[发明专利]一种无人机避撞架空交流电力线路的预警装置

权利要求书

1.一种无人机避撞架空交流电力线路的预警装置，其特征在于，包括无人机机载动态电场测量装置、无人机飞行控制模块、电源模块、存在电力线路判断模块、靠近电力线路判断模块及危险区判断预警模块，其中，

无人机机载动态电场测量装置包含特制的电场测量传感器、配套的信号处理单元、微处理器、以及与飞行控制模块连接的信号传输单元模块，用于动态测量电力线路周围的电场强度E值，并传输给存在电力线路判断模块及靠近电力线路判断模块；

飞行控制模块，用于向电场测量装置提供飞行状态信息，及接收预警信号；

电源模块，用于向除电场传感器以外的整个系统供电；

存在电力线路判断模块，用于根据无人机机载动态电场测量装置测量的电场强度E值与电场强度阈E₀值进行比较，判断无人机周围是否存在电力线路，若判断结果为“是”，启动靠近电力线路判断模块；

靠近电力线路判断模块，根据实时连续采集的4个E值数据和计算出的3个电场强度环比变化率K，通过设置靠近判断条件来判断无人机是否正在逐步靠近电力线路，若判断结果为“是”，启动危险区判断预警模块；

危险区判断预警模块，用于根据实时计算出的K值，判断无人机与电力线路的距离是否已进入危险区，并分级启动预警，发出避让命令；

所述无人机机载动态电场测量装置包括电场传感器、信号处理单元、微处理器、信号传输单元，其中，电场传感器为双球壳型电场传感器，包括内、外金属球壳，分别为电容的两极，每一个电极都是一个整球壳，适用于复杂三维电场测量，用于无人机携带在飞行中动态电场测量得到电场强度E值，并传输给信号处理单元；信号处理单元，用于将传感器测量信号进行放大、滤波处理后发送给微处理器；微处理器，用于接收来自无人机飞行的信息，根据动态测量要求，确定E值采集频率、计算参数K值，根据动态测量策略进行数据存储与数据更新；信号传输单元负责信号在微处理器与飞行控制模块之间的传输；电源模块为除传感器外的整个系统供电。

2.根据权利要求1所述的一种无人机避撞架空交流电力线路的预警装置，其特征在于，若无人机机载动态电场测量装置实时测量的E_iE₀，E₀表示电场强度阈值，存在电力线路判断模块判断无人机周围存在电力线路。

3.根据权利要求1-2之一所述的一种无人机避撞架空交流电力线路的预警装置，其特征在于，所述电场强度阈值E₀＝50V/m。

4.根据权利要求1所述的一种无人机避撞架空交流电力线路的预警装置，其特征在于，所述靠近电力线路判断模块判断无人机是否正在逐步靠近电力线路具体包括：

首先定义一个参数：电场强度环比变化率K(％)

式中，E_i+1、E_i分别表示第i+1次、第i次测量得到的电场强度值；

对于连续采集的4个E值数据以及在此基础上计算出来的3个K值，如果满足以下条件则可认为无人机正在逐步靠近电力线路：

5.根据权利要求1所述的一种无人机避撞架空交流电力线路的预警装置，其特征在于，所述危险区判断预警模块判断无人机与电力线路的距离是否已进入危险区，若进入危险区则启动预警，具体包括：通过K_i值进行判断，其中

K_i≥3，发出“异常”级别的预警；

K_i≥4，发出“警告”级别的预警；

K_i≥6，发出“危险”级别的预警。

6.根据权利要求4所述的一种无人机避撞架空交流电力线路的预警装置，其特征在于，所述连续采集的4个E值数据的采集频率n＝2v，v是从飞行控制模块中读取的无人机飞行速度；4个E值存储在单片机存储器中，最近4次连续采集到的电场数据分别为E_i-2、E_i-1、E_i、E_i+1，计算得到3个对应的K值K_i-2、K_i-1、K_i并存储，当采集到1个新的电场数据时，存储器中的4个E值和3个K值进行实时更新。