[发明专利]一种基于多无人机编队协同探测的海上风电叶片检测方法

权利要求书

1.一种基于多无人机编队协同探测的海上风电叶片检测方法，其特征在于：包括以下步骤：

(1)操作单架无人机对大范围叶片进行整体多视角的拍摄，然后将拍到的图片传送到终端服务器，进行分析和处理，并且完成系统的三维建模与UAV航迹规划。

(2)根据系统的三维建模与UAV航迹规划，对多架无人机进行编队，本发明采用的编队策略是虚拟结构法。该方法将整个编队看作一个整体，简化了任务的描述和分配，其内容包括：

1、搭建UAV单机运动模型。

2、搭建编队空间相对运动模型。

3、设计分布式NMPC控制器。

(3)将已经规划好的UAV航迹信息发送给每架无人机，然后多架无人机升空，按照规定的编队行为飞行，每个无人机搭配高倍变焦摄像头在不同的角度对叶片进行多角度拍摄，遇到障碍可以躲避并且可以保持队形，保证多UAV大面积拍照的完整性。

(4)多无人机协同拍照完成后；将获取到的照片传送到终端服务器，利用计算机进行图像拼接处理，识别裂缝等危险因素。具体处理方法为将图片按照影像顺序依次进行镶嵌处理，采用基于Wallis滤波器的多片色彩均衡算法，进行影像均衡操作，得到拼接效果图，完成叶片的损伤标定，从而更容易检测到缺陷部分。

2.根据权利要求1所述的一种基于多无人机编队协同探测的海上风电叶片检测方法，其特征在于：所述步骤(1)中控制单无人机对海上风电叶片进行整体拍摄，处理图片完成系统建模，有利于多无人机编队的航迹规划。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：所述航拍参数包括飞行航线、高度、速度，拍摄距离、位置、时间等。

4.根据权利要求1所述的一种基于多无人机编队协同探测的海上风电叶片检测方法，其特征在于：所述步骤(2)中采用了虚拟结构法进行多无人机编队，搭建编队模型，根据三维空间坐标系推导出运动方程。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：建立目标函数，实现动态环境下的编队保持及避障、避碰控制目标。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：求解NMPC时需要进行UAV状态预测，根据参考轨迹和期望队形得出代价函数，最后进行优化计算。

7.根据权利要求1所述的一种基于多无人机编队协同探测的海上风电叶片检测方法，其特征在于：所述步骤(3)中在多无人机编队探测的航迹上，采用目标垂线搜索方法，可以在叶片区域进行有规则的大面积多角度拍摄。

8.根据权利要求1所述的一种基于多无人机编队协同探测的海上风电叶片检测方法，其特征在于：所述步骤(4)中对无人机采集的图片进行图像拼接处理，步骤包括：

1、顾及重叠的面Voronoi图。

2、确定影像重叠范围。

3、提取重叠区域中轴线。

4、生成顾及重叠的面Voronoi多边形。

5、基于Wallis滤波器的影像匀光。

6、得到完整清晰的拼接图，检测与识别叶片的缺陷特征，并完成叶片的损伤标定。