專(zhuān)利名稱(chēng)：直升機(jī)巡檢電力線路的鎖定跟蹤方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電力線巡檢技術(shù)，尤其是一種采用直升機(jī)巡檢電力線路的鎖定跟蹤方 法。
背景技術(shù)：
目前，我國(guó)電力線巡檢多采用人工巡檢的方式，巡檢到位率低，常有漏檢、錯(cuò)檢現(xiàn) 象，采用紙筆記錄故障缺陷，主觀因素多，缺陷記錄描述不一，無(wú)法快速分類(lèi)整理。所要檢測(cè) 的高壓電力線路已達(dá)到幾百千伏以上，傳統(tǒng)的人工巡檢采用攀爬電力線鐵塔的方式，有著 極大的安全隱患。大量電力線路穿越無(wú)人區(qū)，人工巡檢從地理上受到嚴(yán)重的限制，人體活動(dòng) 的范圍受到體能的約束，檢測(cè)的距離有限。人工對(duì)電力線路進(jìn)行觀測(cè)，用經(jīng)驗(yàn)判斷線路是否 出現(xiàn)故障，也容易造成失誤，準(zhǔn)確性不高。國(guó)外使用直升機(jī)代替人工進(jìn)行電力線路的日常巡 檢工作已經(jīng)比較流行，國(guó)內(nèi)也開(kāi)始探索，從國(guó)內(nèi)外的使用經(jīng)驗(yàn)反饋來(lái)饋來(lái)看，完全人工駕駛 直升機(jī)進(jìn)行電力線路檢測(cè)有適應(yīng)性差，安全性低等缺點(diǎn)，電力線路架空高度較低，使用直升 機(jī)進(jìn)行巡檢須低空沿線飛行，空中情況復(fù)雜，飛行員需要隨時(shí)與線路保持視線接觸，同時(shí)進(jìn) 行正常的飛行操作，大大加大了操作難度，在一般的飛行員手冊(cè)中都有“避免貼近高壓電線 飛行”的規(guī)定，巡線飛行反其道而行之，與高壓線保持近距離平行飛行，飛行速度較快，危險(xiǎn) 性大為增加，在國(guó)外已經(jīng)多次發(fā)生巡檢直升機(jī)墜毀事故。在直升機(jī)常規(guī)巡線中還存在三大 不足一是機(jī)載系統(tǒng)操作自動(dòng)化程度比較低，導(dǎo)致機(jī)上至少需要兩人作業(yè)，一人操作巡檢設(shè) 備，一人目測(cè)線路設(shè)備、記錄缺陷，易漏檢。二是巡檢后數(shù)據(jù)處理工作量大。人工查看像素 較低的錄像數(shù)據(jù)，費(fèi)時(shí)耗力。三是巡檢成本高。目前租機(jī)費(fèi)用一般為2萬(wàn) 3萬(wàn)元/小時(shí)。隨著機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展，采用機(jī)器人進(jìn)行電力線路的巡檢逐漸引起關(guān)注。目前，國(guó) 內(nèi)電力線檢測(cè)機(jī)器人的研究集中在行走機(jī)器人方向。中國(guó)科學(xué)院自動(dòng)化所張運(yùn)楚、梁自澤 和譚民等在《機(jī)器人》2004年第26卷第5期上發(fā)表的《架空電力線路巡線機(jī)器人綜述》和 趙曉光、梁自澤、譚明等在《華中科技大學(xué)學(xué)報(bào)》2004年第32卷增刊上發(fā)表的《高壓電力線 行走機(jī)器人仿真》兩篇文章中詳細(xì)闡述了行走機(jī)器人用于電力線檢測(cè)的原理和目前的發(fā)展 水平，采用行走機(jī)器人進(jìn)行電力線路的檢測(cè)采用沿架空地線自主行舫式，相比傳統(tǒng)檢測(cè)具 有費(fèi)用低，安全性商，可靠性高等優(yōu)點(diǎn)，但還存在對(duì)地面儀器的依賴(lài)性高，不能很好的適應(yīng) 復(fù)雜的地理環(huán)境等不足，也還存在行進(jìn)速度慢，檢測(cè)效率低等問(wèn)題。為克服上述技術(shù)所存在的缺陷，中國(guó)專(zhuān)利號(hào)200410098960公開(kāi)了一種電力線路 巡檢機(jī)器人飛機(jī)及其控制系統(tǒng)，其發(fā)明目的在于通過(guò)提供該飛機(jī)及其控制系統(tǒng)，解決傳統(tǒng) 檢測(cè)方式存在的費(fèi)用高，安全性差，可靠性不高的問(wèn)題，使之和行走機(jī)器人檢測(cè)方式相比具 有環(huán)境適應(yīng)能力好，高度智能化，檢測(cè)效率高等優(yōu)點(diǎn)。