[发明专利]一种用于电力巡检的无人机飞行控制方法及装置

权利要求书

1.一种用于电力巡检的无人机飞行控制方法，其特征在于，包括：

控制无人机飞行至待检杆塔上方；

调整无人机姿态，使得无人机的目标航向角朝向待检杆塔的一侧；

根据无人机位置信息和待检杆塔的位置信息，确定所述待检杆塔的水平安全距离；

控制无人机朝所述待检杆塔的一侧平移飞行所述水平安全距离，之后控制无人机按照预设速度垂直下降；

垂直下降过程中，检测目标物并采集目标物图像；

所述无人机的目标航向角通过以下公式进行计算：

；

其中，为无人机的目标航向角，为无人机的解算航向角，为无人机与目标方向的偏差角；

垂直下降过程中，检测目标物并采集目标物图像，包括：

检测相机画面中是否出现目标物；

相机画面中出现目标物之后，对目标物进行框选，获取选择框的两个对角坐标；

根据所述两个对角坐标，计算所述选择框的中心坐标；

根据所述选择框的中心坐标，生成云台控制信号控制云台转动，使得所述目标物位于相机画面中心。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，相机画面中出现目标物之后，还包括：

通过激光雷达扫描目标物，解算目标物和无人机的第一相对位置；或者，通过目标物在相机画面中的角度，解算目标物和无人机的第二相对位置；

根据目标物与无人机的第一相对位置或者第二相对位置，调整无人机至预设拍摄位置。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，通过激光雷达扫描目标物获得的目标物和无人机的第一相对位置的关系如下：

；

；

其中，X、Y、Z为目标物在无人机坐标系中的坐标，为目标物与激光雷达的距离，为激光雷达的安装角度，为激光雷达的安装高度，为扫描角度；

目标物和无人机的第二相对位置的关系如下：

；

；

其中，分别为云台的俯仰角、偏航角和滚转角；为目标物相对无人机的角度，为目标物在相机画面中的角度。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述选择框的中心坐标通过以下公式进行计算：

；

；

其中，和为选择框的两个对角坐标，为选择框的中心坐标。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述选择框的中心坐标，生成云台控制信号控制云台转动，使得所述目标物位于相机画面中心，包括：

根据所述选择框的中心坐标，计算使得所述目标物位于相机画面中心云台所需转动角度；

根据所述云台所需转动角度生成所述云台控制信号控制云台转动。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述云台所需转动角度包括水平方向所需转动角度和纵向转动所需角度；所述水平方向所需转动角度和纵向转动所需角度通过以下公式进行计算：

；

；

其中，为水平方向所需转动角度，为纵向转动所需角度，为选择框的中心坐标，W为相机画面宽度，H为相机画面高度，为相机的实际焦距，width为像素宽度；

像素宽度width通过以下公式进行计算：

；

；

Length为相机的感光元件对角线长度，为相机的等效焦距。

7.一种用于电力巡检的无人机飞行控制装置，其特征在于，包括：

初始控制模块，用于控制无人机飞行至待检杆塔上方；

调整模块，调整无人机姿态，使得无人机的目标航向角朝向待检杆塔的一侧；

距离确定模块，用于根据无人机位置信息和待检杆塔的位置信息，确定所述待检杆塔的水平安全距离；

巡检控制模块，用于控制无人机朝所述待检杆塔的一侧平移飞行所述水平安全距离，之后控制无人机按照预设速度垂直下降；

目标检测模块，用于垂直下降过程中，检测目标物并采集目标物图像；

调整模块通过以下公式计算无人机的目标航向角：

；

其中，为无人机的目标航向角，为无人机的解算航向角，为无人机与目标方向的偏差角；

目标检测模块用于检测相机画面中是否出现目标物；相机画面中出现目标物之后，对目标物进行框选，获取选择框的两个对角坐标；根据所述两个对角坐标，计算所述选择框的中心坐标；根据所述选择框的中心坐标，生成云台控制信号控制云台转动，使得所述目标物位于相机画面中心。