[发明专利]一种变电站电力无人机自动巡检方法及装置

权利要求书

1.一种变电站电力无人机自动巡检方法，其特征在于，包括：

利用激光雷达对变电站进行点云数据采集；

利用图像采集器获取变电站内的影像；

基于采集到的点云数据和变电站内的影像，以及无人机实时位置信息，完成无人机对未知环境的三维重建；

基于三维重建的结果，进行航线规划，用于控制变电站电力无人机进行自动巡检。

2.根据权利要求1所述的一种变电站电力无人机自动巡检方法，其特征在于，所述利用激光雷达对变电站进行点云数据采集，利用图像采集器获取变电站内的影像，具体包括以下步骤：

根据无人机结构，采用基于几何特征的ICP算法计算RTK、GPS、图像采集器和激光雷达在无人机上的安装位置坐标，并获取该坐标位置下的安装位置参数；

根据获取的安装位置参数，对RTK、GPS、图像采集器和激光雷达分别进行单点定位，以生成各自独立的坐标系；

选取无人机原点为坐标系原点，根据安装位置坐标计算RTK、GPS、图像采集器和激光雷达的空间位置坐标，推导各自独立坐标系与无人机原点之间的变换关系，建立物像关系模型，推导物像点坐标和相机外方位元素之间的计算公式，以及激光点云的地面坐标计算公式；

无人机在正常飞行过程中，GPS和RTK实时记录无人机的飞行轨迹，同时图像采集器和激光雷达利用空间自动扫描技术获取变电站内的影像和点云数据。

3.根据权利要求2所述的一种变电站电力无人机自动巡检方法，其特征在于：所述对未知环境的三维重建包括以下步骤：

利用定位模块实时接收激光雷达输出的点云数据，所述定位模块包括GPS和RTK，结合无人机的飞行轨迹，通过特定算法完成无人机在未知环境中的实时定位，定位模块的输出为三维激光雷达里程计，即当前时刻相对于原始位姿的位姿变化；

利用激光雷达输出的点云数据进行赋色和添加模型纹理，结合所述变电站内的影像进行影像配准，通过点云拼接将所有点云数据利用坐标矩阵进行拼接，完整体现扫描对象的点云特征；

通过融合图像采集器与激光雷达输出的点云数据，生成雷达点云信息，结合无人机实时定位获得的位置信息，利用物像点坐标和相机外方位元素之间的计算公式，以及激光点云的地面坐标计算公式，构建雷达点云信息与传感器融合的点云数据，实现无人机对未知环境的三维重建。

4.根据权利要求3所述的一种变电站电力无人机自动巡检方法，其特征在于，所述利用定位模块实时接收激光雷达输出的点云数据，结合无人机的飞行轨迹，通过特定算法完成无人机在未知环境中的实时定位，步骤之后还包括：

对无人机按照获得的当前飞行位姿可能遭遇的危险进行识别与预警，采用无人机控制闭锁策略，执行预定策略如原路返回、禁止起飞、就地降落，保证无人机的安全性。

5.根据权利要求3所述的一种变电站电力无人机自动巡检方法，其特征在于，所述基于三维重建的结果，进行航线规划，具体包括以下步骤：

利用三维重建后的点云数据构建变电站领域知识，并构建基于一阶逻辑的公式；

通过图像目标自动识别算法，识别出的目标映射为变电站领域本体的实例，图像目标之间的空间位置关系对应于领域本体中实例间的对象关联属性；

利用识别出的目标映射，进行图像预处理，将图像转换成为特征向量，选择CNN卷积神经网络对识别目标的特征向量进行特征识别和提取，然后通过构建深度算法训练出最优决策树进行分类；

将提取出的目标特征，映射到领域本体实例之间的对象属性关联关系上，利用决策二叉树对图像进行测试，并根据构建的领域知识进行逻辑推理，从而进行检索；

采用全覆盖式的航带设计方法，结合得到的最优决策树和检索结果，实现初始多边形航带设计，然后基于该初始多边形航带对巡检区域进行划分，在保证全区域能够覆盖的情况下，分区域进行逐个航线计算，实现变电站场景的精准化航线设计。

6.根据权利要求1所述的一种变电站电力无人机自动巡检方法，其特征在于：所述基于三维重建的结果，进行航线规划，步骤之后还包括：

进行变电站电力无人机自动巡检，结果显示在并呈现在一站式数据可视化开发平台中，结束后核对结果是否满足变电站巡检要求。

7.一种变电站电力无人机自动巡检装置，其特征在于，包括：RTK、GPS、图形采集器和激光雷达；

所述激光雷达用于对变电站进行点云数据采集；

所述图像采集器用于获取变电站内的影像；

基于采集到的点云数据和变电站内的影像，以及无人机实时位置信息，完成无人机对未知环境的三维重建；所述无人机实时位置信息是基于RTK和GPS的输出信息计算获得；

基于三维重建的结果，进行航线规划，用于控制变电站电力无人机进行自动巡检。