問(wèn)題是該技術(shù)僅僅公開(kāi)了一種基于單純的可見(jiàn)光及紅外溫度檢測(cè)數(shù)據(jù)傳輸?shù)募夹g(shù)方案，對(duì)于重要巡檢系統(tǒng)沒(méi)有詳細(xì)的說(shuō)明和公開(kāi)，更沒(méi)有提及被檢測(cè)目標(biāo)的鎖定跟蹤和 圖像信息獲取的過(guò)程，因此，還是一種比較初級(jí)的技術(shù)方案。電力線路直升機(jī)自動(dòng)巡檢是一種巡檢環(huán)境高度復(fù)雜，需要采用計(jì)算機(jī)、光機(jī)電、衛(wèi) 星通訊、圖像識(shí)別、大容量數(shù)據(jù)通信及導(dǎo)航技術(shù)的高難度高風(fēng)險(xiǎn)綜合技術(shù)，完全采用機(jī)器人 進(jìn)行巡檢很難完成現(xiàn)實(shí)中具體的巡檢任務(wù)。采用直升機(jī)的費(fèi)用比較昂貴，大約每小時(shí)需要上萬(wàn)元，因此要提 高機(jī)載系統(tǒng)對(duì)電 路線路的圖像信息的獲取效率，節(jié)約使用直升機(jī)巡檢的費(fèi)用支出。直升機(jī)的空間位置是動(dòng) 態(tài)變化的，嚴(yán)重影響了機(jī)載系統(tǒng)對(duì)電力線路圖像信息的獲取，因此需設(shè)計(jì)一種對(duì)被測(cè)電力 線路進(jìn)行鎖定跟蹤的方法，消除影響。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明解決的任務(wù)是解決上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，提供一種可以快速、準(zhǔn)確的 鎖定跟蹤被測(cè)目標(biāo)的直升機(jī)巡檢電力線路的鎖定跟蹤方法。本發(fā)明的技術(shù)方案如下
直升機(jī)巡檢電力線路的鎖定跟蹤方法，其特征在于包括以下步驟
(1)在遠(yuǎn)離區(qū)采用位置坐標(biāo)跟蹤方法，根據(jù)直升機(jī)當(dāng)前的位置坐標(biāo)和被測(cè)目標(biāo)的位置 坐標(biāo)確定吊艙的三維轉(zhuǎn)角，對(duì)被測(cè)目標(biāo)的進(jìn)行快速初步鎖定；
(2)進(jìn)入待檢區(qū)采用位置坐標(biāo)跟蹤方法，根據(jù)直升機(jī)當(dāng)前的位置坐標(biāo)和被測(cè)目標(biāo)的位 置坐標(biāo)并通過(guò)飛行姿態(tài)檢測(cè)儀確定直升機(jī)的飛行姿態(tài)和使用射頻讀卡器讀取當(dāng)前桿塔號(hào)， 確定控制吊艙的三維轉(zhuǎn)角，對(duì)被測(cè)目標(biāo)快速準(zhǔn)確鎖定；
(3)進(jìn)入工作區(qū)采用位置坐標(biāo)跟蹤方法對(duì)被測(cè)目標(biāo)進(jìn)行鎖定跟蹤并采用圖像識(shí)別跟蹤 方法鎖定跟蹤被測(cè)目標(biāo)的局部部件。所述步驟(3)中的工作區(qū)內(nèi)，對(duì)被測(cè)目標(biāo)的局部部件采用圖像識(shí)別跟蹤方法效果 不好時(shí)，采用手動(dòng)控制跟蹤方法。所述位置坐標(biāo)跟蹤方法包括以下步驟
(1)通過(guò)GPS、北斗定位系統(tǒng)采集飛機(jī)的空間位置坐標(biāo)，通過(guò)飛行姿態(tài)檢測(cè)儀獲得的數(shù) 據(jù)信息判斷飛機(jī)的傾仰角度和橫向的翻滾角度，并將所獲取的數(shù)據(jù)信息傳送至吊艙三維轉(zhuǎn) 角計(jì)算模塊；
