[发明专利]基于杆塔模型匹配及视觉导航的电力无人机及巡检方法

权利要求书

1.一种基于杆塔模型匹配及视觉导航的杆塔巡检方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)对不同种类的输电线路杆塔进行杆塔模型建模；包括：

以不同种类的输电线路杆塔的CAD图纸为基础进行建模，建立输电线路杆塔的三维模型，在三维模型中标注输电线路杆塔的关键部件的所有能够存在位置的相对坐标，并在三维模型中标注无人机的安全飞行区界面，标注无人机在拍摄各个杆塔关键部件时的检视点，标注摄像头的拍摄方向，以及，标注无人机飞过所有检视点的最优飞行路径；

2)无人机在飞行过程中自动识别输电线路杆塔及杆塔种类，匹配并载入预建的杆塔模型；

3)无人机对输电线路杆塔进行视觉定位，获取无人机与杆塔的相对位置；

4)无人机根据杆塔模型描述的检视点位置及巡检路径，并根据无人机与杆塔的相对位置计算出实际飞行路径，进行飞行巡检；包括：

41)无人机根据与杆塔间的相对位置及杆塔模型中最优飞行路径的第一个检视点位置，计算无人机与检视点的相对位置，并飞至检视点；

42)无人机根据杆塔模型描述的摄像头的拍摄方向，控制云台及摄像头按照拍摄方向对准拍摄对象，自动对焦拍摄；

43)无人机根据杆塔模型描述的最优飞行路径飞到下一个检视点；

44)重复步骤42)和步骤43)的动作，直到无人机完成杆塔模型描述的巡检飞行路径；

5)一个杆塔巡检完成后，无人机自动识别架空输电线路，通过视觉导航飞至及下一级杆塔继续巡检；

所述无人机由无人机本体、无人机飞控、前端AI处理平台、双目视觉传感器，和云台及摄像头构成；

所述无人机飞控安装在无人机本体内部，用于控制无人机的飞行姿态；

所述双目视觉传感器安装在无人机本体的正前方，用于采集无人机前端的深度图像；

所述云台及摄像头一体安装，共同安装在无人机本体的底部，所述云台用于控制摄像头水平360度、垂直90度转动，所述摄像头用于采集可见光图像；

所述前端AI处理平台安装在无人机本体的上部，所述前端AI处理平台构建基于深度学习的图像识别推理模型，用于从摄像头拍摄的可见光图像中检测并识别出所需对象；

所述前端AI处理平台用于根据所述双目视觉传感器采集的无人机前端的深度图像，测量无人机与前方对象的距离；

所述前端AI处理平台根据所测量的无人机与前方对象的距离及识别的对象，给无人机飞控下发命令来控制无人机的飞行。

2.根据权利要求1所述的一种基于杆塔模型匹配及视觉导航的杆塔巡检方法，其特征在于，所述步骤2)中，杆塔模型匹配方法为：在无人机飞行过程中，前端AI处理平台通过控制云台及摄像头，拍摄周围的照片，并对照片进行基于深度学习的图像识别推理模型计算，实时识别输电线路杆塔，如果识别到输电线路杆塔，则对杆塔的种类进行识别，匹配预建的杆塔模型并载入杆塔模型。

3.根据权利要求1所述的一种基于杆塔模型匹配及视觉导航的杆塔巡检方法，其特征在于，所述步骤3)中，进行视觉定位的方法包括：通过无人机双目视觉传感器获取前方深度图像，重建无人机前端物体的三维轮廓及位置信息，结合无人机与杆塔中多个关键部件的位置关系，通过三角定位法得到无人机与杆塔的空间相对位置关系。

4.根据权利要求1所述的一种基于杆塔模型匹配及视觉导航的杆塔巡检方法，其特征在于，所述无人机在飞行巡检过程中，不间断地对输电线路杆塔进行视觉定位，获取无人机与杆塔的相对位置，以校正无人机的飞行位置，并保证无人机飞行于安全区内。

5.根据权利要求1所述的一种基于杆塔模型匹配及视觉导航的杆塔巡检方法，其特征在于，所述步骤5)包括：

51)无人机自动识别架空输电线路对象；

52)无人机通过双目视觉传感器获取前方深度图像，进而测量无人机与架空输电线路的相对距离；

53)在保证无人机与架空输电线路间的相对距离在安全距离的前提下，无人机沿着输电线路飞行至下一级杆塔。