無人機電力線路巡檢的協(xié)同控制方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種無人機電力線路巡檢的協(xié)同控制方法，包括：地面測控計算機向無人機發(fā)送控制指令；主控程序接收控制指令并進行解碼；如果為傳感器操作指令，則主控程序將傳感器操作指令轉發(fā)至傳感器控制程序；傳感器控制程序對傳感器操作指令進行解碼，并執(zhí)行傳感器操作指令；執(zhí)行完成之后，傳感器控制程序返回操作狀態(tài)信息至主控程序；主控程序向地面測控計算機發(fā)送操作狀態(tài)信息。本發(fā)明實現(xiàn)了無人機電力線路巡檢時各個機載傳感器的控制程序與主控程序之間，以及主控程序與地面控制程序之間的集成與通訊。本發(fā)明可以協(xié)調多傳感器任務的執(zhí)行和狀態(tài)監(jiān)控，用于電力部門輸電線路安全巡檢的數(shù)據(jù)采集，大大提高輸電線巡檢效率。
【專利說明】無人機電力線路巡檢的協(xié)同控制方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及無人機電力線路巡檢【技術領域】，尤其涉及一種無人機電力線路巡檢的協(xié)同控制方法。
【背景技術】
[0002]電網(wǎng)現(xiàn)行高壓輸電線路運維模式和巡檢方式，主要通過維護人員依靠地面交通工具或徒步行走、利用手持儀器或肉眼來巡查設施處理缺陷，已不能適應現(xiàn)代化電網(wǎng)的發(fā)展和安全運行需要，超、特高壓電網(wǎng)急需安全、先進、科學、高效的電力巡檢方式。
[0003]近年來，電網(wǎng)公司逐漸采取以無人機為搭載平臺，裝載傳感器終端對輸電線路設備及走廊環(huán)境進行高空俯視巡檢，可部分代替人工巡線，顯著降低人員勞動強度。目前無人機通常搭載包括穩(wěn)定平臺、定位定姿系統(tǒng)、激光掃描儀、紅外熱像儀、紫外成像儀、視頻錄像儀、可見光相機等在內的部分或者全部設備和傳感器開展巡檢工作。但是由于缺乏系統(tǒng)整體設計，各種設備和傳感器間的同步以及工作模式復雜，使得無人機上裝載的各種傳感器之間多數(shù)情況下缺乏聯(lián)系，數(shù)據(jù)的傳輸及處理也相互獨立，無法發(fā)揮出多傳感器同步巡檢的多源數(shù)據(jù)比對優(yōu)勢與準確性。
[0004]因此，為保證無人機巡檢作業(yè)計劃安全、有序、高效的開展，完成對設定區(qū)域和線路的目標實施不同類型的遙感飛行任務，完成數(shù)據(jù)獲取，需要針對后期數(shù)據(jù)處理的需求，提高無人機系統(tǒng)運行的整體協(xié)調性、可靠性及安全性。

【發(fā)明內容】

[0005]基于此，本發(fā)明提供了一種無人機電力線路巡檢的協(xié)同控制方法。
[0006]一種無人機電力線路巡檢的協(xié)同控制方法，包括以下步驟:
[0007]地面測控計算機通過無線通信鏈路向無人機發(fā)送控制指令；
[0008]無人機上機載控制計算機內的主控程序接收所述控制指令并進行解碼；
[0009]如果接收的所述控制指令為傳感器操作指令，則所述主控程序將所述傳感器操作指令轉發(fā)至機載控制計算機內相應的傳感器控制程序；
[0010]所述傳感器控制程序對轉發(fā)而來的所述傳感器操作指令進行解碼，并調用相應的傳感器操作函數(shù)執(zhí)行所述傳感器操作指令；
[0011]所述傳感器操作指令執(zhí)行完成之后，所述傳感器控制程序返回相應的操作狀態(tài)信息至所述主控程序；
[0012]所述主控程序通過無線通信鏈路向地面測控計算機發(fā)送所述操作狀態(tài)信息。
