[发明专利]一种确定架空输电线路与民用无人机安全距离的方法

权利要求书

1.一种确定架空输电线路与民用无人机安全距离的方法，其特征在于，包括以下步骤：

A、基于GB 50545-2010《110-750kV架空输电线路设计规范》确定无人机与输电线路的电气绝缘安全距离D_i；

B、考虑架空输电线路电晕无线电干扰，根据干扰横向传播衰减的特性，计算防护距离D_p；

C、分析无人机飞行速度、变速时长、变速方向以及悬停定位精度在内的各种因素对无人机制动距离的影响，计算得到无人机变速引起的偏航距离Δs、无人机反应延迟缓冲距离D_b、无人机悬停距离余量D_e，将上述距离相加得到由无人机运动特性确定的无人机运动距离余量D_m；

D、运用D-S证据理论中的Dempster组合规则对步骤A、步骤B以及步骤C得到的安全距离进行融合计算，得到最终的架空输电线路与民用无人机安全距离D_L；

所述步骤B与架空输电线路边相导线水平距离为L位置的无线电干扰场强E_L的计算过程为：

根据GB15707-1995《高压交流架空送电线无线电干扰值》中给出的各电压等级的架空输电线路对周围环境的无线电干扰计算公式，得到在距离输电线路边相导线的地面投影20m处，1MHz频率干扰电平(dB)为：

式中：g_max表示架空输电线路的表面最大电位梯度，单位为kV/cm；d表示单根导线的直径，单位为cm；

考虑其它频率的无线电干扰场强，在式(1)基础上叠加式(2)进行修正；

式中，f表示需要修正的频率，单位为MHz；

计算与架空输电线路边相导线水平距离为L位置的无线电干扰场强

式中，H表示边相导线的对地高度，单位为m；L表示边相导线与测量点的水平距离，单位为m；h表示测量仪的对地高度，单位为m；k表示衰减系数；所述步骤B考虑架空输电线路电晕无线电干扰，根据干扰横向传播衰减的特性，计算防护距离，具体公式为

式中，E_L表示与架空输电线路边相导线水平距离为L位置的无线电干扰场强，S_P表示被防护对象正常工作时的最小信号场强，单位为dB；R_P表示被防护对象正常工作可接受的信噪比；

所述步骤C无人机变速引起的偏航距离的计算过程为：

飞行加速度的改变导致飞行路线变化，无人机航位偏离原飞行路线；这个过程中，假设调节时间为t_p，则无人机偏航距离为：

式中，a_e为无人机水平加速度；

所述步骤C无人机反应延迟缓冲距离D_b的计算过程为：

当无人机检测到障碍物时，避障信号发出到做出减速避障动作的过程存在时间延迟现象，延迟时间t_b一般为200～500ms，从无人机检测到避障信息，到无人机发出避障指令，期间无人机仍以速度v在靠近线路，将信号延迟时段无人机飞行的距离称为避障缓冲距离记为D_b，则有

D_b＝v·t_b (8)；

③无人机悬停距离余量

设置巡线无人机与输电线路的安全距离时，预留悬停距离余量，将这个距离记为D_e；D_e取值为1.5m；

综上所述，考虑无人机运动特性，无人机与输电线路安全距离应增加距离余量为

D_m＝Δs+D_b+D_e (9)。

2.根据权利要求1所述的一种确定架空输电线路与民用无人机安全距离的方法，其特征在于，所述步骤A输电线路设计规范指的是基于GB 50545-2010《110-750kV架空输电线路设计规范》。

3.根据权利要求1所述的一种确定架空输电线路与民用无人机安全距离的方法，其特征在于，所述步骤D运用D-S证据理论中的Dempster组合规则进行安全距离限值融合计算，具体包括：

函数m表示基本概率分配，即对某个命题的信任程度，m:2^Θ→[0,1]满足条件：

对于假设空间上的有限个m函数的合成规则公式如下：

式中，

分别将“满足绝缘安全距离要求”、“满足无线电防护距离要求”和“满足运动距离余量要求”作为三个限制命题X₁、X₂、X₃，将0～5m和0～10m两个范围内满足上述三个命题的概率作为局部推测结果m₁和m₂，代入D-S算法计算，得到三个限制命题的信度推测值m(X)，其中X＝X₁、X₂、X₃，将信度推测值进行归一化，然后作为权重赋予三种安全距离限值即可得到最终的输电线路安全距离限值为：

式中：M＝m(X₁)+m(X₁)+m(X₁)，D_X分别表示绝缘安全距离、无线电防护距离或运动距离余量。