)，无人机处理器获取可见光视频流，对当前视频帧通过图像处理算法检测光伏组件、获取光伏组串的边界直线，根据光伏组串边界直线的斜率和位置并结合飞行高度，计算光伏组串排列方向以及光伏组串相对于视频流中心点的纵向像素偏移量；步骤(7)，根据步骤(6)获得的光伏组串排列方向以及偏移量计算得到云台偏航角的调整量以及速度指令值；步骤(8)，以固定且不低于5Hz的频率重复执行步骤(6)、步骤(7)，直至无人机到达区域边界；在执行步骤(6)、步骤(7)的过程中，如满足abs(dis‑n*dis_photo)≤0.1，无人机可见光相机以及红外相机采集图像数据；其中，n为自然数，dis_photo为图像数据采集的距离间隔，abs为求绝对值运算；步骤(9)，当无人机到达区域边界时，执行转向策略，dis＝0，n_turn＝n_turn+1；步骤(10)，无人机对当前行的光伏组件继续执行图像采集任务，根据步骤(5)确定的初始飞行速度，执行步骤(6)～步骤(9)直至无人机完成对区域多边形的遍历。