本實用新型涉及無人機技術領域,尤其是涉及無人機控制系統(tǒng)和無人機。
背景技術:
目前,無人機技術應用于輸電線路巡檢作用顯著,它不受地形地貌限制,尤其適用于險峻山區(qū)、多河流地貌下的巡線工作。
機載高清攝像設備可對輸電線路進行在線定位和監(jiān)控并及時回傳實況,利于發(fā)現(xiàn)排除線路缺陷及重大隱患,巡查效率大大提高,節(jié)省大量人力物力。但是,無人機工作環(huán)境多變并且無法預測,可能會受到天氣或者樹木、建筑物等障礙物的影響,這給無人機對輸電線路空間距離的測量造成不利影響,也給輸電線路的巡檢的準確性帶來不利影響,從而可能會造成嚴重的輸電線路安全隱患。
技術實現(xiàn)要素:
有鑒于此,本實用新型的目的在于提供無人機控制系統(tǒng)和無人機,可以精確測量無人機的輸電線路空間距離,并識別障礙物,使巡線測距更高效和快捷。
第一方面,本實用新型實施例提供了無人機控制系統(tǒng),所述系統(tǒng)包括:集成箱體和計算機;
所述集成箱體,與所述計算機相連接,用于測量所述無人機到輸電線路的空間距離,并采集位置信息、方向信息和激光信息,并將所述位置信息、所述方向信息和所述激光信息發(fā)送給所述計算機;
所述計算機,與所述集成箱體相連接,用于接收所述集成箱體發(fā)送的所述位置信息、所述方向信息和所述激光信息,對所述位置信息、所述方向信息和所述激光信息進行處理,生成點云數(shù)據(jù)。
結合第一方面,本實用新型實施例提供了第一方面的第一種可能的實施方式,其中,所述集成箱體包括設置于所述集成箱體內(nèi)部的GPS定位系統(tǒng);
所述GPS定位系統(tǒng),與所述計算機相連接,用于采集所述位置信息。
結合第一方面的第一種可能的實施方式,本實用新型實施例提供了第一方面的第二種可能的實施方式,其中,所述集成箱體還包括設置于所述集成箱體內(nèi)部的慣性導航INS系統(tǒng);
所述INS系統(tǒng),與所述計算機相連接,用于采集所述方向信息。
結合第一方面的第二種可能的實施方式,本實用新型實施例提供了第一方面的第三種可能的實施方式,其中,所述集成箱體還包括設置于所述集成箱體外部的掃描儀;
所述掃描儀,與所述計算機相連接,用于對所述輸電線路和障礙物進行掃描,從而獲取所述激光信息。
結合第一方面的第三種可能的實施方式,本實用新型實施例提供了第一方面的第四種可能的實施方式,其中,所述GPS定位系統(tǒng)的輸入信號線設置在所述集成箱體的外部,所述GPS定位系統(tǒng)的輸出信號線與所述INS系統(tǒng)的輸入信號線、所述掃描儀的輸入信號線和預警裝置的輸入信號線以及所述計算機相連接。
結合第一方面的第四種可能的實施方式,本實用新型實施例提供了第一方面的第五種可能的實施方式,其中,所述INS系統(tǒng)的輸出信號線和所述掃描儀的輸出信號線分別與所述計算機相連接。
結合第一方面,本實用新型實施例提供了第一方面的第六種可能的實施方式,其中,所述集成箱體通過箱體連接桿與所述無人機的機體腹部相連接。
結合第一方面,本實用新型實施例提供了第一方面的第七種可能的實施方式,其中,所述位置信息包括高度信息。
結合第一方面,本實用新型實施例提供了第一方面的第八種可能的實施方式,其中,所述集成箱體的電源線與所述無人機電源相連接。
第二方面,本實用新型實施例還提供無人機,包括如上所述的無人機控制系統(tǒng)。
本實用新型實施例提供了無人機控制系統(tǒng)和無人機,包括集成箱體和計算機,集成箱體和計算機相連接,通過集成箱體采集位置信息、方向信息和激光信息,以及測量無人機到輸電線路的空間距離,并將位置信息、方向信息和激光信息發(fā)送給計算機,通過計算機接收集成箱體發(fā)送的位置信息、方向信息和激光信息,對位置信息、方向信息和激光信息進行處理,生成點云數(shù)據(jù),從而可以精確測量無人機的輸電線路空間距離,并識別障礙物,使巡線測距更高效和快捷。