[0013]與一般技術相比，本發(fā)明無人機電力線路巡檢的協(xié)同控制方法，實現(xiàn)了無人機電力線路巡檢時各個機載傳感器的控制程序與主控程序之間，以及主控程序與地面控制程序之間的集成與通訊。本發(fā)明可以對穩(wěn)定平臺、定位定姿系統(tǒng)、三維激光掃描儀、紅外成像儀、紫外成像儀、視頻錄像儀、可見光相機、超聲波傳感器等進行同步控制并協(xié)調多傳感器任務的執(zhí)行和狀態(tài)監(jiān)控。用于電力部門輸電線路安全巡檢的數(shù)據(jù)采集，實現(xiàn)一次飛行同步獲取激光點云、紅外視頻、紫外視頻、光學相片、可見光視頻、位置姿態(tài)等數(shù)據(jù)，大大提高輸電線巡檢效率。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1為本發(fā)明無人機電力線路巡檢的協(xié)同控制方法的流程示意圖；
[0015]圖2為沿線飛行穩(wěn)定平臺、載荷控制和目標空間關系圖；
[0016]圖3為外側轉彎短焦相機拍攝桿塔狀態(tài)示意圖；
[0017]圖4為外側轉彎長焦相機拍攝塔后側姿態(tài)示意圖；
[0018]圖5為外側轉彎長焦相機拍攝塔中部姿態(tài)示意圖；
[0019]圖6為外側轉彎長焦相機拍攝塔前側姿態(tài)示意圖；
[0020]圖7為輸電線路轉角大于90°時，內側轉彎飛行穩(wěn)定平臺、載荷控制和目標空間關系圖；
[0021]圖8為輸電線路轉角小于90°時，內側轉彎飛行穩(wěn)定平臺、載荷控制和目標空間關系圖。
【具體實施方式】
[0022]為更進一步闡述本發(fā)明所采取的技術手段及取得的效果，下面結合附圖及較佳實施例，對本發(fā)明的技術方案，進行清楚和完整的描述。
[0023]請參閱圖1，為本發(fā)明無人機電力線路巡檢的協(xié)同控制方法的流程示意圖。
[0024]本發(fā)明無人機電力線路巡檢的協(xié)同控制方法，包括以下步驟:
[0025]SlOl地面測控計算機通過無線通信鏈路向無人機發(fā)送控制指令；
[0026]S102無人機上機載控制計算機內的主控程序接收所述控制指令并進行解碼；
[0027]S103如果接收的所述控制指令為傳感器操作指令，則所述主控程序將所述傳感器操作指令轉發(fā)至機載控制計算機內相應的傳感器控制程序；
[0028]S104所述傳感器控制程序對轉發(fā)而來的所述傳感器操作指令進行解碼，并調用相應的傳感器操作函數(shù)執(zhí)行所述傳感器操作指令；
[0029]S105所述傳感器操作指令執(zhí)行完成之后，所述傳感器控制程序返回相應的操作狀態(tài)信息至所述主控程序；
[0030]S106所述主控程序通過無線通信鏈路向地面測控計算機發(fā)送所述操作狀態(tài)信息。
[0031]地面測控計算機通過串口操作向無線通信鏈路發(fā)送控制指令；
[0032]作為其中一個實施例，在無人機上機載控制計算機內的主控程序接收所述控制指令并進行解碼之后，機載控制計算機主控程序通過串口接收無線通信鏈路發(fā)送過來的控制指令并進行解碼，判斷指令類型，如果是系統(tǒng)操作指令，則調用操作系統(tǒng)功能實現(xiàn)文件傳輸、加載執(zhí)行任務、切換任務模式、關閉或重啟系統(tǒng)等功能，執(zhí)行所述控制指令；如果是傳感器操作指令，則由主控程序對包頭進行甄別，確定指令對應的傳感器類型和執(zhí)行模式，根據(jù)執(zhí)行任務是手動還是自動模式調用相應控制流程，所述主控程序將該控制指令通過網(wǎng)絡接口以UDP (User Datagram Protocol,用戶數(shù)據(jù)包協(xié)議)包形式轉發(fā)至機載控制計算機內相應的傳感器控制程序。
