[发明专利]一种巡检飞行机器人与架空电力线路距离预测和保持方法

说明书

技术领域

本发明属于电力巡检技术领域，尤其涉及一种巡检飞行机器人与架空电力线路距离预测和保持方法。

背景技术

飞行机器人在对偏远地区进行电力线路巡检时，会面临巡检效率与飞行机器人自身安全两大问题。巡检飞行机器人与架空电力线路距离过远会导致巡检消耗时间过长、精度偏低等问题，过近则会对飞行机器人自身安全构成严重威胁。

目前已有的距离预测与保持技术大致分为以下三个方面，均存在严重不足

1.人工预测与控制的方法。该方法的效果取决于驾驶员的技术和经验，存在很大风险。

2.提前规划路径的方法。该方法必须预先制定，无法针对具体的实时环境做出灵活调整。

3.基于机器视觉和全球定位系统GPS的定位方法。该方法无法高效精准地获取和利用当前电力线路状况与空间位置等信息，也没有充分考虑飞行机器人安全问题。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题，本发明提出一种巡检飞行机器人与架空电力线路距离预测和保持方法，其特征在于，该方法包括距离预测方法和距离保持方法，所述距离预测方法为：

11)确定当前飞行机器人的地理位置坐标，将其映射到已有的三维走廊模型中，获取当前巡检范围内架空电力线路走势，计算三维走廊模型中的飞行机器人与架空电力线路的最小距离，并将其乘以比例因子转化为实际距离；

所述距离保持方法为：

21)针对相关架空电力线路巡检标准，利用机载高清摄像头采集巡检目标图像，计算机视觉和模式识别方法和已有的常见故障图像进行离线训练，获得架空电力线路的故障诊断模型；

22)将飞行机器人机身电位水平、电磁场场强、风速、湿度和步骤11)中获取的实际距离，作为安全评估模型的输入，分析当前飞行机器人的安全状况；

23)进行安全自适应动态路径规划。

所述安全自适应动态路径规划包括：

(1)以三维走廊模型，飞行机器人在三维走廊模型中的位置坐标和预设的安全距离为基础，自动规划计算全局安全巡检飞行路径；

(2)若安全评估模型报告不安全状态而飞行机器人仍处于全局安全巡检飞行路径时，加大安全距离的阈值，根据(1)中的方法重新规划全局安全巡检飞行路径；

(3)若安全评估模型报告不安全状态，并且飞行机器人在全局安全巡检飞行路径以外，对飞行机器人进行局部安全巡检飞行路径规划，及时飞离危险区域，实现安全距离的保持。

发明的有益效果：该方法结合传感器数据和架空电力线路的三维走廊模型，精确计算飞行机器人相对于架空电力线路的距离，并在考虑各类安全因素基础上实时评估飞行机器人的安全性。与此同时，全面针对架空电力线路巡检标准，实时规划飞行巡检路径，实现飞行机器人对架空电力线路的距离保持。

附图说明

图1为巡检飞行机器人与架空电力线路距离预测和保持方法的流程图；

图2为架空电力线路的三维走廊模型图；

图3为架空电力线路和飞行机器人的坐标投影图；

图4为全局安全巡检飞行路径规划图；

图5为局部安全巡检飞行路径规划图；

图6为本发明方法具体实施所依赖的飞行机器人平台上的系统架构图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明方法作进一步的说明。

图1为本发明方法的流程图，该方法包括距离预测方法和距离保持方法，距离预测方法为：

首先，确定当前飞行机器人的地理位置坐标：地理位置坐标通过机载全球定位系统(Global Positioning System，GPS)天线和地面GPS基站所提供的飞行机器人的地理空间坐标数据获取。

然后，设定三维走廊模型的三维坐标系XYZ，将当前飞行机器人的地理位置坐标映射到已有的三维走廊模型中，获取飞行机器人在三维走廊模型中的坐标PF(x₀，y₀，z₀)，三维走廊模型示意图如图2所示。