一種輸電線路巡檢無人機的控制方法及無人機的制作方法
【技術領域】
[0001] 本申請設及無人機導航技術領域，特別是一種輸電線路巡檢無人機的控制方法及 無人機。
[0002]
【背景技術】
[0003] 隨著經濟的快速發(fā)展，社會對電力的需求激增，電力線路正大幅擴建，而中國國± 迂闊，線路將穿越各種復雜的地形環(huán)境，從而促進了無人機輸電線路巡檢方式的出現，它很 好的解決了復雜地形輸電線路巡檢的難題。然而遠距離的野外高壓輸電線路巡檢對無人機 巡檢的安全性要求非常高，且基于圖像的故障檢測也依賴于對圖像數據的穩(wěn)定可靠獲取。 如何保證無人機巡檢過程中對高壓線路的安全性W及拍攝圖像的穩(wěn)定性成為無人機輸電 線路巡檢的重點和難點。
[0004] 現有的無人機輸電線路巡檢系統(tǒng)中，通常采用GI^S導航使無人機沿輸電線路飛 行，或采用激光測距來控制無人機與輸電線路的距離。但由于GI^S本身存在精度誤差，而且 在復雜山區(qū)存在GI^S信號弱、容易被干擾等問題，而激光測距成本較大，且增加了無人機的 負載，降低了無人機的飛行效率。因而，上述兩種方法中輸電線路巡檢無人機的安全性低。
[0005]

【發(fā)明內容】

[0006] 本申請?zhí)峁┮环N輸電線路巡檢無人機的控制方法及無人機，解決現有技術中輸電 線路巡檢無人機在執(zhí)行飛行任務時安全性低的問題。
[0007] 根據本申請的第一方面，本申請?zhí)峁┮环N輸電線路巡檢無人機的控制方法，包括 W下步驟： 獲取包含有輸電塔的輸電線路巡視圖像；識別輸電線路巡視圖像中的輸電塔；基于識 別出的輸電塔，計算無人機到輸電線路平面的安全距離；根據安全距離，調整無人機的飛行 位置。
[0008] 根據本申請的第二方面，本申請?zhí)峁┮环N無人機，用于巡檢輸電線路，其包括攝像 模塊、處理模塊和驅動模塊，其特征在于： 攝像模塊，用于拍攝包含有輸電塔的輸電線路巡視圖像并將拍攝到的輸電線路巡視圖 像發(fā)送至處理模塊；處理模塊，用于識別輸電線路巡視圖像中的輸電塔，計算無人機到輸電 線路平面的安全距離，基于所述安全距離向驅動模塊發(fā)送控制信號；驅動模塊，用于根據控 制信號調整無人機的飛行位置。
[0009] 本申請的有益效果是，由于本申請通過獲取包含有輸電塔的輸電線路巡視圖像； 識別輸電線路巡視圖像中的輸電塔；基于識別出的輸電塔，計算無人機到輸電線路平面的 安全距離；根據所述安全距離，調整無人機的飛行位置。即本申請通過獲取的圖像調整無人 機的飛行位置，信號不受干擾，識別精度更高，因而可W提升輸電線路巡檢無人機在執(zhí)行飛 行任務時的安全性。
[0010]
【附圖說明】
[0011] 圖1為某些實施例的流程圖； 圖2為某些實施例的成像原理示意圖； 圖3為某些實施例的在俯視視角下的成像原理圖。
[0012]
【具體實施方式】
[0013] 下面通過【具體實施方式】結合附圖對本發(fā)明作進一步詳細說明。
[0014] 一種輸電線路巡檢無人機的控制方法，在某些實施例中，如圖1所示，包括W下步 驟： 5101 ;獲取包含有輸電塔的輸電線路巡視圖像； 5102 ;識別輸電線路巡視圖像中的輸電塔； 5103 ;基于識別出的輸電塔，計算無人機到輸電線路平面的安全距離； 5104 ;根據安全距離，調整無人機的飛行位置。
[0015] 輸電線路巡檢無人機上一般配備有攝像機，如單目攝像機?？赏ㄟ^攝像頭拍攝包 含有輸電塔的輸電線路巡視圖像。輸電線路巡視圖像是指輸電線路巡檢無人機為巡檢線路 而拍攝的用于反應輸電線路狀況的圖像，由于本實施例無人機到輸電線路平面的安全距離 是基于輸電塔計算得到的，因此，輸電線路巡視圖像中應該具有輸電塔的影像。
[001引對輸電線路巡視圖像中的輸電塔的識風I，可采用AP(AffinityPropagation)聚 類法對目標圖像進行分類識別。具體的圖像處理步驟如下；1)對輸電線路巡視圖像進行灰 度化處理；2)采用中值濾波、膨脹和腐蝕等方法對灰度圖像進行預處理；3)提取預處理后 圖像的小波特征值；4)采用AP聚類方法對目標圖像進行分類與識別。輸電塔識別部分對 預處理后的圖像進行一層小波分解，得到垂直子圖、水平子圖、平滑子圖和斜向子圖，對每 個子圖的小波分解系數求均值和方差，作為特征值進行分類。然后由AP聚類算法根據數據 集的N個樣本點之間的相似度進行聚類，從而可識別出圖像中的輸電塔。