[0033]上述做法有利于對無人機在電力線路巡檢時進行協(xié)同控制，無論是從地面向無人機發(fā)送系統(tǒng)操作指令還是傳感器操作指令，無人機都能夠進行對應處理，保證了無人機平臺的穩(wěn)定運行。
[0034]作為其中一個實施例，確定所述控制指令對應的傳感器類型和執(zhí)行模式之后，如果所述控制指令的執(zhí)行模式為手動模式，則所述主控程序直接將所述控制指令轉發(fā)至相應的傳感器控制程序。
[0035]手動模式下，主控程序直接將命令轉發(fā)相應的傳感器控制程序；各傳感器控制程序對轉發(fā)過來的指令進行解碼，形成命令和參數(shù)，調用對應的傳感器操作函數(shù)進行控制。手動模式支持的主要任務傳感器命令包括:1)三維激光掃描儀:連接、開始掃描、停止掃描、斷開連接、參數(shù)配置；2)可見光相機(包括長焦相機、短焦相機):連接、拍照、斷開連接；3)紅外熱像儀:連接、開始錄像、停止錄像、斷開連接、增益加、增益減、焦距調近、焦距調遠；
4)紫外成像儀:連接、開始錄像、停止錄像、斷開連接、增益加、增益減、視場放大、視場縮?。?br> 5)定位定姿系統(tǒng)(P0S):連接、開始反饋坐標及姿態(tài)、停止反饋坐標及姿態(tài)、斷開連接。6)穩(wěn)定平臺:連接、相對姿態(tài)調整、絕對姿態(tài)調整、鎖定、復位、斷開連接。
[0036]作為其中一個實施例，確定所述控制指令對應的傳感器類型和執(zhí)行模式之后，如果所述控制指令的執(zhí)行模式為自動模式，則所述主控程序根據(jù)當前地理位置和載荷姿態(tài)判斷是否滿足執(zhí)行所述控制指令的條件；
[0037]如果滿足，則所述主控程序將所述控制指令轉發(fā)至相應的傳感器控制程序；
[0038]如果不滿足，則進行等待直至當前地理位置和載荷姿態(tài)滿足執(zhí)行所述控制指令的條件。
[0039]自動模式下，主控程序首先通過P0S(Position and Orientation System,定位定向系統(tǒng))系統(tǒng)獲得的機載傳感器搭載穩(wěn)定平臺(下簡稱穩(wěn)定平臺)當前地理位置和載荷姿態(tài)判斷是否滿足傳感器執(zhí)行命令的條件。如果滿足，則將命令轉發(fā)相應的傳感器控制程序；各傳感器控制程序對轉發(fā)過來的指令進行解碼，形成命令和參數(shù)，調用對應的傳感器操作函數(shù)進行控制。如果穩(wěn)定平臺當前地理坐標還未到達計劃的任務坐標位置附近(位置誤差閾值范圍一般要求在±10米內)，則等待穩(wěn)定平臺搭載的POS系統(tǒng)坐標更新并進行判斷。如果穩(wěn)定平臺當前地理坐標進入計劃任務點坐標位置附近誤差閾值范圍內，則進一步判斷傳感器命令操作對象，如果傳感器命令操作對象為穩(wěn)定平臺、三維激光掃描儀、紅外熱像儀或紫外成像儀，則直接執(zhí)行該命令；如果傳感器命令操作對象為可見光相機，則判斷穩(wěn)定平臺當前姿態(tài)是否在拍照設定的姿態(tài)誤差范圍內(方向誤差閾值范圍一般要求在±1°內)，如在給定姿態(tài)的誤差范圍內，則執(zhí)行拍照指令，否則，主控程序根據(jù)穩(wěn)定平臺和計劃的任務點的位置關系自動生成并發(fā)送穩(wěn)定平臺姿態(tài)調整命令，直到穩(wěn)定平臺調整至給定的姿態(tài)誤差范圍內，然后調用相機控制程序執(zhí)行拍照指令。如果穩(wěn)定平臺不能在給定的地理位置范圍內調整至給定的姿態(tài)誤差范圍內，則該傳感器指令執(zhí)行失敗，主控程序進入下一條指令的執(zhí)行流程。自動模式支持的主要任務傳感器命令包括:1)三維激光掃描儀:連接、開始掃描、停止掃描、斷開連接、參數(shù)配置；2)可見光相機(包括長焦相機、短焦相機):連接、拍照、目標點跟蹤拍照、斷開連接；3)紅外熱像儀:連接、開始錄像、停止錄像、斷開連接；4)紫外成像儀:連接、開始錄像、停止錄像、斷開連接；5)穩(wěn)定平臺:連接、絕對姿態(tài)調整、鎖定、復位、斷開連接。
