[发明专利]一种基于北斗系统的变电站巡检机器人重定位系统及方法

权利要求书

1.一种基于北斗系统的变电站巡检机器人重定位系统，包括北斗系统，其特征在于，还包括：巡检机器人和重定位系统，所述巡检机器人沿指定路径对变电站的运行状态进行监测，所述重定位系统对脱离路径的巡检机器人重定位并重新规划其行进路径；所述重定位系统包括：北斗地基、双天线定位单元、惯性导航单元、里程计、双目立体视觉相机和激光雷达；

所述北斗地基设有系统基站，其用于观测并接收北斗系统卫星信号并增强基站周围5G信号，5G信号覆盖于变电站周围实现高精度定位；

所述双天线定位单元装设有北斗模块，其通过北斗系统定位巡检 机器人，并对巡检机器人的姿态实现姿态计算来获取巡检 机器人运行的航向角和俯向角；

所述惯性导航单元，其用于测量巡检机器人行驶过程中三轴的加速度以及角速度，并获取角度变化量和位移变化量；

所述里程计用于获取巡检机器人的位移变化量以及航向角；

所述激光雷达通过采集点云数据用于构建地图并对巡检机器人定位；

所述双目立体视觉相机用于采集图片信息，构建3D地图与识别变电站特有标识；

所述系统基站设有综合处理单元，所述综合处理单元用于融合并处理北斗卫星信号、双天线定位单元、惯性导航单元、里程计、激光雷达和双目立体视觉相机采集的信息，并将处理后的信息对比巡检 机器人的位置与姿态，判定巡检 机器人的位置与行进路线实现重定位，并将判定结果传递给系统基站；

所述双天线定位单元与北斗基站，通过卫星实时差分定位法与双天线定位单元结合来测量巡检机器人的位置与姿态传递给综合处理单元；

所述惯性导航单元与里程计采集的信息结合，并将结合的信息传递给综合处理单元；

所述双目立体视觉相机构建变电站3D地图并用激光雷达对3D地图数据进行修正并反馈给综合处理单元；

所述综合处理单元比对采集的信息，通过自适应扩展卡尔曼滤波算法建立误差模型并输出位置与姿态的最优解；

所述巡检机器人设有报警装置和紧急停机装置，所述报警装置和紧急停机装置与北斗系统信号交互。

2.一种基于北斗系统的变电站巡检机器人重定位系统的变电站巡检机器人重定位方法，包括步骤：

S1：在北斗地基增加系统基站并与双天线定位单元一同构建高精度北斗定位系统，通过卫星实时局域差分定位法与双天线定位单元来测量巡检机器人的位置与姿态；

S2：通过惯性导航与里程计输出巡检 机器人的姿态与位置信息；

S3：借助SLAM算法构建地图，在构建地图过程中对巡检机器人的位置与姿态进行坐标转换，让卫星定位输出巡检机器人在该地图中的相对位置；

S4：当巡检机器人处于工作状态，系统基站识别地图输出的相对位姿，将与其他传感器输出的位姿信息融合输出，并筛选最优位姿信息后，将最优位姿信息传输于惯性传感器与里程计，惯性传感器与里程计根据最优位姿信息调整巡检机器人行进路线；

S5：对比北斗系统输出的定位信息与其他传感器输出的定位信息，将输出差别过大或激光雷达特征点不足的情况生成报警信号，将巡检 机器人视为遭劫持或发生脱轨并重新启动北斗系统，并对巡检机器人进行二次定位；

S51：在北斗系统二次定位后，调出变电站地图并判定巡检机器人位于地图内的位置；

S511：在变电站地图中设置限制区域；

S512：在北斗系统监测巡检机器人驶向限制区域时，北斗系统生成调停信息；

S513：当巡检机器人可通过规划路线前行避开限制区域时，则实时监测巡检机器人的行进路线；

S514：当巡检机器人无法通过重新规划路线避开限制区域时，则发送信号给巡检机器人的紧急调停装置，使巡检机器人关机停止运行；

S52：当巡检机器人位于地图内，则北斗系统将信息传递于惯性传感器与里程计并重新规划巡检机器人的行进路径；

S53：当巡检机器人位于地图外或无法按重规划路径行驶时，则启动报警请求人工协助。