本實用新型的其他特征和優(yōu)點將在隨后的說明書中闡述,并且,部分地從說明書中變得顯而易見,或者通過實施本實用新型而了解。本實用新型的目的和其他優(yōu)點在說明書、權利要求書以及附圖中所特別指出的結構來實現(xiàn)和獲得。
為使本實用新型的上述目的、特征和優(yōu)點能更明顯易懂,下文特舉較佳實施例,并配合所附附圖,作詳細說明如下。
附圖說明
為了更清楚地說明本實用新型具體實施方式或現(xiàn)有技術中的技術方案,下面將對具體實施方式或現(xiàn)有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹,顯而易見地,下面描述中的附圖是本實用新型的一些實施方式,對于本領域普通技術人員來講,在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下,還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
圖1為本實用新型實施例一提供的無人機控制系統(tǒng)示意圖;
圖2為本實用新型實施例一提供的集成箱體與無人機的連接結構示意圖;
圖3為本實用新型實施例一提供的掃描儀測量示意圖;
圖4為本實用新型實施例二提供的無人機控制方法流程圖。
圖標:
10-集成箱體;11-GPS定位系統(tǒng);12-INS系統(tǒng);13-掃描儀;20-無人機電源;30-計算機。
具體實施方式
為使本實用新型實施例的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚,下面將結合附圖對本實用新型的技術方案進行清楚、完整地描述,顯然,所描述的實施例是本實用新型一部分實施例,而不是全部的實施例。基于本實用新型中的實施例,本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例,都屬于本實用新型保護的范圍。
針對現(xiàn)有技術中,無人機輸電線路空間距離測距帶來的不利影響,本實用新型提供了無人機控制系統(tǒng)和無人機,通過集成箱體采集位置信息、方向信息和激光信息,以及測量無人機到輸電線路的空間距離,并將位置信息、方向信息和激光信息發(fā)送給計算機,通過計算機接收集成箱體發(fā)送的位置信息、方向信息和激光信息,對位置信息、方向信息和激光信息進行處理,生成點云數(shù)據(jù),從而可以精確測量無人機的輸電線路空間距離,并識別障礙物,使巡線測距更高效和快捷。
為便于對本實施例進行理解,首先對本實用新型實施例進行詳細介紹,
實施例一:
圖1為本實用新型實施例一提供的無人機控制系統(tǒng)示意圖。
參照圖1,該系統(tǒng)包括集成箱體10、無人機電源20和計算機30。其中,集成箱體10包括GPS定位系統(tǒng)11、INS系統(tǒng)12和掃描儀13。
集成箱體10包括設置于所述集成箱體10外部的掃描儀13;
集成箱體10,與所述計算機30相連接,用于采集位置信息、方向信息和激光信息,以及測量所述無人機到輸電線路的空間距離,并將所述位置信息、所述方向信息和所述激光信息發(fā)送給所述計算機30;
具體地,集成箱體10測量無人機到輸電線路的空間距離,可參照圖3,掃描儀的內(nèi)部坐標系統(tǒng)由橫向掃描面內(nèi)的X和Y軸以及縱向掃描面內(nèi)的Z軸組成。X軸、Y軸和Z軸兩兩垂直構成一個三維直角坐標系。將被檢測點Q通過脈沖測距法,得到被檢測點Q的距離觀測值R,掃描儀利用脈沖測距法可實現(xiàn)無人機輸電線路空間距離的測量。