(2)吊艙三維轉(zhuǎn)角計(jì)算模塊結(jié)合被測(cè)目標(biāo)位置的相關(guān)信息數(shù)據(jù)、直升機(jī)當(dāng)前的位置與 狀態(tài)的相關(guān)數(shù)據(jù)信息和吊艙與直升機(jī)的三維安裝角度，計(jì)算出吊艙的三維轉(zhuǎn)角；
(3)通過(guò)吊艙控制程序控制吊艙轉(zhuǎn)動(dòng)到所需位置，使吊艙指向被測(cè)目標(biāo)，并通過(guò)吊艙控 制程序內(nèi)的調(diào)焦協(xié)調(diào)算法計(jì)算出吊艙內(nèi)機(jī)載設(shè)備的焦距。所述圖像識(shí)別跟蹤方法包括以下步驟
(1)吊艙控制程序根據(jù)指定的被測(cè)目標(biāo)，利用圖像識(shí)別技術(shù)來(lái)識(shí)別被測(cè)目標(biāo)的偏移量， 然后控制吊艙的三維轉(zhuǎn)角，自動(dòng)鎖定跟蹤被測(cè)目標(biāo)；
(2)鎖定被測(cè)目標(biāo)后，把被測(cè)目標(biāo)的某些局部部件或者發(fā)現(xiàn)有可疑故障的局部位置的 位置坐標(biāo)通過(guò)吊艙控制協(xié)議發(fā)送給吊艙內(nèi)嵌控制程序；
(3)通過(guò)吊艙內(nèi)嵌程序分析連續(xù)的視頻圖像，分析出被測(cè)目標(biāo)的某些局部部件或者發(fā)現(xiàn)有可疑故障的局部位置的偏移方向和偏移量，控制吊艙的三維轉(zhuǎn)角，從而控制吊艙進(jìn)行 自動(dòng)跟蹤。所述手動(dòng)控制跟蹤方法包括以下步驟 通過(guò)操作手柄控制吊艙的三維轉(zhuǎn)角；
通過(guò)操作按鍵控制紅外熱像儀的焦距； 通過(guò)操作按鍵控制紫外成像儀的焦距和光學(xué)鏡頭倍數(shù)； 通過(guò)操作按鍵控制可見(jiàn)光攝像機(jī)的焦距和光學(xué)鏡頭倍數(shù)。所述圖像識(shí)別跟蹤方法采用紅外圖像識(shí)別技術(shù)識(shí)別被測(cè)目標(biāo)，用 吊艙中的紅外熱 像儀鎖定跟蹤被測(cè)目標(biāo)。所述的直升機(jī)巡檢電力線路的鎖定跟蹤方法，其特征在于包括以下步驟 當(dāng)被測(cè)的目標(biāo)為導(dǎo)線時(shí)，根據(jù)連接導(dǎo)線的相鄰的桿塔的位置坐標(biāo)信息推算導(dǎo)線的位
置，再用位置坐標(biāo)跟蹤方法控制吊艙對(duì)導(dǎo)線的大致跟蹤，并用紅外圖像識(shí)別跟蹤方法根據(jù) 導(dǎo)線的紅外特征，對(duì)紅外熱像信息數(shù)據(jù)進(jìn)行分析提取導(dǎo)線的位置和角度，自動(dòng)控制吊艙實(shí) 現(xiàn)對(duì)導(dǎo)線的自動(dòng)跟蹤。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是
(1)采用本發(fā)明的鎖定方法后，可以快速準(zhǔn)確的鎖定跟蹤被測(cè)目標(biāo)，減輕巡檢員的工作 量，提高巡檢效率，減少直升機(jī)巡檢費(fèi)用的支出。(2)采用全數(shù)字紅外熱像儀，這樣可以得到原始的紅外16位數(shù)字信號(hào)，而不僅僅 是圖像視頻信號(hào)，從而可以進(jìn)行紅外數(shù)據(jù)的定量判斷，避免因可見(jiàn)光和紫外只能進(jìn)夠進(jìn)行 定性的判斷的影響，有利于更好的分析和被檢測(cè)目標(biāo)的問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)控制程序自動(dòng)分析判斷 來(lái)跟蹤電路線路。(3)采用射頻識(shí)別技術(shù)，在小距離的范圍內(nèi)，可以大大消除GPS和北斗衛(wèi)星定位不 準(zhǔn)的誤差，可以快速準(zhǔn)確的鎖定被測(cè)目標(biāo)。


下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明， 圖1為本發(fā)明直升機(jī)巡檢電力線路的鎖定跟蹤方法的流程圖； 圖2為本發(fā)明的位置坐標(biāo)跟蹤方法的流程圖。
