[发明专利]一种无人机自动避障导线的方法及系统

权利要求书

1.一种无人机自动避障导线的方法，其特征在于，包括：

步骤S100：设置导线与无人机的安全距离阈值；

步骤S200：无人机获取需要巡检的导线的空间坐标位置，对需巡检的导线进行巡检；

步骤S300：三维激光雷达扫描得到导线的激光点云数据；

步骤S400：解析导线的激光点云数据，识别出导线与地面参考物之间的三维点云数据，并同时对导线与地面参考物的点云数据进行分离，计算出导线与地面参考物之间的实际距离d；同时读取预存的无人机与地面参考物之间的空间距离D，进而计算得到无人机与导线的实际直线距离A；

步骤S500：判断无人机与导线的实际直线距离A与安全距离阈值的关系；安全距离阈值包括第一安全距离阈值C和第二安全距离阈值ε，第一安全距离阈值C小于第二安全距离阈值ε；若实际直线距离A小于或等于C，则判定无人机的姿态离导线的距离过近，需要向飞控系统发送远离导线的控制指令；若实际直线距离A大于或等于ε，则判定无人机的姿态离导线的距离过远，需要向飞控系统发送靠近导线的控制指令；若实际直线距离A处于小于ε且大于C的范围时，则判定无人机的姿态离导线的距离正常，按照当前初始巡检路径上各飞行节点的空间坐标进行飞行；地面参考物是导线正头投下方的地面参考点。

2.根据权利要求1所述的无人机自动避障导线的方法，其特征在于，实际直线距离A等于无人机与地面参考物之间的空间距离D和导线与地面参考物之间的实际距离d做差。

3.根据权利要求1所述的无人机自动避障导线的方法，其特征在于，在步骤S500中，利用PID控制器计算控制距离参数，随后由嵌入式单元将控制距离参数发送相应的控制指令给飞控系统，飞控系统按照控制指令进行规避飞行。

4.根据权利要求3所述的无人机自动避障导线的方法，其特征在于，飞控系统按照控制指令进行规避飞行，具体操作步骤为：飞控系统获取控制指令，并根据控制指令解析控制信号执行飞控操作。

5.根据权利要求4所述的无人机自动避障导线的方法，其特征在于，在步骤S500中，利用PID控制器计算控制距离参数，具体包括以下操作步骤：

步骤S510：获取被跟踪导线的当前位置描述信息，当前位置描述信息为表征被跟踪导线与无人机的当前相对位置关系的信息；

步骤S520：根据当前位置描述信息与参考位置描述信息之间的差异输出对应的控制信息，并根据控制信息对无人机的位置和/或姿态进行控制，以使无人机与被跟踪导线之间的位置关系保持在实际直线距离A处于小于ε且大于C范围内的相对位置关系。

6.根据权利要求5所述的无人机自动避障导线的方法，其特征在于，PID控制器还包括通过获取当前的飞行参数进行相应的飞控操作动作，具体包括以下操作步骤：

步骤S530：基于飞行空速、飞行攻角动态调整PID控制器进行PID控制运算的控制系数，得到需要调整的目标姿态角；

步骤S540：根据调整的目标姿态角、当前的实际姿态角度确定姿态角偏差值；

步骤S550：向PID控制器输入姿态角偏差值，以使PID控制器根据姿态角偏差值进行PID控制运算，将无人机的姿态角度调整到目标姿态角。

7.根据权利要求6所述的无人机自动避障导线的方法，其特征在于，目标姿态角包括俯仰角、横滚角以及航向角。

8.根据权利要求7所述的无人机自动避障导线的方法，其特征在于，PID控制器还包括对航向角的偏差预警处理操作，具体包括如下操作步骤：

步骤S600：设置有参考杆，参考杆与无人机的长度方向的主梁方向校准一致；

步骤S700：通过激光雷达设备扫描机载参考杆和地面参考物上的纵轴获得以上两项的激光点云数据，然后对比两者的点云数据，通过图像识别算法得到参考杆与地面参考物的纵轴的标准轴偏角；

步骤S800：同时获得传感器测得的航向角，将航向角换算成无人机与参考物的纵轴之间的轴向偏向角度；当实际的轴向偏向角度-标准轴偏角大于标准阈值时，则认定当前无人机的航向角检测偏差较大需要进行报警调整。