[发明专利]一种基于输电线路电磁场分布的无人机测距系统及方法

说明书

本发明公开了一种基于输电线路电磁场分布的无人机测距系统及方法，涉及无人机领域。目前，无人机在测距时，存在较大的测量误差。本发明包括巡检无人机、电磁场传感器、气压计、数据处理模块、飞控模块，所述的电磁场传感器、气压计、数据处理模块、飞控模块、气压计均设于巡检无人机上，所述的数据处理模块与电磁场传感器、气压计相连，所述的飞控模块与数据处理模块相连；数据处理模块根据电磁场传感器检测电磁场获得的电场、磁场变化率，依据对地高度，获得该高度下电场变化率的阈值，并判断是否达到阈值，传递给飞控模块；飞控模块控制无人机的飞行，并根据测试的得到电场、磁场变化率阈值控制无人机的飞行；若电场变化率小于阈值，按既定飞行指定继续飞行；若大于等于阈值则无人机悬停，并向控制中心发送距离过近的报警信号。

技术领域

本发明涉及无人机领域，尤其涉及一种基于输电线路电磁场分布 的无人机测距系统及方法。

背景技术

近年来，随着我国经济的持续快速发展，中国电网的规模和输送 能力日益壮大。因此输电线路运维工作日益繁重，运检部门迫切需要 自动化、现代化、高效率的巡线技术和手段。通过多年的技术研发和 实践应用，无人机巡检已经发展成一种高效、低成本、低风险的空中 巡检技术，是提升输电线路运行可靠性的重要手段之一。

无人机巡检中为提高检测精度，应该尽可能的靠近输电线路，但 距离输电线路越近，无人机的受的电磁干扰越强，同时遇到风向突变 等突发状况下飞机失控撞到线路的危险性就越高。目前电力巡检的限 制距离根据无人机的类型不同，小型旋翼是10米，中型旋翼50米，固 定翼100米。

但目前无人机巡检系统在测距和自动避障技术方面还存在不足。 现有无人机飞行过程中主要通过操控人员肉眼判断与输电线路的距 离，对工作人员的要求极高，这也导致巡线中无人机撞到输电线路的 事件发生。无人机巡线过程中缺少对输电线路的精确测距技术、预警 技术与自动避障技术，存在一定安全隐患。

目前无人机领域用的测距系统包括激光测距、双目立体视觉测距 和超声波测距。由于高压输电线路的杆塔都是中空的框架结构，不同 金属材料之间通过螺栓连接在一起，同时巡视角度下背景比较复杂， 树木、天空、建筑都可能出现，因此双目立体视觉测距的误差较大。 同时由于导线的截面较小，反射面较小会导致较大的误差，因此激光 和超声波的检测也不适用于无人机巡线测距。

输电线路正常运行时，会在周边空间中产生电场和磁场，因此可 以通过检测空间的电场和磁场分布来确定无任何输电线路的距离。

目前应用高压输电线路电场强度理论进行无人机巡线避障策略， 基于与输电线路电场水平分布特性进行的计算，计算和测试的都是电 场长度的有效值，给出的参考图也是电场变化率dE/dx与边相导线水平 距离之间的关系。而无人机工作时会在不同的高度巡视，特别导线呈 非水平排列时，需要在不同水平面巡视。根据电磁场分布规律，在不 同高度下的不同位置电场变化率dE/dx可能相等。因此在工程应用中单 一依靠电场变化率dE/dx判断距离具有较大的测量误差。

发明内容

本发明要解决的技术问题和提出的技术任务是对现有技术方案进 行完善与改进，提供一种基于输电线路电磁场分布的无人机测距系统 及方法，以达到减少测量误差的目的。为此，本发明采取以下技术方 案。

一种基于输电线路电磁场分布的无人机测距系统，包括巡检无人 机、电磁场传感器、气压计、数据处理模块、飞控模块，所述的电磁 场传感器、气压计、数据处理模块、飞控模块、气压计均设于巡检无 人机上，所述的数据处理模块与电磁场传感器、气压计相连，所述的 飞控模块与数据处理模块相连；其中：

电磁场传感器：用于测量电场分量及有效值；测量磁感应强度分 量及有效值；

气压计：用于测量无人机的海拔高度和对地高度；