具體實(shí)施例方式如圖1所示，直升機(jī)巡檢電力線路的鎖定跟蹤方法，包括以下步驟
(1)在遠(yuǎn)離區(qū)采用位置坐標(biāo)跟蹤方法，根據(jù)直升機(jī)當(dāng)前的位置坐標(biāo)和被測(cè)目標(biāo)的位置 坐標(biāo)確定吊艙的三維轉(zhuǎn)角，對(duì)被測(cè)目標(biāo)的進(jìn)行快速初步鎖定；
(2)進(jìn)入待檢區(qū)采用位置坐標(biāo)跟蹤方法，根據(jù)直升機(jī)當(dāng)前的位置坐標(biāo)和被測(cè)目標(biāo)的位 置坐標(biāo)并通過(guò)飛行姿態(tài)檢測(cè)儀確定直升機(jī)的飛行姿態(tài)和使用射頻讀卡器讀取當(dāng)前桿塔號(hào)， 確定控制吊艙的三維轉(zhuǎn)角，對(duì)被測(cè)目標(biāo)快速準(zhǔn)確鎖定；
(3)進(jìn)入工作區(qū)采用位置坐標(biāo)跟蹤方法對(duì)被測(cè)目標(biāo)進(jìn)行鎖定跟蹤并采用圖像識(shí)別跟蹤方法鎖定跟蹤被測(cè)目標(biāo)的局部部件。飛行員按導(dǎo)航路線飛行在遠(yuǎn)離區(qū)時(shí)，吊艙開(kāi)始自動(dòng)尋找被測(cè)目標(biāo)，機(jī)載系統(tǒng)主要 根據(jù)GPS和北斗衛(wèi)星的信息數(shù)據(jù)來(lái)確定直升機(jī)的坐標(biāo)，根據(jù)電子地圖的數(shù)據(jù)來(lái)確定被測(cè)電 力線路中的桿塔和電力線的坐標(biāo)。這樣可以在電子地圖上計(jì)算出飛機(jī)與被測(cè)電力線路之間 的距離和角度，并且根據(jù)計(jì)算結(jié)果控制吊艙的三維轉(zhuǎn)角，讓吊艙初步對(duì)準(zhǔn)被測(cè)目標(biāo)。由于在 遠(yuǎn)離區(qū)時(shí)直升機(jī)與桿塔的距離遠(yuǎn)大于GPS和北斗衛(wèi)星的定位誤差，所以此時(shí)用坐標(biāo)跟蹤法 可以快速初步鎖定被測(cè)目標(biāo)。當(dāng)直升機(jī)進(jìn)入待檢區(qū)時(shí)，直升機(jī)與被測(cè)目標(biāo)的距離減少，此時(shí)機(jī)載系統(tǒng)控制程序 將使用射頻讀卡器讀取桿塔號(hào)，然后使用GPS和北斗衛(wèi)星提供的經(jīng)緯度信息和海拔高度確 定直升機(jī)的位置坐標(biāo)，利用導(dǎo)航的電子地圖提供的信息確定被測(cè)目標(biāo)的位置坐標(biāo)，然后根 據(jù)直升機(jī)的飛行狀態(tài)檢測(cè)儀的數(shù)據(jù)信息判斷飛機(jī)的傾仰角度和橫向的翻滾角度，根據(jù)以上 信息，控制吊艙的水平旋轉(zhuǎn)和垂直旋轉(zhuǎn)，最后控制吊艙中的紅外熱像儀鎖定被測(cè)目標(biāo)，例如 桿塔，把整個(gè)桿塔放置在紅外熱像儀的視場(chǎng)內(nèi)。鎖定桿塔后，系統(tǒng)自動(dòng)提示飛行員和操作人 員鎖定目標(biāo)完成。整個(gè)過(guò)程由機(jī)載系統(tǒng)控制程序自動(dòng)完成，不用人工干預(yù)。在這種情況下， 飛行狀態(tài)檢測(cè)儀的檢測(cè)是非常重要的，由于知道了飛機(jī)的各種角度和速度， 加上射頻識(shí)別 技術(shù)，在待檢區(qū)這樣小距離的范圍內(nèi)，可以大大消除GPS和北斗衛(wèi)星定位不準(zhǔn)的誤差，因此 可以快速準(zhǔn)確的鎖定被測(cè)目標(biāo)。分析最終采用的GPS信息在系統(tǒng)設(shè)置里設(shè)置桿塔GPS數(shù)據(jù)使用的優(yōu)先級(jí)。如 果設(shè)置為數(shù)據(jù)庫(kù)優(yōu)先，則直接使用數(shù)據(jù)庫(kù)桿塔基礎(chǔ)資料的GPS數(shù)據(jù)；如果使用射頻優(yōu)先則 進(jìn)行如下處理，飛機(jī)進(jìn)入了當(dāng)前桿塔區(qū)域接收到對(duì)應(yīng)的射頻數(shù)據(jù)，其中包含了射頻號(hào)，桿塔 號(hào)，桿塔的GPS數(shù)據(jù)。