[发明专利]一种适用于变电站的巡检无人机、系统及方法

权利要求书

1.一种适用于变电站的巡检无人机，包括：无人机本体，其特征在于，所述无人机本体上分别设有惯性导航模块、磁罗盘传感器、机载端差分GPS模块、单点GPS和视觉里程计模块；

通过所述惯性导航模块获取无人机初始姿态、速度和位置信息，将所述惯性导航模块获取的速度和位置数据能够分别与机载端差分GPS模块获得差分信息、单点GPS定位信息或者视觉里程计模块获取的视觉导航信息进行融合，输出有效的无人机速度和位置信息，同时能够对磁罗盘传感器获取的无人机姿态信息进行修正；

无人机飞行期间，若能接收到有效的差分信息，则将所述差分信息与惯性导航模块获取的信息进行融合；

机载端差分GPS模块失效的情况下，若能获取有效的单点GPS定位信息，则将所述定位信息与惯性导航模块获取的信息进行融合；

若不能获取有效的单点GPS定位信息，则将视觉里程计模块获取的视觉导航信息与惯性导航模块获取的信息进行融合；

所述惯性导航模块获取的速度和位置数据分别与机载端差分GPS模块获得差分信息、单点GPS定位信息或者视觉里程计模块获取的视觉导航信息进行融合的过程，包括：

通过惯性导航模块分别预估当前时刻的速度和位移量；

将所述预估的速度和位移量分别与机载端差分GPS模块、单点GPS或者视觉里程计模块获取到的实际测量的速度和位移量做差；

通过所述差值更新下一时刻的无人机姿态、速度和位移量。

2.如权利要求1所述的一种适用于变电站的巡检无人机，其特征在于，所述惯性导航模块利用惯性元件分别测出无人机相对于惯性空间的角运动信息和线运动信息，并提供无人机初始姿态信息。

3.如权利要求1所述的一种适用于变电站的巡检无人机，其特征在于，还包括气压计传感器，所述气压计传感器用于测量大气压强，通过高度转换公式获得无人机的高度信息。

4.如权利要求1所述的一种适用于变电站的巡检无人机，其特征在于，根据机载端差分GPS模块、单点GPS或者视觉里程计模块获得的航向信息与磁罗盘传感器获取到的航向信息进行对比，判断磁罗盘传感器获取到的航向信息是否需要修正。

5.如权利要求1所述的一种适用于变电站的巡检无人机，其特征在于，还包括：设置在无人机本体上的视觉测距模块，所述视觉测距模块实时检测无人机本体与被检设备的距离。

6.如权利要求1所述的一种适用于变电站的巡检无人机，其特征在于，所述无人机本体外设有绝缘高弹性塑料材质的保护罩；所述保护罩内侧喷涂导电的涂膜层。

7.如权利要求1所述的一种适用于变电站的巡检无人机，其特征在于，还包括：设置在无人机本体上的分别搭载热成像摄像头和可见光摄像头的云台吊舱。

8.一种适用于变电站的巡检无人机系统，其特征在于，包括：至少一台权利要求1-7任一项所述的巡检无人机，地面中心处理器和GPS差分基站；所述巡检无人机通过无线链路与地面中心处理器进行通信；所述地面中心处理器与GPS差分基站通过无线链路通信；

所述地面中心处理器用于实现对巡检无人机的飞行控制，并实现巡检无人机与GPS差分基站之间的数据交互。

9.如权利要求8所述的一种适用于变电站的巡检无人机系统，其特征在于，通过地面中心处理器分别设置不同任务的航线，并分别发送至不同的巡检机器人，实现多机协同巡检。

10.如权利要求8所述的一种适用于变电站的巡检无人机系统，其特征在于，在允许飞行区域与禁飞区域分别进行打点标记，地面中心处理器根据打点标记信息自动生成区域划分图，以划分禁飞区域和允许飞行区域。

11.一种适用于变电站的巡检无人机的导航方法，其特征在于，包括：

根据接收到的巡检任务航线信息进行巡检；

获取无人机惯性导航数据，基于所述数据确定无人机初始姿态、速度和位置信息；

将所述惯性导航数据与实际测量得到的差分信息、单点GPS定位信息或者视觉导航信息进行融合，输出有效的无人机速度和位置信息，同时对无人机姿态信息进行修正；

将所述惯性导航数据与实际测量得到的差分信息、单点GPS定位信息或者视觉导航信息进行融合，具体过程包括：

通过惯性导航模块分别预估当前时刻的速度和位移量；

将所述预估的速度和位移量分别与实际测量的速度和位移量做差；

通过所述差值，结合卡尔曼增益系数，更新下一时刻的无人机姿态、速度和位移量；

如果机载端差分GPS模块能获得有效航向角，则计算所述航向角与磁罗盘航向角之间的差值，若所述差值超过设定阈值，则根据所述差值对磁罗盘航向角进行修正；

如果机载端单点GPS能获得有效航迹，计算该航迹角与飞机航迹角差值，若所述差值超过设定阈值，则根据所述差值对磁罗盘航迹角进行修正；

如果视觉导航信息有效，则计算视觉航向角与磁罗盘航向角之间的差值，若所述差值超过设定阈值，则根据所述差值对磁罗盘航迹角进行修正。