[发明专利]基于激光雷达的输电线路精细化巡检飞行平台及巡检方法

权利要求书

1.基于激光雷达的输电线路精细化巡检飞行平台，其特征在于，包括飞行器、搭载在飞行器上的三维激光测距模块、设置在地面的地面控制终端与远程控制的云端服务器，其中三维激光测距模块与地面控制终端以无线的方式进行数据连接，地面控制终端与云端服务器无线数据连接；地面控制终端与飞行器无线数据连接。

2.根据权利要求1所述的基于激光雷达的输电线路精细化巡检飞行平台，其特征在于，所述飞行器上还搭载有摄像模块，摄像模块与地面控制终端通过无线方式数据连接；所述摄像模块和三维激光测距模块分别通过一个云台搭载在飞行器下方。

3.根据权利要求1所述的基于激光雷达的输电线路精细化巡检飞行平台，其特征在于，所述飞行器的上下前后部分均安装有避障传感器，同时飞行器上安装有测量飞行器悬停位置的RTK信号处理装置。

4.根据权利要求1所述的基于激光雷达的输电线路精细化巡检飞行平台，其特征在于，所述三维激光测距模块采用三维激光雷达；

所述三维激光雷达包括激光发射器、激光接收器、激光信号处理器和激光测距电路；激光测距电路连接激光发射器和激光接收器，用于控制脉冲激光的激发，激光发射器发射的激光扫描飞行器周围区域，如果碰到障碍物或输电线路，则返回激光信号由激光接收器接收，激光信号处理器接收激光接收器接收的数据，经处理后发送到地面控制终端。

5.根据权利要求1所述的基于激光雷达的输电线路精细化巡检飞行平台，其特征在于，所述地面控制终端包括通讯控制器、移动终端和遥控器，移动终端通过通讯控制器与三维激光测距模块、云端服务器、飞行器建立起数据连接，遥控器通过通讯控制器与移动终端、飞行器建立起数据连接。

6.根据权利要求1-5任一项所述输电线路精细化巡检飞行平台的巡检方法，其特征在于，包括步骤：巡检过程中，摄像模块获取输电线路所在平面位置，然后三维激光测距模块对准输电线路发射激光信号，同时接收线路反射回传的信号；摄像模块对飞行器周边进行拍摄，根据拍摄的图像在地面控制终端构建三维实景影像，根据激光反射回传的信号在地面控制终端建立三维点云图；在地面控制终端根据上述三维实景影像和三维点云图，判断是否存在障碍物、障碍物与线路的距离是否超过预设的安全距离，调整飞行器飞行姿态，使飞行器保持固定距离沿输电线路自主巡航飞行。

7.根据权利要求6所述的巡检方法，其特征在于，在巡检过程中或者巡检结束后，地面控制终端将巡检过程中采集的数据上传到云端服务器进行备份；在巡航结束后根据巡检过程中采集的数据生成巡检报告。

8.根据权利要求6所述的巡检方法，其特征在于，巡检过程中对线路进行拍摄，拍摄周边的情况，避障传感器判断周边是否存在障碍物，如果存在，驱动三维激光测距模块对障碍物进行测距；

根据上述三维实景影像和三维点云图，利用余弦定理计算出当前障碍物与输电线路之间的距离，并判断当前障碍物与输电线路之间的距离是否超过预设安全距离，如果超过，则标注该巡检点位置，继续巡检，如果没有超过，则继续巡检。

9.根据权利要求6所述的巡检方法，其特征在于，采用PID控制器对飞行器高度进行控制，其传递函数如下列式子所示：

其中，k_p为比例控制系数、T_I为积分控制系数，T_D为微分控制系数，s表示积分环节个数；

通过对上述比例控制系数、积分控制系数、微分控制系数进行调整，得出避障传感器高度控制的响应情况；

同理，通过对比例控制系数、积分控制系数、微分控制系数进行调整，对飞行器的俯仰和横滚两个动作情况的PID控制的响应情况进行仿真分析。

10.根据权利要求6所述的巡检方法，其特征在于，地面控制终端向飞行器上的RTK信号处理装置发送观测数据、基准坐标以及控制信号；RTK信号处理装置实时获取参考坐标，并分析处理参考坐标、接收到的观测数据和基准坐标及控制信号以生成飞行控制信号。