首先射頻采集程序先自己校驗(yàn)數(shù)據(jù)的正確性，采集4次，如果數(shù)據(jù)一 致就認(rèn)為射頻采集回來(lái)的數(shù)據(jù)是正確的；然后讀取保存在數(shù)據(jù)庫(kù)里的桿塔基礎(chǔ)資料的GPS 數(shù)據(jù)，把這兩個(gè)GPS數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，如果兩者距離在一個(gè)設(shè)定的范圍內(nèi)，如20米，就認(rèn)為射 頻卡里的GPS是正確的，則把該GPS數(shù)據(jù)做為最終使用的GPS數(shù)據(jù)。當(dāng)直升機(jī)進(jìn)入工作區(qū)時(shí)，機(jī)載系統(tǒng)主要采用紅外圖像識(shí)別跟蹤技術(shù)。在待檢區(qū)中 已經(jīng)對(duì)被測(cè)目標(biāo)采用位置坐標(biāo)跟蹤方法和射頻讀卡器對(duì)桿塔總體目標(biāo)快速準(zhǔn)確鎖定，此 時(shí)，機(jī)載系統(tǒng)控制程序?qū)⒖刂频跖撝械募t外熱像儀跟蹤桿塔達(dá)到工作區(qū)。由于吊艙內(nèi)設(shè)有 紅外熱像儀、高清可見(jiàn)光相機(jī)和紫外成像儀，因此將可以進(jìn)行紅外、可見(jiàn)光、紫外的依次拍 攝，獲取需要的圖像信息。其中，紅外熱像儀可以采用全數(shù)字紅外熱像儀，這樣可以得到原 始的紅外16位數(shù)字信號(hào)，而不僅僅是圖像視頻信號(hào)，從而可以進(jìn)行紅外數(shù)據(jù)的定量判斷， 而可見(jiàn)光和紫外只能進(jìn)夠進(jìn)行定性的判斷。定量判斷可以更好的完成桿塔的鎖定跟蹤，更 好的分析和被檢測(cè)目標(biāo)的問(wèn)題。而定性的判斷只能夠用人工干預(yù)判斷，很難實(shí)現(xiàn)控制程序 自動(dòng)分析判斷來(lái)跟蹤桿塔。如圖2所示，上述位置坐標(biāo)跟蹤方法包括以下步驟
(1)通過(guò)GPS、北斗定位系統(tǒng)采集飛機(jī)的空間位置坐標(biāo)，通過(guò)飛行姿態(tài)檢測(cè)儀獲得的數(shù) 據(jù)信息判斷飛機(jī)的傾仰角度和橫向的翻滾角度，并將所獲取的數(shù)據(jù)信息傳送至吊艙三維轉(zhuǎn) 角計(jì)算模塊；
(2)吊艙三維轉(zhuǎn)角計(jì)算模塊結(jié)合被測(cè)目標(biāo)位置的相關(guān)信息數(shù)據(jù)、直升機(jī)當(dāng)前的位置與 狀態(tài)的相關(guān)數(shù)據(jù)信息和吊艙與直升機(jī)的三維安裝角度，計(jì)算出吊艙的三維轉(zhuǎn)角；(3)通過(guò)吊艙控制程序控制吊艙轉(zhuǎn)動(dòng)到所需位置，使吊艙指向被測(cè)目標(biāo)，并通過(guò)吊艙控 制程序內(nèi)的調(diào)焦協(xié)調(diào)算法計(jì)算出吊艙內(nèi)機(jī)載設(shè)備的焦距。機(jī)載系統(tǒng)控制程序?qū)⒔Y(jié)合GPS信息、北斗信息、飛行姿態(tài)檢測(cè)儀和電子地圖的數(shù) 據(jù)信息，控制吊艙進(jìn)行初步的方位對(duì)準(zhǔn)。主要根據(jù)GPS信息、北斗信息和電子地圖的計(jì)算來(lái)進(jìn)行鎖定。根據(jù)GPS和北斗衛(wèi)星的信息數(shù)據(jù)來(lái)確定直升機(jī)的坐標(biāo)，根據(jù)電子地圖的數(shù)據(jù)來(lái)確定被測(cè)目標(biāo)的坐標(biāo)。這樣可 以在電子地圖上計(jì)算出飛機(jī)與被測(cè)電力線路之間的距離和角度。