[0040]作為其中一個實施例，所述傳感器控制程序以UDP包的形式將所述操作狀態(tài)信息返回至所述主控程序。
[0041]傳感器操作執(zhí)行完成后，返回操作執(zhí)行狀態(tài)，返回的狀態(tài)信息通過編碼形式仍以UDP包發(fā)回主控程序；這樣做有利于主控程序及時掌握各個傳感器的狀態(tài)，每次執(zhí)行完操作后，主控程序可以得到實時反饋，有利于主控程序對無人機上的眾多傳感器集中管理。
[0042]作為其中一個實施例，所述主控程序通過無線通信鏈路向地面測控計算機發(fā)送所述操作狀態(tài)信息之前，所述主控程序將所述操作狀態(tài)信息進行封裝，并添加起始標識符、消息編號、校驗碼和結束標識符。
[0043]主控程序將狀態(tài)消息進行封裝，并添加起始標識符、消息編號、校驗碼、結束標識符，然后通過串口向無線通信鏈路發(fā)送；主控程序對傳感器控制程序返回的操作狀態(tài)信息進行相應處理，這樣才可以將其返回給地面測控端，從而實現(xiàn)一體化管理和控制。并且提高了通信效率和安全性。
[0044]地面測控計算機通過串口接收無線通信鏈路傳回的控制指令操作返回狀態(tài)信息，確定下一步執(zhí)行任務命令。
[0045]作為一個優(yōu)選的實施例，采用本發(fā)明無人機電力線路巡檢的協(xié)同控制方法，對沿線飛行、桿塔外側拐彎、桿塔內側拐彎三種情況下對于穩(wěn)定平臺和機載傳感器的控制過程，以及在任務起始、任務暫停、任務結束三種情況下對穩(wěn)定平臺的控制，進行說明。各種情況下的工作內容和工作流程分別如下:
[0046]任務起始:
[0047]在任務起始階段，無人機從起飛點起飛，飛行至任務起始點，準備執(zhí)行任務。其中，所述任務起始階段的控制步驟包括:
[0048]啟動無人機中的各個子系統(tǒng)，啟動機載控制計算機的主控程序和各傳感器控制程序；初始化穩(wěn)定平臺；向穩(wěn)定平臺發(fā)送指令啟動鎖定模式；無人機飛行至任務起始點后，向各個傳感器發(fā)送連接指令，使其進入連接就緒狀態(tài)。
[0049]在任務起始階段，各系統(tǒng)加電啟動，機載控制計算機王控程序啟動并啟動各傳感器控制程序，各傳感器控制程序連接各傳感器接口并開始指令監(jiān)聽；然后穩(wěn)定平臺初始化；主控程序向穩(wěn)定平臺發(fā)送指令啟動鎖定模式，確保飛行過程中載荷姿態(tài)與穩(wěn)定平臺姿態(tài)保持一致；無人直升機起飛，飛行至任務起始點，各任務傳感器執(zhí)行連接指令進入連接就緒狀態(tài)。
[0050]沿線飛行:
[0051]其中，所述沿線飛行階段的控制步驟包括:
[0052]當無人機飛行至預設的曝光點后，向穩(wěn)定平臺發(fā)送指令調整姿態(tài)；調整姿態(tài)之后，控制短焦相機進行曝光。在整個沿線飛行階段中，保持三維激光掃描儀處于掃描狀態(tài)，保持紅外熱像儀、紫外成像儀處于錄像狀態(tài)。
[0053]在沿線飛行階段，無人直升機在前序任務完成后，開始沿線飛行，機載控制計算機主控程序根據(jù)任務模式和當前穩(wěn)定平臺地理位置和載荷姿態(tài)判斷是否滿足傳感器執(zhí)行命令的條件，并調整穩(wěn)定平臺及相應傳感器狀態(tài)對電力線段進行巡檢拍攝。穩(wěn)定平臺方位角朝向與電力線走向垂直，俯仰框跟隨輸電線路，并在若干預設曝光點處進行拍攝，直到該段沿線飛行任務完成。飛行過程中無人機、輸電線路以及拍攝方向的相互關系如圖2所示。
