[发明专利]一种无人机测量输电线路影像距离的系统及方法

说明书

本发明公开了一种无人机测量输电线路影像距离的系统及方法，其中系统包括无人机、总控台以及多个摄像头，摄像头固定于电力杆塔上，用于采集输电线路走廊的二维影像数据，无人机包括机体、激光雷达装置、旋翼组件、动力装置、飞控处理器、状态检测装置以及无线通信模块，激光雷达装置用于采集输电线路的三维点云数据，总控台用于接收二维影像数据以及三维点云数据，建立二维影像数据与三维点云数据的映射关系；根据二维影像数据识别目标物，根据映射关系，确定目标物的三维点坐标，根据目标物的三维点坐标计算目标物到输电线路的距离；通过摄像头即可监控整个输电线路走廊的目标物距离情况，实现全天候、全天时的输电线路监测。

技术领域

本申请涉及无人机技术领域，尤其涉及一种无人机测量输电线路影像距离的系统及方法。

背景技术

传统方法对输电线路的测距是采用人工地面激光测距的方式，检测人员利用手持式激光测距仪对目标物与输电线路之间的距离进行测量，该方式的基本原理是利用光的飞行时间，通过光速和大气折射系数计算出距离。随着激光雷达技术的发展，目前常用的输电线路测量工具为激光扫描仪，通过激光扫描仪可以实现大范围的输电线路走廊场景三维恢复，可实现扫描范围内任意观测目标间的距离量测，其工作原理与手持式激光测距仪相似，同样借助光的飞行时间来获取目标的空间坐标信息，进而计算出目标间的欧式空间距离。

传统手持式激光测距仪的测量方式易受到人为以及环境因素的干扰和影响。例如晴天较多地区，强烈的阳光里所含有的红外射线会使户外使用的手持式激光测距仪产生较大的测量误差；在雨雪天气条件下，雨水也会影响激光束的反射，导致测量设备无法正常工作；同时，人为导致的目标定位不准确也会给测量带来误差。基于激光扫描仪的输电线路测量方式精度高，人为因素影响小，但同样受雨雪天气的影响，且该方式的作业成本较高，数据量较大。对于以上两种测量方式，还存在一个相同的不足之处，即由于人力和实际野外作业成本的原因，无法实施全天候、全天时的输电线路监测，当实际作业场景与原始数据获取场景保持一致时，以上两种方式获取的原始数据具有一定的参考价值和有效性，但当实际测量场景与数据采集时的场景存在差异时，比如场景中出现新的目标物，则难以基于原始数据来实现新目标物与输电线路间的距离量测。

发明内容

本发明提供了一种无人机测量输电线路影像距离的系统及方法，能够实施全天候、全天时的输电线路监测，获得的距离测量值更加准确。

一种无人机测量输电线路影像距离的系统，所述输电线路包括多个电力杆塔以及位于相邻电力杆塔之间的输电线路走廊，所述系统包括无人机、总控台以及多个摄像头；

所述摄像头固定于所述电力杆塔上，用于采集所述输电线路走廊的二维影像数据；

所述无人机包括机体、激光雷达装置、旋翼组件、动力装置、飞控处理器、状态检测装置以及无线通信模块；

所述状态检测装置用于获取自身的定位信息和采集无人机与地面的距离信息并发送至所述飞控处理器，所述飞控处理器用于根据所述距离信息和定位信息生成控制信号，并根据所述控制信号控制所述动力装置调整无人机的飞行轨迹和飞行高度，所述激光雷达装置用于采集输电线路的三维点云数据，所述三维点云数据通过所述无线通信模块发送至所述总控台；

所述总控台用于接收所述二维影像数据以及三维点云数据，根据摄像头的内方位元素以及二维影像数据在三维空间中的外方位元素建立二维影像数据与三维点云数据的映射关系；根据所述二维影像数据识别目标物，根据所述映射关系，确定目标物的三维点坐标，根据目标物的三维点坐标计算目标物到输电线路的距离。

进一步地，所述状态检测装置包括GPS定位装置和激光测距雷达，所述GPS定位装置用于获取无人机的定位信息，所述激光测距雷达用于检测无人机到地面的高度。

进一步地，所述输电线路走廊宽度大于或等于50米。