由于在遠(yuǎn)離區(qū)時(shí)，直升機(jī) 與桿塔的距離遠(yuǎn)大于GPS和北斗衛(wèi)星的定位誤差，所以此時(shí)用坐標(biāo)跟蹤法可以快速初步鎖 定被測(cè)目標(biāo)。當(dāng)被測(cè)的目標(biāo)為導(dǎo)線時(shí)，根據(jù)連接導(dǎo)線的相鄰的桿塔的位置坐標(biāo)信息推算導(dǎo)線的 位置，再結(jié)合上述的方法控制吊艙對(duì)導(dǎo)線的大致跟蹤，并根據(jù)導(dǎo)線的紅外特征，對(duì)紅外熱像 進(jìn)行分析提取導(dǎo)線的位置和角度自動(dòng)控制吊艙實(shí)現(xiàn)導(dǎo)線的自動(dòng)跟蹤功能。上述圖像識(shí)別跟蹤方法包括以下步驟
(1)吊艙控制程序根據(jù)指定的被測(cè)目標(biāo)，利用圖像識(shí)別技術(shù)來(lái)識(shí)別被測(cè)目標(biāo)的偏移量， 然后控制吊艙的三維轉(zhuǎn)角，自動(dòng)鎖定跟蹤被測(cè)目標(biāo)；
(2)鎖定被測(cè)目標(biāo)后，把被測(cè)目標(biāo)的某些局部部件或者發(fā)現(xiàn)有可疑故障的局部位置的 位置坐標(biāo)通過(guò)吊艙控制協(xié)議發(fā)送給吊艙內(nèi)嵌控制程序；
(3)通過(guò)吊艙內(nèi)嵌程序分析連續(xù)的視頻圖像，分析出被測(cè)目標(biāo)的某些局部部件或者發(fā) 現(xiàn)有可疑故障的局部位置的偏移方向和偏移量，控制吊艙的三維轉(zhuǎn)角，從而控制吊艙進(jìn)行 自動(dòng)跟蹤。上述圖像識(shí)別跟蹤方法可以采用紅外圖像識(shí)別技術(shù)識(shí)別被測(cè)目標(biāo)，用吊艙中的紅 外熱像儀鎖定跟蹤被測(cè)目標(biāo)。吊艙控制程序根據(jù)指定目標(biāo)，利用圖像識(shí)別技術(shù)來(lái)識(shí)別目標(biāo)的偏移，然后控制吊 艙實(shí)現(xiàn)自動(dòng)跟蹤目標(biāo)，當(dāng)?shù)跖撴i定大目標(biāo)后，例如桿塔，需要對(duì)某些部件目標(biāo)或者發(fā)現(xiàn)了可 疑的故障目標(biāo)進(jìn)行詳細(xì)的跟蹤檢測(cè)，就可以用鼠標(biāo)雙擊顯示窗口中的目標(biāo)區(qū)域，系統(tǒng)就會(huì) 把該目標(biāo)的坐標(biāo)通過(guò)吊艙控制協(xié)議發(fā)給吊艙內(nèi)嵌控制程序，然后吊艙內(nèi)嵌控制程序會(huì)分析 連續(xù)的視頻圖像，分析出目標(biāo)的偏移方向，從而控制吊艙進(jìn)行自動(dòng)跟蹤，這種跟蹤方法的好 處是通過(guò)連續(xù)的視頻圖像進(jìn)行分析識(shí)別，沒(méi)有系統(tǒng)參數(shù)誤差，因此能準(zhǔn)確追蹤細(xì)小的部件 檢測(cè)目標(biāo)，系統(tǒng)也可以根據(jù)智能識(shí)別系統(tǒng)返回的故障坐標(biāo)通過(guò)換算，直接發(fā)給吊艙內(nèi)嵌程 序，進(jìn)行吊艙圖像識(shí)別跟蹤。在工作區(qū)內(nèi)，對(duì)桿塔上的局部部件采用圖像識(shí)別跟蹤方法效果不好時(shí)，采用手動(dòng) 控制跟蹤方法。手動(dòng)控制跟蹤方法包括以下步驟 通過(guò)操作手柄控制吊艙的三維轉(zhuǎn)角； 通過(guò)操作按鍵控制紅外熱像儀的焦距；