[0054]在沿線飛行階段，飛行過程中無人直升機不懸停；在曝光點處穩(wěn)定平臺與可見光相機工作過程如下:向穩(wěn)定平臺發(fā)送指令調整姿態(tài)(僅調整俯仰框用以跟蹤導線弧度，方位框保持現(xiàn)有方向);短焦相機曝光。三維激光掃描儀開始并保持掃描狀態(tài)，紅外熱像儀、紫外成像儀開始并保持錄像狀態(tài)。
[0055]包括在無人機電力線路巡檢中的電力線外側轉彎階段和電力線內側轉彎階段的控制步驟；
[0056]其中，所述電力線外側轉彎階段的控制步驟包括:
[0057]當無人機飛行至預設的懸停地點后，通過短焦相機和長焦相機依次對桿塔進行拍攝;
[0058]對桿塔進行拍攝之后，啟動無人機穩(wěn)定平臺的鎖定模式；
[0059]鎖定模式啟動之后，控制無人機在預設的懸停地點進行轉彎；
[0060]無人機完成轉彎之后，啟動無人機穩(wěn)定平臺的姿態(tài)調整模式，并控制無人機飛離預設的懸停地點；
[0061]其中，所述電力線內側轉彎階段的控制步驟又包括拐角大于90度和拐角小于90度時的控制步驟:
[0062]拐角大于90度時的控制步驟包括:
[0063]當無人機飛行至預設的懸停地點后，通過短焦相機在后側線路段的曝光點進行拍攝;
[0064]在后側線路段的曝光點進行拍攝之后，通過短焦相機和長焦相機依次對桿塔進行拍攝；
[0065]對桿塔進行拍攝之后，通過短焦相機在前側線路段的曝光點進行拍攝；
[0066]在前側線路段的曝光點進行拍攝之后，啟動無人機穩(wěn)定平臺的鎖定模式；
[0067]鎖定模式啟動之后，控制無人機在預設的懸停地點進行轉彎；
[0068]無人機完成轉彎之后，啟動無人機穩(wěn)定平臺的姿態(tài)調整模式，并控制無人機飛離預設的懸停地點；
[0069]拐角小于90度時的控制步驟包括:
[0070]當無人機飛行至預設的懸停地點后，通過短焦相機在后側線路段的曝光點進行拍攝;
[0071]在后側線路段的曝光點進行拍攝之后，通過短焦相機和長焦相機依次對桿塔進行拍攝；
[0072]對桿塔進行拍攝之后，啟動無人機穩(wěn)定平臺的鎖定模式；
[0073]鎖定模式啟動之后，控制無人機在預設的懸停地點進行轉彎；
[0074]無人機完成轉彎之后，啟動無人機穩(wěn)定平臺的姿態(tài)調整模式；
[0075]對無人機穩(wěn)定平臺的姿態(tài)進行調整，通過短焦相機在前側線路段的曝光點進行拍攝;
[0076]在前側線路段的曝光點進行拍攝之后，控制無人機飛離預設的懸停地點。
[0077]在整個電力線外側轉彎階段和電力線內側轉彎階段中，保持三維激光掃描儀處于掃描狀態(tài)，保持紅外熱像儀、紫外成像儀處于錄像狀態(tài)。
[0078]所述通過短焦相機對桿塔進行拍攝的步驟，包括以下步驟:
[0079]向穩(wěn)定平臺發(fā)送指令調整姿態(tài)，使穩(wěn)定平臺指向桿塔位置；控制短焦相機進行曝光，對桿塔進行拍攝。
[0080]所述通過長焦相機對桿塔進行拍攝的步驟，包括以下步驟:
[0081]通過長焦相機分后、中、前三側對桿塔進行拍攝；其中，每一側調整俯仰角進行上、中、下三個角度拍攝。
[0082]外側轉彎:
[0083]在外側轉彎階段，無人直升機在前序任務完成后，到達輸電線路轉彎處并處于外偵U。該段任務中，無人機從I點進入任務，在2點懸停對桿塔進行拍攝并完成轉彎，從3點結束任務。無人機航跡、輸電線路、桿塔之間的相互關系如圖3所示，其中粗實線為該任務段計劃航跡。
[0084]在外側轉彎階段，無人直升機拍攝方向越過桿塔位置(圖3中的I點)后繼續(xù)飛行至預設的懸停地點(圖3中的2點)，無人機懸停。
[0085]無人直升機懸停后，用短焦相機拍攝桿塔，過程如下:向穩(wěn)定平臺發(fā)送指令調整姿態(tài)，使平臺指向桿塔位置(該指令可提前至無人機拍攝方向越過桿塔位置時發(fā)出，以便縮短姿態(tài)調整時間)；短焦相機曝光。
