[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

说明书

本发明公开了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，其特征在于根据系统的三维建模与UAV航迹规划，采用虚拟结构法对多架无人机进行编队，搭建UAV单机运动模型和编队空间相对运动模型并设计分布式NMPC控制器；按照规定的编队飞行，对海上风电叶片进行有规则的大面积多角度拍摄，遇到障碍可以躲避并且可以保持队形；拍照完成后，将获取的照片传送到终端服务器，利用计算机进行图像拼接处理，采用基于Wallis滤波器的多片色彩均衡算法，进行影像匀光，得到拼接效果图，完成损伤标定。该检测方法成功的解决了单无人机在检测过程中，拍照范围有限，搭载的设备不足，和容易出现事故等问题，从而节省了人力资源，提高了工作效率。

技术领域

本发明涉及无人机技术领域，具体涉及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。

背景技术

随着陆地优质风能资源的逐步开发，海上风力发电已经成为未来的发展趋势，受到 世界各国的重视。然而在海洋风能的开发和利用过程中，与陆地风电相比，海上风电处于恶 劣的海洋环境，不仅存在高湿度、高盐雾等腐蚀问题，还存在物理性的碰撞损伤等问题。叶 片是风力发电机组中非常关键的部件，在海上风电叶片检测领域，目前主要采用人工检测、 肉眼观察以及望远镜检测等方式。在传统常规检测过程中，会受到精度、安全性等方面的限 制，检测存在效率低下、危险性高和成本高等问题。

现在使用无人机检测的方法越来越广泛，相对于人工检测，无人机检测优势更突出。 但是，单一的无人机检测效果并不是很好。一方面，单一无人机所挂载的探测平台性能有限， 通常只能获取有限范围内的目标信息，无法满足对大面积目标的搜索和检测需求；另一方面， 风机塔筒和涡轮机也是重点检测部分，但是单一无人机靠近风机的涡轮机是很困难的，检测 方式存在操作难度大等局限性，其故障率和毁伤率也会大大增加，无法将所有细节图像采集 完备，很难做到全面检测，浪费人力资源与资金投入。

发明内容

本发明是针对现有技术的不足，提供一种基于多无人机编队协同探测的海上风电叶 片检测的方法。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种基于多无人机编队协同探测的海 上风电叶片检测的方法，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。

本发明与现有技术相比，具有的有益效果是：

(1)本发明采用的多无人机编队协同探测能够更准确、方便的检测叶片缺陷问题，成功解 决了传统人工检测的成本高、危险性大、效率低等缺点。