通過(guò)操作按鍵控制紫外成像儀的焦距和光學(xué)鏡頭倍數(shù)； 通過(guò)操作按鍵控制可見(jiàn)光攝像機(jī)的焦距和光學(xué)鏡頭倍數(shù)。手動(dòng)控制跟蹤方法可以輔助對(duì)目標(biāo)的鎖定跟蹤。直升機(jī)巡檢電力線路的鎖定跟蹤方法還包括以下步驟當(dāng)被測(cè)的目標(biāo)為導(dǎo)線時(shí)，根據(jù)連接導(dǎo)線的相鄰的桿塔的位置坐標(biāo)信息推算導(dǎo)線的位 置，再用位置坐標(biāo)跟蹤方法控制吊艙對(duì)導(dǎo)線的大致跟蹤，并用紅外圖像識(shí)別跟蹤方法根據(jù) 導(dǎo)線的紅外特征，對(duì)紅外熱像信息數(shù)據(jù)進(jìn)行分析提取導(dǎo)線的位置和角度，自動(dòng)控制吊艙實(shí) 現(xiàn)對(duì)導(dǎo)線的自動(dòng)跟蹤。 以上是結(jié)合了特定實(shí)施例介紹本發(fā)明，但本發(fā)明并非要限 制在所展示的細(xì)節(jié)上， 另外在權(quán)利要求書(shū)的等效范圍內(nèi)，不背離本發(fā)明的精神實(shí)質(zhì)的情況下，可以在細(xì)節(jié)上做出 種種改進(jìn)。
權(quán)利要求
直升機(jī)巡檢電力線路的鎖定跟蹤方法，其特征在于包括以下步驟(1)在遠(yuǎn)離區(qū)采用位置坐標(biāo)跟蹤方法，根據(jù)直升機(jī)當(dāng)前的位置坐標(biāo)和被測(cè)目標(biāo)的位置坐標(biāo)確定吊艙的三維轉(zhuǎn)角，對(duì)被測(cè)目標(biāo)的進(jìn)行快速初步鎖定；(2)進(jìn)入待檢區(qū)采用位置坐標(biāo)跟蹤方法，根據(jù)直升機(jī)當(dāng)前的位置坐標(biāo)和被測(cè)目標(biāo)的位置坐標(biāo)并通過(guò)飛行姿態(tài)檢測(cè)儀確定直升機(jī)的飛行姿態(tài)和使用射頻讀卡器讀取當(dāng)前桿塔號(hào)，確定控制吊艙的三維轉(zhuǎn)角，對(duì)被測(cè)目標(biāo)快速準(zhǔn)確鎖定；(3)進(jìn)入工作區(qū)采用位置坐標(biāo)跟蹤方法對(duì)被測(cè)目標(biāo)進(jìn)行鎖定跟蹤并采用圖像識(shí)別跟蹤方法鎖定跟蹤被測(cè)目標(biāo)的局部部件。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直升機(jī)巡檢電力線路的鎖定跟蹤方法，其特征在于在所述 步驟(3)中的工作區(qū)內(nèi)，對(duì)被測(cè)目標(biāo)的局部部件采用圖像識(shí)別跟蹤方法效果不好時(shí)，采用手 動(dòng)控制跟蹤方法。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的直升機(jī)巡檢電力線路的鎖定跟蹤方法，其特征在于所 述位置坐標(biāo)跟蹤方法包括以下步驟(1)通過(guò)GPS、北斗定位系統(tǒng)采集飛機(jī)的空間位置坐標(biāo)，通過(guò)飛行姿態(tài)檢測(cè)儀獲得的數(shù) 據(jù)信息判斷飛機(jī)的傾仰角度和橫向的翻滾角度，并將所獲取的數(shù)據(jù)信息傳送至吊艙三維轉(zhuǎn) 角計(jì)算模塊；(2)吊艙三維轉(zhuǎn)角計(jì)算模塊結(jié)合被測(cè)目標(biāo)位置的相關(guān)信息數(shù)據(jù)、直升機(jī)當(dāng)前的位置與 狀態(tài)的相關(guān)數(shù)據(jù)信息和吊艙與直升機(jī)的三維安裝角度，計(jì)算出吊艙的三維轉(zhuǎn)角；(3)通過(guò)吊艙控制程序控制吊艙轉(zhuǎn)動(dòng)到所需位置，使吊艙指向被測(cè)目標(biāo)，并通過(guò)吊艙控 制程序內(nèi)的調(diào)焦協(xié)調(diào)算法計(jì)算出吊艙內(nèi)機(jī)載設(shè)備的焦距。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的直升機(jī)巡檢電力線路的鎖定跟蹤方法，其特征在于所 述圖像識(shí)別跟蹤方法包括以下步驟(1)吊艙控制程序根據(jù)指定的被測(cè)目標(biāo)，利用圖像識(shí)別技術(shù)來(lái)識(shí)別被測(cè)目標(biāo)的偏移量， 然后控制吊艙的三維轉(zhuǎn)角，自動(dòng)鎖定跟蹤被測(cè)目標(biāo)；(2)鎖定被測(cè)目標(biāo)后，把被測(cè)目標(biāo)的某些局部部件或者發(fā)現(xiàn)有可疑故障的局部位置的 位置坐標(biāo)通過(guò)吊艙控制協(xié)議發(fā)送給吊艙內(nèi)嵌控制程序；(3)通過(guò)吊艙內(nèi)嵌程序分析連續(xù)的視頻圖像，分析出被測(cè)目標(biāo)的某些局部部件或者發(fā) 現(xiàn)有可疑故障的局部位置的偏移方向和偏移量，控制吊艙的三維轉(zhuǎn)角，從而控制吊艙進(jìn)行 自動(dòng)跟蹤。