通過掃描儀內(nèi)部的精密時鐘控制編碼器,獲取激光脈沖的橫向掃描角度α和縱向掃描角度β;
根據(jù)距離觀測值R、橫向掃描角度α和縱向掃描角度β,獲取被檢測點的三維坐標。
這里,Q’是Q在橫向掃描面內(nèi)的投影點。掃描儀對于Q點的三維坐標計算公式由公式(1)可知。
獲取掃描儀發(fā)射出的脈沖信號到達物體表面,并反射給掃描儀的時間差;
根據(jù)時間差,得到脈沖信號的往返路程。
這里,通過時間差得到脈沖信號的往返路程,具體可參照公式(2)。
被檢測點的三維坐標包括X軸、Y軸和Z軸,根據(jù)公式(1)分別計算所述X軸、所述Y軸和所述Z軸:
其中,R為所述距離觀測值,α為所述橫向掃描角度,β為所述縱向掃描角度。
根據(jù)公式(2)計算所述脈沖信號的往返路程:
S=1/2*Δt*c (2)
其中,S為所述脈沖信號的往返路程,Δt為所述時間差,c為光速。
所述計算機30,與所述集成箱體10相連接,用于接收所述集成箱體10發(fā)送的所述位置信息、所述方向信息和所述激光信息,對所述位置信息、所述方向信息和所述激光信息進行處理,生成點云數(shù)據(jù)。
進一步的,所述集成箱體10包括設置于所述集成箱體內(nèi)部的GPS定位系統(tǒng)11;
GPS定位系統(tǒng)11,與所述計算機30相連接,用于采集位置信息;
進一步的,所述集成箱體10包括設置于所述集成箱體內(nèi)部的INS系統(tǒng)12;
INS系統(tǒng)12,與所述計算機30相連接,用于采集方向信息;
進一步的,所述集成箱體還包括設置于所述集成箱體外部的掃描儀13;
掃描儀13,與所述計算機30相連接,用于對輸電線路和障礙物進行掃描,從而獲取激光信息。
進一步的,所述GPS定位系統(tǒng)11的輸入信號線設置在所述集成箱體10的外部,所述GPS定位系統(tǒng)11的輸出信號線與所述INS系統(tǒng)12的輸入信號線、所述掃描儀13的輸入信號線和預警裝置的輸入信號線以及所述計算機30相連接;
進一步的,所述INS系統(tǒng)12的輸出信號線和所述掃描儀13的輸出信號線分別與所述計算機30相連接。
進一步的,所述集成箱體10通過箱體連接桿與所述無人機的機體腹部相連接。
這里,集成箱體10與無人機的機體腹部是通過箱體連接桿連接的,具體可參照圖2,箱體連接桿是可轉動的,無人機飛行姿態(tài)改變時,根據(jù)INS系統(tǒng)12提供的方向信息以及GPS定位系統(tǒng)11提供的高度信息,計算機30控制箱體連接桿轉動。
這里,位置信息包括高度信息。
具體地,計算機30還用于在無人機的飛行姿態(tài)改變的情況下,根據(jù)所述方向信息和所述高度信息控制所述箱體連接桿轉動,調整所述集成箱體10與所述無人機的機體之間的傾斜角度。
計算機30還用于控制掃描儀掃描目標物體的角度,并改變掃描儀的參數(shù)信息。
其中,掃描儀的參數(shù)信息包括掃描角度和掃描時長。
這里,掃描儀的參數(shù)信息不僅包括掃描角度和掃描時長,還包括其他參數(shù)信息。
進一步的,所述集成箱體10的電源線與所述無人機電源20相連接。
一種無人機,包括如上所述的無人機控制系統(tǒng)。
本實用新型實施例提供了無人機控制系統(tǒng),包括:通過集成箱體采集位置信息、方向信息和激光信息,以及測量無人機到輸電線路的空間距離,并將位置信息、方向信息和激光信息發(fā)送給計算機,通過計算機接收集成箱體發(fā)送的位置信息、方向信息和激光信息,對位置信息、方向信息和激光信息進行處理,生成點云數(shù)據(jù),從而可以精確測量無人機的輸電線路空間距離,并識別障礙物,使巡線測距更高效和快捷。
實施例二:
圖4為本實用新型實施例二提供的無人機控制方法流程圖。
參照圖4,該方法包括以下步驟:
步驟S101,采集位置信息、方向信息和激光信息,以及測量無人機到輸電線路的空間距離;
這里,采集位置信息可通過GPS定位系統(tǒng)進行采集,采集方向信息可通過INS系統(tǒng)進行采集,采集激光信息可通過掃描儀進行采集。
步驟S102,對位置信息、方向信息和激光信息進行處理,生成點云數(shù)據(jù)。
具體地,無人機飛行姿態(tài)改變時,根據(jù)INS系統(tǒng)提供的方向信息以及GPS定位系統(tǒng)提供的高度信息,計算機控制連接桿轉動,調整箱體與無人機機體之間的傾斜角度,使掃描儀處于適合掃描目標物體的角度,并改變掃描儀掃描角度、掃描時長等參數(shù)信息。
本實用新型實施例所提供的計算機程序產(chǎn)品,包括存儲了程序代碼的計算機可讀存儲介質,所述程序代碼包括的指令可用于執(zhí)行前面方法實施例中所述的方法,具體實現(xiàn)可參見方法實施例,在此不再贅述。
所屬領域的技術人員可以清楚地了解到,為描述的方便和簡潔,上述描述的系統(tǒng)和裝置的具體工作過程,可以參考前述方法實施例中的對應過程,在此不再贅述。
另外,在本實用新型實施例的描述中,除非另有明確的規(guī)定和限定,術語“安裝”、“相連”、“連接”應做廣義理解,例如,可以是固定連接,也可以是可拆卸連接,或一體地連接;可以是機械連接,也可以是電連接;可以是直接相連,也可以通過中間媒介間接相連,可以是兩個元件內(nèi)部的連通。對于本領域的普通技術人員而言,可以具體情況理解上述術語在本實用新型中的具體含義。
所述功能如果以軟件功能單元的形式實現(xiàn)并作為獨立的產(chǎn)品銷售或使用時,可以存儲在一個計算機可讀取存儲介質中。
基于這樣的理解,本實用新型的技術方案本質上或者說對現(xiàn)有技術做出貢獻的部分或者該技術方案的部分可以以軟件產(chǎn)品的形式體現(xiàn)出來,該計算機軟件產(chǎn)品存儲在一個存儲介質中,包括若干指令用以使得一臺計算機設備(可以是個人計算機,服務器,或者網(wǎng)絡設備等)執(zhí)行本實用新型各個實施例所述方法的全部或部分步驟。
而前述的存儲介質包括:U盤、移動硬盤、只讀存儲器(ROM,Read-Only Memory)、隨機存取存儲器(RAM,Random Access Memory)、磁碟或者光盤等各種可以存儲程序代碼的介質。
在本實用新型的描述中,需要說明的是,術語“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關系為基于附圖所示的方位或位置關系,僅是為了便于描述本實用新型和簡化描述,而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作,因此不能理解為對本實用新型的限制。
此外,術語“第一”、“第二”、“第三”僅用于描述目的,而不能理解為指示或暗示相對重要性。
最后應說明的是:以上所述實施例,僅為本實用新型的具體實施方式,用以說明本實用新型的技術方案,而非對其限制,本實用新型的保護范圍并不局限于此,盡管參照前述實施例對本實用新型進行了詳細的說明,本領域的普通技術人員應當理解:任何熟悉本技術領域的技術人員在本實用新型揭露的技術范圍內(nèi),其依然可以對前述實施例所記載的技術方案進行修改或可輕易想到變化,或者對其中部分技術特征進行等同替換;而這些修改、變化或者替換,并不使相應技術方案的本質脫離本實用新型實施例技術方案的精神和范圍,都應涵蓋在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。因此,本實用新型的保護范圍應所述以權利要求的保護范圍為準。