[实用新型]电力巡线无人直升机超低空飞行障碍规避子系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种基于电力巡线无人直升机系统的机载信号采集和超低空飞行障碍规避技术，特别是一种电力巡线无人直升机超低空飞行障碍规避子系统。

背景技术

近年来，我国国民经济的持续快速发展对我国电力工业提出了越来越高的要求。我国目前已形成华北、东北、华东、华中、西北和南方电网共6个跨省区电网，截至2008年110千伏以上输电线路已达到近51.4万公里。500千伏线路已成为各大电力系统的骨架和跨省、跨地区的联络线，电网发展滞后的矛盾基本得到缓解。由于我国国土辽阔，地形复杂，平原少、丘陵及山区较多，气象条件复杂，瓷绝缘子质量不够稳定等，因此为了安全和可靠地供电，巡线维护自动化和现代化已日益显示出其迫切性。

采用无人机空中作业进行电力巡线，能够克服利用有人驾驶的直升机进行巡线的维护费用昂贵、安全问题突出等弊端，但无人机巡线过程中，难免会遇到交跨线、树木、建筑物等障碍物，无人机巡线系统虽然具有3D程控飞行的技术，但是仍然欠缺应对预期外障碍物的紧急避让机制；无人机是通过GPS方式进行导航的，由于GPS存在误差，所以无人机在执行任务的过程中可能会出现偏离预定航向的情况，造成无人机与输电线路或其他障碍物的发生碰撞；在经过交跨线时，如果无人机的飞行高度不够，同样存在与线路发生碰撞的危险。因此，为了保障无人机巡线系统及输电线路的安全，提升巡线作业的可靠性，有必要开发一套无人机避障子系统，实现无人机巡线系统的自主避障功能。

超声波测距、红外测距、激光测距和微波雷达测距是目前比较常用的测距方式，通过对其测距原理的了解，红外测距的范围有限，而激光测距抗干扰能力较弱，超声波方式虽然实现简单、抗干扰能力较强，但是具有一次测量距离较短的缺陷，均不适用于无人机避障子系统。微波雷达方式除具备超声波方式抗干扰能力强、指向性强等特点外，还可以进行远距离的精确测距，其测量距离可达数百米，测量精度可达到厘米级，适用于开发无人机主避障子系统。此外，根据电力巡线无人机巡查目标-输电线路的特殊性，设计了根据电磁场强度的探测来判断与输电线路距离这一具有针对性、独特性、创造性的测距方法。此方法的特性是：距离输电线路越近，测距精度越高，可达厘米甚至毫米级别，尤其适用于电力巡线无人机在对输电线路巡查时对输电线路的规避。

雷达测距传感器是依据调频连续波原理(FMCW Frequency ModulatedContinous Wave)为基础的雷达物位计，它区别于脉冲式雷达，并因其探测近距离优越的性能而广泛应用于汽车防撞及工业物位领域。物位测量精度不受介质介电常数、浓度(密度)、压力和温度的影响，物位测量精度不受雾，泡沫、粉尘、蒸汽以及容器形状影响。高精度电磁场检测传感器/系统可根据各种磁传感器的工作范围和使用条件不同，选择几种进行组合使用，以达到输电线路周围磁场检测精度和稳定性的要求，以及无人机对于所搭载设备的重量、抗震、抗干扰等多方面的要求。

实用新型内容

本实用新型的目的就是为了保障无人机巡线系统及输电线路的安全，而提供的一套电力巡线无人直升机超低空飞行障碍规避子系统，它能够实现无人机巡线系统的自主避障功能，提升巡线作业的可靠性。

为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种电力巡线无人直升机超低空飞行障碍规避子系统，它包括测距传感器、电磁场检测传感器和视觉传感器，其中测距传感器和电磁场检测传感器均与信号预处理模块连接，视觉传感器与视觉信号处理模块连接，信号预处理模块和视觉信号处理模块通过通讯端口与紧急避障模块连接，紧急避障模块与无人机动力装置连接。

所述视觉传感器是安装在无人机机身上的多个摄像头。

本实用新型的无人机避障子系统由机载的信号采集模块和机载飞控的紧急避障模块组成。机载的高精度电磁场检测传感器、高性能测距传感器与飞控紧急避让模块可实现主动避让方式；视觉传感器与后台的分析识别模块可实现辅助判断避让方式。