[0086]短焦相機拍攝后，用長焦相機分后、中、前三側對桿塔進行拍攝，每一側都需要調整俯仰角進行上、中、下三個角度拍攝。具體步驟如下(示意圖如圖4至圖6所示):向穩(wěn)定平臺發(fā)送指令調整到對準桿塔后側上部分；長焦相機曝光；向穩(wěn)定平臺發(fā)送指令調整到對準桿塔后側中部分；長焦相機曝光；向穩(wěn)定平臺發(fā)送指令調整到對準桿塔后側下部分；長焦相機曝光；向穩(wěn)定平臺發(fā)送指令調整到對準桿塔中部下部分；長焦相機曝光；向穩(wěn)定平臺發(fā)送指令調整到對準桿塔中部中部分；長焦相機曝光；向穩(wěn)定平臺發(fā)送指令調整到對準桿塔中部上部分；長焦相機曝光；向穩(wěn)定平臺發(fā)送指令調整到對準桿塔前側上部分；長焦相機曝光；向穩(wěn)定平臺發(fā)送指令調整到對準桿塔前側中部分；長焦相機曝光；向穩(wěn)定平臺發(fā)送指令調整到對準桿塔前側下部分；長焦相機曝光。
[0087]長焦相機拍攝完成后，向穩(wěn)定平臺發(fā)送指令啟動鎖定模式；無人直升機轉彎；無人直升機懸停；向穩(wěn)定平臺發(fā)送姿態(tài)調整命令復位鎖定并啟動姿態(tài)調整模式；無人直升機飛行到達前側線路巡檢航跡拍攝桿塔的位置(圖3中3點)。
[0088]整個流程中三維激光掃描儀保持掃描狀態(tài)，紅外熱像儀、紫外成像儀保持錄像狀態(tài)。
[0089]內側轉彎:
[0090]在內側轉彎階段，無人直升機在前序任務完成后，到達輸電線路轉彎處并處于內偵U。在該段任務中，需懸停對后側線路拍攝、對桿塔拍攝、對前側線路拍攝，飛機在對前側線路拍攝后轉向，或者在對桿塔拍攝后轉向。無人機航跡、輸電線路、桿塔之間的相互關系如圖7和圖8所示。
[0091]在內側轉彎階段，穩(wěn)定平臺只能在-90°至+90°范圍內轉動，因此當拐角小于90度時，穩(wěn)定平臺不能夠直接轉到前側線路方向完成短焦相機拍攝。因此無人直升機轉彎后需要再次懸停。兩種情況下，無人直升機、穩(wěn)定平臺及傳感器的具體步驟如下:
[0092]拐角大于90度時:
[0093]無人直升機到達任務點后懸停；向穩(wěn)定平臺發(fā)送指令調整姿態(tài)到后側線路段第一個曝光點(圖7中的I點)；短焦相機曝光；視懸停點與桿塔點水平距離情況重復前述動作，實現(xiàn)后側線路數(shù)據(jù)的完整覆蓋；向穩(wěn)定平臺發(fā)送指令調整姿態(tài)到對準桿塔；短焦相機曝光；長焦相機拍攝桿塔，具體步驟同前述的長焦相機拍攝桿塔步驟；向穩(wěn)定平臺發(fā)送指令調整姿態(tài)到前側線路段第一個曝光點(圖7中的2點);短焦相機曝光；視懸停點與桿塔點水平距離情況重復前述動作，實現(xiàn)前側線路數(shù)據(jù)的完整覆蓋；向穩(wěn)定平臺發(fā)送指令調整姿態(tài)到前側線路段最后一個曝光點(圖7中的3點);短焦相機曝光；向穩(wěn)定平臺發(fā)送指令鎖定模式；無人直升機轉彎；無人直升機懸停；向穩(wěn)定平臺發(fā)送姿態(tài)調整命令復位鎖定并啟動姿態(tài)調整模式。
[0094]整個流程中三維激光掃描儀保持掃描狀態(tài)，紅外熱像儀、紫外成像儀保持錄像狀態(tài)。
[0095]拐角小于90度時:
[0096]無人直升機到達任務點后懸停；向穩(wěn)定平臺發(fā)送指令調整姿態(tài)到后側線路段第一個曝光點(圖8中的I點)；短焦相機曝光；視懸停點與桿塔點水平距離情況重復前述動作，實現(xiàn)后側線路數(shù)據(jù)的完整覆蓋；向穩(wěn)定平臺發(fā)送指令調整姿態(tài)到對準桿塔；短焦相機曝光；長焦相機拍攝桿塔，具體步驟同前述的長焦相機拍攝桿塔的步驟；向穩(wěn)定平臺發(fā)送指令啟動鎖定模式；無人直升機轉彎；無人直升機懸停；向穩(wěn)定平臺發(fā)送姿態(tài)調整命令復位鎖定并啟動姿態(tài)調整模式；向穩(wěn)定平臺發(fā)送指令調整姿態(tài)到前側線路段第一個曝光點(圖8中的2點);短焦相機曝光；視懸停點與桿塔點水平距離情況重復前述動作，實現(xiàn)前側線路數(shù)據(jù)的完整覆蓋；向穩(wěn)定平臺發(fā)送指令調整姿態(tài)到前側線路段最后一個曝光點(圖8中的3點)；短焦相機曝光。
[0097]整個流程中三維激光掃描儀保持掃描狀態(tài)，紅外熱像儀、紫外成像儀保持錄像狀態(tài)。
[0098]任務暫停:
[0099]其中，所述任務暫停階段的控制步驟包括:
[0100]向穩(wěn)定平臺發(fā)送指令啟動鎖定模式；當無人機飛行至相應的任務點后，向穩(wěn)定平臺發(fā)送指令解除鎖定模式。
[0101]在整個任務暫停階段中，保持三維激光掃描儀處于掃描狀態(tài)，保持紅外熱像儀、紫外成像儀處于錄像狀態(tài)。
[0102]在任務暫停階段，無人機從上一個連續(xù)任務航行段的最后一個任務點飛離，進入無人機姿態(tài)和位置調整，然后進入下一個連續(xù)任務航行段第一個任務點。
[0103]在任務暫停階段，向穩(wěn)定平臺發(fā)送指令啟動鎖定模式；無人直升機飛行至下一個連續(xù)任務航行段第一個任務點；向穩(wěn)定平臺發(fā)送指令解除鎖定模式。
[0104]整個流程中三維激光掃描儀保持掃描狀態(tài)，紅外熱像儀、紫外成像儀保持錄像狀態(tài)。
[0105]任務結束:
[0106]其中，所述任務結束階段的控制步驟包括:
[0107]向穩(wěn)定平臺發(fā)送指令啟動鎖定模式；向三維激光掃描儀發(fā)送停止掃描命令，向紅外熱像儀、紫外成像儀發(fā)送停止錄像命令。
[0108]在任務結束階段，無人機從最后一個任務點飛離，飛行至降落點降落。
[0109]在任務結束階段，向穩(wěn)定平臺發(fā)送指令啟動鎖定模式；向三維激光掃描儀發(fā)送停止掃描命令，向紅外熱像儀、紫外成像儀發(fā)送停止錄像命令；無人直升機飛行至降落點；無人機降落。
[0110]與一般技術相比，本發(fā)明無人機電力線路巡檢的協(xié)同控制方法，實現(xiàn)了無人機電力線路巡檢時各個機載傳感器的控制程序與主控程序之間，以及主控程序與地面控制程序之間的集成與通訊。本發(fā)明可以對穩(wěn)定平臺、定位定姿系統(tǒng)、三維激光掃描儀、紅外成像儀、紫外成像儀、視頻錄像儀、可見光相機、超聲波傳感器等進行同步控制并協(xié)調多傳感器任務的執(zhí)行和狀態(tài)監(jiān)控。用于電力部門輸電線路安全巡檢的數(shù)據(jù)采集，實現(xiàn)一次飛行同步獲取激光點云、紅外視頻、紫外視頻、光學相片、可見光視頻、位置姿態(tài)等數(shù)據(jù)，大大提高輸電線巡檢效率。
[0111]以上所述實施例僅表達了本發(fā)明的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細，但并不能因此而理解為對本發(fā)明專利范圍的限制。應當指出的是，對于本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本發(fā)明的保護范圍。因此，本發(fā)明專利的保護范圍應以所附權利要求為準。
【權利要求】