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的直升機(jī)巡檢電力線路的鎖定跟蹤方法，其特征在于所述手 動(dòng)控制跟蹤方法包括以下步驟通過(guò)操作手柄控制吊艙的三維轉(zhuǎn)角；通過(guò)操作按鍵控制紅外熱像儀的焦距；通過(guò)操作按鍵控制紫外成像儀的焦距和光學(xué)鏡頭倍數(shù)； 通過(guò)操作按鍵控制高清可見(jiàn)光攝像機(jī)的焦距和光學(xué)鏡頭倍數(shù)。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的直升機(jī)巡檢電力線路的鎖定跟蹤方法，其特征在于所述圖 像識(shí)別跟蹤方法采用紅外圖像識(shí)別技術(shù)識(shí)別被測(cè)目標(biāo)，用吊艙中的紅外熱像儀鎖定跟蹤被 測(cè)目標(biāo)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的直升機(jī)巡檢電力線路的鎖定跟蹤方法，其特征在于包括以下步驟當(dāng)被測(cè)的目標(biāo)為導(dǎo)線時(shí)，根據(jù)連接導(dǎo)線的相鄰的桿塔的位置坐標(biāo)信息推算導(dǎo)線的位 置，再用位置坐標(biāo)跟蹤方法控制吊艙對(duì)導(dǎo)線的大致跟蹤，并用紅外圖像識(shí)別跟蹤方法根據(jù) 導(dǎo)線的紅外特征，對(duì)紅外熱像信息數(shù)據(jù)進(jìn)行分析提取導(dǎo)線的位置和角度，自動(dòng)控制吊艙實(shí) 現(xiàn)對(duì)導(dǎo)線的自動(dòng)跟蹤。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種直升機(jī)巡檢電力線路的鎖定跟蹤方法，包括以下步驟(1)在遠(yuǎn)離區(qū)采用位置坐標(biāo)跟蹤方法，根據(jù)直升機(jī)和被測(cè)目標(biāo)的位置坐標(biāo)確定吊艙的三維轉(zhuǎn)角，對(duì)被測(cè)目標(biāo)的進(jìn)行快速初步鎖定；(2)進(jìn)入待檢區(qū)采用位置坐標(biāo)跟蹤方法，根據(jù)直升機(jī)和被測(cè)目標(biāo)的位置坐標(biāo)并通過(guò)飛行姿態(tài)檢測(cè)儀確定直升機(jī)的飛行姿態(tài)和使用射頻讀卡器讀取當(dāng)前桿塔號(hào)，確定控制吊艙的三維轉(zhuǎn)角，對(duì)被測(cè)目標(biāo)快速準(zhǔn)確鎖定；(3)進(jìn)入工作區(qū)采用位置坐標(biāo)跟蹤方法對(duì)被測(cè)目標(biāo)進(jìn)行鎖定跟蹤并采用圖像識(shí)別跟蹤方法鎖定跟蹤被測(cè)目標(biāo)的局部部件，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是可以快速準(zhǔn)確的鎖定跟蹤被測(cè)目標(biāo)，減輕巡檢員的工作量，提高巡檢效率，減少直升機(jī)巡檢費(fèi)用的支出。
文檔編號(hào)G01S5/16GK101833099SQ20101018211
公開(kāi)日2010年9月15日 申請(qǐng)日期2010年5月25日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月25日
發(fā)明者呂永新, 吳奇文, 袁杰 申請(qǐng)人:廣州科易光電技術(shù)有限公司