[发明专利]一种无人机避撞架空交流电力线路的预警方法

说明书

本发明请求保护一种无人机避撞架空交流电力线路的预警方法，其包括以下步骤：无人机在飞行过程中，按照本发明提出的动态测量方案实时测量飞行航迹上的工频电场强度，并采用三层递进式判断策略进行以下判断：首先，判断无人机周围是否存在电力线路；其次，判断无人机是否正在逐步靠近电力线路；再次，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。本发明使无人机能够智能、快速、准确地识别正在靠近架空交流电力线路从而及时发出预警信息。

技术领域

本发明属于无人机应用领域，尤其涉及无人机避撞架空交流电力线路的预警方法。

背景技术

当前中小型民用无人机发展迅猛，尤其是多旋翼无人机，具有体积小、重量轻、操作简单等优势，在电力巡检、航拍、农业、植保、快递运输、灾难救援、观察野生动物、监控传染病、测绘等专业领域得到广泛应用。与此同时，消费级无人机市场也在迅速扩张，越来越多的普通人也开始走进无人机世界。

随着无人机应用的增加，无人机飞行安全问题日益突出。近年来，关于无人机碰撞架空电力线路引发事故的报道屡有出现，轻者无人机损坏、重则导致线路跳闸电力供应中断。

尽管现在已有一些无人机避障措施，但是电力线路为细线状，且空间走向多变，常规的无人机视觉、微波、红外等技术难以准确识别。采用现有技术大幅增加成本以提高识别精度，只能满足部分特殊用途无人机的需求，并且识别算法的复杂度增加，会延长识别所需的时间。因此急需一种新方法，能够使无人机智能、快速、准确地识别架空电力线路从而及时提示避让；同时还要考虑有效控制成本，满足各类用途无人机避撞架空电力线路的需求。

已有研究表明，带电运行的交流输电线路会在其周围空间产生工频电场，电场强度与运行电压等级、测量点和线路的距离有关，可将电场信息作为靠近带电设备的指示信息。目前已有科技论文或专利提出基于电场测量进行无人机巡线避障，但其应用仅限于电力部门专用的巡线无人机，这是因为：用于避障的评估算法需要预先知道线路电压等级、线路布置结构、无人机靠近电力线路时的飞行航线等，根据上述条件仿真计算得到邻近电力线路的空间电场分布并分析其特征，然后与测量所得电场强度数值或者相应的变化参数进行比较，从而判断是否发出防撞预警。

这些要求导致其应用针对性太强，不适用于非电力巡线无人机。因为用于航拍、航测、运输等的无人机在远距离飞行过程中，不可能预先知晓所靠近的电力线路的具体信息，以及无人机飞行航线与线路的结构关系。

针对各类用途的无人机提出一种具有通用性的评测方法，使其在接近架空交流电力线路的过程中获得渐进式预警信号，从而避免撞击事故发生。

为实现本专利目标，需要解决以下几个技术难点：

(1)在无法预知无人机以何种方式靠近何种电压等级和结构类型电力线路的条件下，需要提出一种具有通用性的评测方法、制定一套合理的判据，在无人机与电力线路的距离已进入危险区时启动预警。

(2)提出与避障预警策略相契合的实时动态电场测量和数据存储方案。

发明内容

本发明旨在解决以上现有技术的问题。提出了一种能够使无人机智能、快速、准确地识别架空电力线路从而及时避让的无人机避撞架空交流电力线路的预警方法。本发明的技术方案如下：

一种无人机避撞架空交流电力线路的预警方法，其包括以下步骤：

无人机在飞行过程中，按照本发明提出的动态测量方案实时测量飞行路径上的工频电场强度，并采用三层递进式判断策略进行以下判断：首先，判断无人机周围是否存在电力线路；其次，判断无人机是否正在逐步靠近电力线路；再次，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，发出避让命令。