[0017] 識別出輸電線路巡視圖像中的輸電塔后，可基于識別出的輸電塔，計算無人機到 輸電線路平面的安全距離。根據安全距離，調整無人機的飛行位置。
[0018] 如圖2所示，h為目標物體在圖像中的高度，H為目標物體的實際高度，U為目標物 體距離成像中屯、的物距，V為目標物體的相距。由成像原理可W得到物距與像距分別為：。
[0019] 因而，在某些實施例中，如圖3所示，圖3為俯視視角下的成像原理圖。輸電線路 巡視圖像中包含至少兩個輸電塔。步驟S102識別輸電線路巡視圖像中的輸電塔，具體為： 識別輸電線路巡視圖像中相鄰的輸電塔A和輸電塔B。
[0020] 步驟S103基于識別出的輸電塔，計算無人機到輸電線路平面的安全距離，具體 為；計算相鄰的輸電塔A的圖像高度hg和輸電塔B的圖像高度hb、相鄰的輸電塔A和輸電 塔B分別距無人機的距離Ua和UbW及相鄰的輸電塔A和輸電塔B相對于成像中屯、的夾角 0，Ua=巧+hjf/!v化=巧+hb)f/h'。，無人機到輸電線路平面的安全距離為：
【主權項】
1. 一種輸電線路巡檢無人機的控制方法，包括以下步驟： 獲取包含有輸電塔的輸電線路巡視圖像； 識別輸電線路巡視圖像中的輸電塔； 基于識別出的輸電塔，計算無人機到輸電線路平面的安全距離； 根據安全距離，調整無人機的飛行位置。
2. 根據權利要求1所述的方法，其特征在于： 輸電線路巡視圖像中包含至少兩個輸電塔； 所述識別輸電線路巡視圖像中的輸電塔，具體為：識別輸電線路巡視圖像中相鄰的輸 電塔A和輸電塔B ; 所述基于識別出的輸電塔，計算無人機到輸電線路平面的安全距離，具體為：計算相鄰 的輸電塔A的圖像高度Ila和輸電塔B的圖像高度1?以及輸電塔A與輸電塔B的圖像間距1 、相鄰的輸電塔A和輸電塔B分別距無人機的距離U a和％以及相鄰的輸電塔A和輸電塔 B相對于成像中心的夾角Θ，無人機到輸電線路平面的安全距離為：
3. 根據權利要求1或2所述的方法，其特征在于： 所述獲取包含有輸電塔的輸電線路巡視圖像，具體為：實時獲取包含有輸電塔的輸電 線路巡視圖像；還包括：
無人機飛行位置的位 置偏差進行實時PID控制； 其中
為無人機到輸電線路平面的垂直距離X形成的時間變 量，Xo為安全距離的預設值。
4. 一種無人機，用于巡檢輸電線路，其包括攝像模塊、處理模塊和驅動模塊，其特征在 于： 攝像模塊，用于拍攝包含有輸電塔的輸電線路巡視圖像并將拍攝到的輸電線路巡視圖 像發(fā)送至處理模塊； 處理模塊，用于識別輸電線路巡視圖像中的輸電塔，計算無人機到輸電線路平面的安 全距離，基于所述安全距離向驅動模塊發(fā)送控制信號； 驅動模塊，用于根據所述控制信號調整無人機的飛行位置。
5. 根據權利要求4所述的無人機，其特征在于： 輸電線路巡視圖像中包含至少兩個輸電塔； 處理模塊用于識別輸電線路巡視圖像中相鄰的輸電塔A和輸電塔B ; 處理模塊用于計算相鄰的輸電塔A的圖像高度Ila和輸電塔B的圖像高度、相鄰的輸 電塔A和輸電塔B分別距無人機的距離Ua和叫以及相鄰的輸電塔A和輸電塔B相對于成 像中心的夾角Θ，無人機到輸電線路平面的安全距離為：
6.根據權利要求4或5所述的無人機，其特征在于： 攝像模塊用于實時獲取包含有輸電塔的輸電線路巡視圖像； 處理模塊還用于基于PID控制
向驅動模塊發(fā)送調整信號；其中，e(t) =X(t) - ，X(t)為無人機到輸電線路平面的垂 直距離X形成的時間變量，X0為安全距離的預設值； 驅動模塊還用于根據所述調整信號，實時控制無人機飛行位置的位置偏差。
【專利摘要】一種輸電線路巡檢無人機的控制方法，包括以下步驟：獲取包含有輸電塔的輸電線路巡視圖像；識別輸電線路巡視圖像中的輸電塔；基于識別出的輸電塔，計算無人機到輸電線路平面的安全距離；根據安全距離，調整無人機的飛行位置。本申請還公開了一種無人機，用于巡檢輸電線路，其包括攝像模塊、處理模塊和驅動模塊，攝像模塊用于拍攝包含有輸電塔的輸電線路巡視圖像；處理模塊用于識別輸電線路巡視圖像中的輸電塔，計算無人機到輸電線路平面的安全距離，基于安全距離向驅動模塊發(fā)送控制信號；驅動模塊用于根據控制信號調整無人機的飛行位置。本申請識別精度更高，信號不受干擾，提升了輸電線路巡檢無人機在執(zhí)行飛行任務時的安全性。
【IPC分類】G05D1-10
【公開號】CN104865971
【申請?zhí)枴緾N201510272778
【發(fā)明人】林靖宇, 李棟, 盧子廣, 龍軍
【申請人】廣西大學
【公開日】2015年8月26日
【申請日】2015年5月26日