[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

说明书

本发明请求保护一种确定架空输电线路与民用无人机安全距离的方法，其包括以下步骤：A、基于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，计算所需的防护距离D_p；C、考虑无人机的运动特性，计算无人机变速引起的偏航距离、无人机反应延迟缓冲距离、无人机悬停距离余量，上述距离相加得到无人机与输电线路安全距离D_m；D、运用D‑S证据理论中的Dempster组合规则将D_i、D_p和D_m进行融合计算，最终得到架空输电线路与民用无人机的安全距离D_L。本方法弥补现有民用无人机与架空输电线路安全距离确定方法的缺漏，为无人机避障预警提供依据。

技术领域

本发明属于输电线路安全领域，尤其涉及架空输电线路与民用无人机安全技术。

背景技术

随着无人机技术的迅猛发展，以多旋翼无人机为代表的中小型专业级民用无人机在航拍、农业、快递、电力、救援等各行各业得到了广泛应用。与此同时，用于娱乐的消费级民用无人机市场也在迅速扩张。随着无人机应用的增加，无人机飞行安全问题日益突出。

民用无人机飞行高度多集中在几十米到百米范围，与架空电力线路占空高度相近，存在碰撞可能。此外架空输电线路周围存在强电磁场会对无人机飞行控制系统造成不良影响。为避免事故发生，无人机不仅需要避免直接碰撞架空输电线路，还应与输电线路保持足够的安全距离。

尽管现有电力行业规范标准中已有一些架空输电线路与周围物体安全距离的相关条例，但针对无人机等飞行设备靠近架空输电线路的情况，现有规程规范尚无安全距离限值的相关规定，导致靠近架空输电线路飞行的无人机安全性难以评估，制定无人机避障策略时无据可依。

现状:

现有的输电线路绝缘安全距离相关标准有很多，例如《电力设施保护条例》(2011年1月8日第二次修订)、《110-750kV架空输电线路设计规范》(GB50545-2010)等，但以上标准给出的均为架空输电线线路与建筑物、树木等物体的安全距离要求；考虑电磁环境干扰的影响，《高压交流架空送电线无线电干扰值》(GB15707-1995)给出了干扰防护安全距离的计算方法。以上两类安全距离的设定，均没有考虑无人机。

从无人机安全飞行的角度，有学者基于机械动力学研究了无人机从飞行状态变换为悬停所需的距离，但目前还没有将其应用于无人机与输电线路的避障问题。

尽管电力、无人机等行业分别对于安全距离都有研究，但是每一个研究仅着眼于某一个单一的安全距离影响因素，所确定的安全距离互不兼容，数值还存在较大差异。而本发明创新性地综合考虑了输电线路绝缘安全要求、无人机载电子设备抗电磁干扰、无人机机械运动特性等三个方面影响架空输电线路和无人机安全距离的因素，兼顾了电力行业、无人机开发者和用户各自关注的问题，从而确保了所确定的安全距离的合理性和有效性，可为今后多部门联合制定输电线路与民用无人机安全距离标准提供理论依据和方法指导，从而确保输电线路和民用无人机各自的运行安全；其次，本发明采用信息融合技术将预定的三个安全距离进行综合，为最终确定架空输电线路与民用无人机的安全距离提供了科学的方法。其中对信息融合方法的选择需要考虑三方面影响因素之间的关联性、权重、约束条件，以及输入数据和算法的复杂度等，本发明采用了D-S证据理论并对其进行改进。

检索到对比文件《无人机电力巡线安全距离检测方法201210044124.0》，该方法利用架空输电线路电场和磁场二维计算模型，计算获得在输电线路附近空间的电场和磁场分布图，同时以无人机载电子设备正常工作时的磁场强度小于5×10^-5T、电场强度小于1×10⁶V/m为标准，划定无人机与各电压级别输电线路的安全距离。该方法是从避免无人机载电子设备受输电线路电磁干扰这一角度提出的，本发明所考虑的因素要远远多于该对比文件。