[发明专利]基于电场强度包络面的高压线路铁塔区域无人机避障方法

说明书

本发明涉及一种基于电场强度包络面的高压线路铁塔区域无人机避障方法，包括以下步骤：步骤S1:根据高压线路铁塔区域类型，分别构建对应高压线路铁塔三维模型,并分析其电场强度分布；步骤S2:根据电场强度分布，获取不同高压线路铁塔的三维空间电场强度包络面；步骤S3:根据预设高压线路铁塔巡检避障参量，并基于三维空间电场强度包络面，控制无人机避障巡检飞行。本发明实现无人机巡检的避障基础受空间中其余障碍物和电网潮流的变化影响较少，准确性高。

技术领域

本发明涉及高压线路铁塔巡检领域，具体涉及一种基于电场强度包络面的高压线路铁塔区域无人机避障方法。

背景技术

随着我国电网的飞速发展，高压输电线路电压等级越来越高，输电线路越来越长且所经过的地形地貌也变得越来越复杂。无人飞行器具有不受地形环境限制的优势、费效比高的优势，同时无需顾虑飞机意外坠毁导致的机上人员伤亡问题。因此为了提高电网巡检的效率，同时为解决近年来灾害频发对电网安全的现实威胁，利用无人机进行高压电力线路巡检已经成为一种迫切的需求，并且逐步会取代人工巡检，大大提高巡检效率。

为了便于输电线路故障分析诊断，无人机巡检时要求拍摄高清晰度的线路和铁塔的照片，因此应尽可能的缩短无人机和输电线路或铁塔等的距离，同时保障足够的安全性，无人机就必须有一套高灵敏度的避障系统。当无人机和巡线目标之间距离小于安全距离时，及时发出信号，同时送给无人机中控系统；而且要求该安全距离要尽可能小，以便拍摄的照片能更加清晰，方便工作人员的故障诊断。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种基于电场强度包络面的高压线路铁塔区域无人机避障方法，实现无人机巡检的避障基础受空间中其余障碍物和电网潮流的变化影响较少，准确性高。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种基于电场强度包络面的高压线路铁塔区域无人机避障方法，包括以下步骤：

步骤S1:根据高压线路铁塔区域类型，分别构建对应高压线路铁塔三维模型,并分析其电场强度分布；

步骤S2:根据电场强度分布，获取不同高压线路铁塔的三维空间电场强度包络面；

步骤S3:根据预设高压线路铁塔巡检避障参量，并基于三维空间电场强度包络面，控制无人机避障巡检飞行。

进一步的，所述高压线路铁塔区域类型包括直线塔和转角塔。

进一步的，所述步骤S1具体为：以铁塔几何中心在地面的投影为坐标原点，以输电线路走廊方向为x轴，横向为y轴，垂直方向为z轴建立直角坐标系，建立三维仿真模型。

进一步的，所述步骤S2具体为：

步骤S21:根据高压线路铁塔的几何数据以及三维仿真模型，利用有限元分析软件得到无人机从架空区域进入到铁塔范围内的电场变化；

步骤S22:根据得到的电场变化，采用Ansys仿真软件构建高压线路铁塔电场仿真模型；

步骤S23:利用Ansoft电场仿真分析计算每条观察线上的电场强度值，得到对应不同x取值下的等电场强度线距离曲面立体图，即包络面

步骤S24:根据三维空间电场强通过对沿着该包络面的电场强度求取平均值来代替其波动，得到三维等电场强度包络面。

本发明与现有技术相比具有以下有益效果：

1、本发明根据三维空间电场强度包络面作为避障基础，建立三维仿真模型，并分析铁塔的避障策略，简化无人机巡检避障。

2、本发明采用电场强度包络面作为无人机巡检的避障基础受空间中其余障碍物和电网潮流的变化影响较少，准确性高。

附图说明