1.一種無人機電力線路巡檢的協(xié)同控制方法，其特征在于，包括以下步驟: 地面測控計算機通過無線通信鏈路向無人機發(fā)送控制指令； 無人機上機載控制計算機內的主控程序接收所述控制指令并進行解碼； 如果接收的所述控制指令為傳感器操作指令，則所述主控程序將所述傳感器操作指令轉發(fā)至機載控制計算機內相應的傳感器控制程序； 所述傳感器控制程序對轉發(fā)而來的所述傳感器操作指令進行解碼，并調用相應的傳感器操作函數(shù)執(zhí)行所述傳感器操作指令； 所述傳感器操作指令執(zhí)行完成之后，所述傳感器控制程序返回相應的操作狀態(tài)信息至所述主控程序； 所述主控程序通過無線通信鏈路向地面測控計算機發(fā)送所述操作狀態(tài)信息。
2.根據(jù)權利要求1所述的無人機電力線路巡檢的協(xié)同控制方法，其特征在于，所述無人機上機載控制計算機內的主控程序接收所述控制指令并進行解碼的步驟之后，包括以下步驟: 所述主控程序判斷接收到的所述控制指令的指令類型。
3.根據(jù)權利要求2所述的無人機電力線路巡檢的協(xié)同控制方法，其特征在于，所述主控程序判斷接收到的所述控制指令的指令類型的步驟之后，包括以下步驟: 如果所述控制指令是系統(tǒng)操作指令，則所述主控程序調用操作系統(tǒng)功能執(zhí)行所述控制指令。
4.根據(jù)權利要求2所述的無人機電力線路巡檢的協(xié)同控制方法，其特征在于，所述主控程序判斷接收到的所述控制指令的指令類型的步驟之后，包括以下步驟: 如果所述控制指令是傳感器操作指令，則所述主控程序對包頭進行甄別，確定所述控制指令對應的傳感器類型和執(zhí)行模式。
5.根據(jù)權利要求2所述的無人機電力線路巡檢的協(xié)同控制方法，其特征在于，所述主控程序判斷接收到的所述控制指令的指令類型的步驟之后，包括以下步驟: 如果所述控制指令是傳感器操作指令，則所述主控程序將所述控制指令通過網(wǎng)絡接口以UDP包的形式轉發(fā)至機載控制計算機內相應的傳感器控制程序。
6.根據(jù)權利要求4所述的無人機電力線路巡檢的協(xié)同控制方法，其特征在于，確定所述控制指令對應的傳感器類型和執(zhí)行模式的步驟之后，包括以下步驟: 如果所述控制指令的執(zhí)行模式為手動模式，則所述主控程序直接將所述控制指令轉發(fā)至相應的傳感器控制程序。
7.根據(jù)權利要求4所述的無人機電力線路巡檢的協(xié)同控制方法，其特征在于，確定所述控制指令對應的傳感器類型和執(zhí)行模式的步驟之后，包括以下步驟: 如果所述控制指令的執(zhí)行模式為自動模式，則所述主控程序根據(jù)當前地理位置和載荷姿態(tài)判斷是否滿足執(zhí)行所述控制指令的條件； 如果滿足，則所述主控程序將所述控制指令轉發(fā)至相應的傳感器控制程序； 如果不滿足，則進行等待直至當前地理位置和載荷姿態(tài)滿足執(zhí)行所述控制指令的條件。
8.根據(jù)權利要求1所述的無人機電力線路巡檢的協(xié)同控制方法，其特征在于，所述傳感器控制程序返回相應的操作狀態(tài)信息至所述主控程序的步驟，包括以下步驟:所述傳感器控制程序以UDP包的形式將所述操作狀態(tài)信息返回至所述主控程序。
9.根據(jù)權利要求1所述的無人機電力線路巡檢的協(xié)同控制方法，其特征在于，所述主控程序通過無線通信鏈路向地面測控計算機發(fā)送所述操作狀態(tài)信息的步驟之前，包括以下步驟: 所述主控程序將所述操作狀態(tài)信息進行封裝，并添加起始標識符、消息編號、校驗碼和結束標識符。
【文檔編號】G05B19/418GK103744390SQ201310753319
【公開日】2014年4月23日 申請日期:2013年12月31日 優(yōu)先權日:2013年12月31日
【發(fā)明者】劉正軍, 王柯, 左志權, 彭向陽, 謝小偉, 麥曉明, 蔡艷輝, 王銳, 毛先胤 申請人:中國測繪科學研究院, 廣東電網(wǎng)公司電力科學研究院