[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

说明书

本发明公开了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，通过对多种感器技术实现环境特征的多方位提取，并结合环境目标识别、巡航环境综合分析判断等技术的实现机器人本体巡航精度、巡航安全性及巡航效率的提升，其技术要点包括：巡检机器人和重定位系统，将重定位系统内的多个监测装置采集的信息融合来判定巡检机器人的行径路线是否存在偏差，提高了开放式的变电站中的环境适应性，当发生严重意外，如机器人被盗或因为机器故障严重脱离轨迹时，可通过北斗系统及时定位机器人并做出响应，生成相应的报警或重新规划巡检机器人的行径轨迹。

技术领域

本发明涉及变电站巡检领域，具体涉及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。

背景技术

近年来，随着我国电网的快速发展，变电站数量急剧增加。与此同时，变电站值班员数量不足导致变电站的管理出现很多问题，目前采用智能机器人来辅助甚至取代人工对变电站设备进行巡检,可以有效的降低安全隐患,从而达到对设备进行更加可靠的巡检。

现阶段虽然机器人已在电力巡检方面有着比较广泛地应用，但是无线通信技术的不足让智能机器人在电力巡检工作中依然存在着一些问题，具体体现在以下方面，过于依赖激光雷达鲁棒性不足，当机器人发生劫持或者脱轨，无法实现在已知地图中的自主重定位功能，而需要人工介入，严重影响机器人的巡航效率。

发明内容

本发明通过北斗卫星定位系统与现有的多种定位技术进行融合，解决的技术问题是现有的变电站机器人巡检系统整体鲁棒性不足的问题，目的在于提供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，解决了机器人过于依赖激光雷达定位造成的鲁棒性不足，且无法在地图中进行重定位并继续执行任务造成巡航效率低下的问题。

本发明通过下述技术方案实现：

一种基于北斗系统的变电站巡检机器人重定位系统，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，实现覆盖于变电站周围的高精度定位；

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航机器人，并对巡航机器人的姿态实现姿态计算来获取巡航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各方向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，实现激光雷达与计算机视觉结合的VSLAM，并建立GIS便于实现对巡检机器人识别定位；

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航机器人的位置与姿态，判定巡航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，在综合处理单元比对结合后采集的信息，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。