[发明专利]无人机输电线路走廊作业航迹规划方法

说明书

技术领域

本发明涉及电力监控技术领域，特别涉及一种输电线路走廊无人机巡视航迹规划技术。

背景技术

输电线路是生命线工程的重要组成部分，在保证国民经济平稳运行的重要性方面是不言而喻的。近年来，自然灾害及外力破坏频发，因环境影响导致输电线路停电事故时有发生，输电线路走廊由于环境的变化和施工等人为的破坏比较严重，需要定期对线路走廊实景数据进行采集，方便及时巡视线路走廊中潜在的树障等影响线路运行安全的问题。

目前，虽然航迹规划在其他领域已有应用，但针对无人机电力线三维全方位自动巡视的航迹规划的技术还没有出现。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术缺陷，提供一种针对输电线路走廊进行无人机全方位巡视的航迹规划技术。

本发明的技术方案提供一种无人机输电线路走廊作业航迹规划方法，包括以下步骤，

步骤1，绘制架空线路路径，包括根据预设的目标杆塔集合中的每一杆塔坐标位置和杆塔的高度，绘制一条三维线路，记为路径L1(x1，y1，z1x2，y2，z2x3，y3，z3…xN，yN，zN)；

其中，N为目标杆塔集合中杆塔的总数，(x1，y1)为第1个杆塔的坐标位置，z1为第1个杆塔的高度；(x2，y2)为第2个杆塔的坐标位置，z2为第2个杆塔的高度；(x3，y3)为第3个杆塔的坐标位置，z3为第3个杆塔的高度…(xN，yN)为第N个杆塔的坐标位置，zN为第N个杆塔的高度；

步骤2，将步骤1生成的路径L1高度加a+m，得到新的路径L2(x1，y1，z1+a+m x2，y2，z2+a+m x3，y3，z3+a+m…xN，yN，zN+a+m)；

其中，a为距杆塔上方垂直安全距离，m为飞机垂直方向误差；

步骤3，将路径L2按GIS缓冲距离的方法，向线路走廊外侧缓冲b+n的距离，得到新的路径L3，形成一个封闭的轨迹，作为航迹C；然后计算航迹C的距离W，包括取路径L3中两两相邻的坐标之间的距离总和；

其中，b为距杆塔两侧水平安全距离，n为飞机水平方向误差；

步骤4，如果距离W大于飞行器航程L，则移除架空线路最尾部的杆塔，剩下的杆塔构成新的目标杆塔集合，返回步骤1，基于新的目标杆塔集合重新计算距离，直到W小于或等于飞行器航程L，保存当前得到的航迹，进入步骤5；

步骤5，如果本次执行步骤4当前得到的航迹相应移除的杆塔数量大于0，则将移除的所有杆塔与最后一个移除的杆塔前面相邻的杆塔合并成新的目标杆塔集合，返回步骤1，基于新的目标杆塔集合生成下一条航迹；当前得到的航迹相应移除的杆塔数量等于0，则停止返回迭代，输出每次在步骤4保存的航迹作为规划结果。

本发明根据巡线无人机的载荷航程制定无人巡视线路走廊的航迹航速，然后导入到飞行器中，使飞机能按预定的航迹和航速进行飞行。本发明具有以下优点：

(1)架空线路走廊图像正射覆盖率达到100％。

(2)如果线路大于航程范围，将线路自动分割成一定范围重叠的满足航程要求的子任务航迹，分开作业，保证覆盖率。

(3)为飞机巡线和线路保持安全距离。

(4)航迹为三维立体航迹，沿线路起伏飞行，既规避了地面的小山等障碍物，又保障了巡视的最佳距离(见图3示意)。

附图说明

图1是本发明实施例中刚好满足航程的一条线路的巡线轨迹俯视示意图。

图2是本发明实施例中航程无法一次巡完的情况俯视示意图。

图3是本发明实施例中航迹的倾斜视角方向示意图。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

本发明实施前，本领域技术人员可根据情况预先进行架空线路安全距离的定义、飞行器飞行路径的误差定义及航程计算。

实施例中，预先设定如下：

架空线路安全距离的定义：距杆塔上方垂直安全距离a＝20米，距杆塔两侧水平安全距离b＝30米

飞行器飞行路径的误差定义及航程计算：因不同厂家的误差不一样，可根据厂家提供的数据来定义m(飞机垂直方向误差)，n(飞机水平方向误差)，飞机航程距离L＝K(非作业距离)。

实施例的无人机输电线路走廊作业航迹规划包括以下步骤：