一种系留无人机的系留方法与流程

本发明涉及系留无人机，特别涉及一种系留无人机的系留方法、系统。

背景技术：

1、系留无人机是将无人机和系留线缆结合起来，通过系留线传输电能和信号，可24小时不间断实现空中悬停，具有空中长时间作业、数据传输带宽大的特点和优势。可以用于电力基建中，在实际使用过程中，由于存在风速的影响，因此，系留线与电源系统之间并非直线，而是在空中呈抛物线的状态，当风速降低时，原先放出的系留线如果没有及时收回则可能会出现系留线与架空线接触导致短接的情况，当风速增加时，如果没有及时的放出系留线，则会导致系留线绷紧影响无人机的作业姿态。

技术实现思路

1、本发明的主要目的为提供一种系留无人机的系留方法、系统，有效解决了因环境变化导致的系留线收放问题。

2、为实现上述目的，本发明提供了一种系留无人机的系留方法，应用于系留电源系统，所述系留电源系统包括无人机、系留线、伺服电机和处理器，所述系留线的一端与无人机连接，所述系留线的另一端与伺服电机连接，所述无人机上安装有摄像头，所述伺服电机上设置有多个风速仪，包括以下步骤：

3、通过多个风速仪对地面风速进行实时检测，得到地面的风速；

4、判断所述地面的风速是否发生变化，若所述地面的风速发生变化，则通过摄像头对所述系留线进行拍摄，得到系留线的第一画面，并将所述系留线的第一画面输入处理器内进行系留线的收放速度计算，得到系留线的收放速度；其中，伺服电机基于所述收放速度对系留线进行收放；

5、利用摄像头，采集收放系留线的第二画面；

6、对所述第二画面进行波动分析，得到波动分析结果，基于所述波动分析结果执行相对应的策略。

7、作为本发明进一步的方案，所述通过多个风速仪对地面风速进行实时检测，得到地面的风速，包括：

8、通过多个风速仪对地面风速进行实时检测，得到风速监控数据；

9、将所述风速监控数据输入预置的人工智能算法内对风速进行分析，得到风速的初步分析结果；其中，所述风速的初步分析结果包括地面风速、高空风速以及风向的变化趋势；

10、基于所述风速的初步分析结果得到地面的风速。

11、作为本发明进一步的方案，判断所述地面的风速是否发生变化；若所述地面的风速发生变化，则通过摄像头对所述系留线进行拍摄，得到系留线的第一画面，并将所述系留线的第一画面输入处理器内进行系留线的收放速度计算，得到系留线的收放速度，包括：

12、判断所述地面的风速是否发生变化；

13、若所述风速增加，利用所述无人机上的摄像头对所述系留线进行拍摄，得到系留线的第一画面；

14、通过处理器对第一画面内的系留线进行速度特征提取，得到系留线的速度特征参数；

15、对所述系留线的速度特征参数进行计算，得到系留线的放线速度；

16、采用以下公式计算所述系留线的放线速度：

17、d2=（h/50）*d1

18、其中，所述d2是系留线的放线速度，h是当前无人机的高度，d1是伺服电机内的卷筒在无风状态下的放线速度。

19、作为本发明进一步的方案，所述判断所述地面的风速是否发生变化；若所述地面的风速发生变化，则通过摄像头对所述系留线进行拍摄，得到系留线的第一画面，并将所述系留线的第一画面输入处理器内进行系留线的收放速度计算，得到系留线的收放速度，包括：

20、判断所述地面的风速是否发生变化；

21、若所述风速减少，利用所述无人机上的摄像头对所述系留线进行拍摄，得到系留线的第一画面；

22、通过处理器对第一画面内的系留线进行速度特征提取，得到系留线的速度特征参数；

23、对所述系留线的速度特征参数进行计算，得到系留线的收线速度；

24、采用以下公式计算所述系留线的收线速度：

25、d4=（h/50）*d3

26、其中，所述d4是系留线的收线速度，h是当前无人机的高度，d3是伺服电机内的卷筒在无风状态下的收线速度。

27、作为本发明进一步的方案，所述伺服电机上设置有卷筒，所述系留线的另一端与卷筒连接；其中，所述利用摄像头，采集收放系留线的第二画面，包括：

28、通过摄像头，采集卷筒对系留线的收放画面，得到系留线的收线/放线的画面；

29、对所述速度画面中系留线的收线/放线在收放过程中的动态变化进行实时监控，得到实时监控画面；

30、通过预置的机器学习算法对所述实时监控画面进行自动识别，得到识别

31、画面；其中，所述识别画面包括系留线的运动状态、弯曲程度及系留线的缠绕程度；

32、基于所述识别画面，构建系留线的三维动态模型；其中，所述三维动态模型用于对系留线进行系留线收放速度和系留线的收放角度的分析；

33、对所述系留线的三维动态模型进行渲染，得到第二画面。

34、作为本发明进一步的方案，所述对所述第二画面进行波动分析，得到波动分析结果，基于所述波动分析结果执行相对应的策略，包括：

35、对所述第二画面中的系留线进行波动特征提取，得到系留线波动特征参数；

36、基于所述系留线波动特征参数对所述第二画面中的系留线进行时间波动分析，得到波动分析结果；

37、对所述波动分析结果进行波动判断，若所述第二画面中的系留线不发生波动，则对所述系留线继续收线/放线；

38、若所述第二画面中的系留线发生波动，则锁止所述电源系统使得伺服电机内的卷筒停止对系留线进行收放。

39、作为本发明进一步的方案，对所述第二画面中的系留线进行波动分析，得到波动分析结果，包括：

40、采用预置的波动函数对所述第二画面中的系留线进行波动分析，得到分析结果；

41、其中，预置的波动函数公式是：

42、

43、其中，所述是波动函数，表示在时间t和位置x 处系留线的位移的物理量，是系留线的振幅系数，表示波动的最大幅度，是衰减系数，表示系留线波动随位置x的衰减程度，w是系留线的角频率，与波动在时间上的周期性有关，是时间变量，是位置变量，表示沿系留线的位置，是系留线初始相位，决定了波动在t = 0时的起始状态，是积分项前的系数，表示积分项在总波动中的比重，是积分项中的衰减系数，表示积分项随时间衰减的快慢，是积分项中的频率系数，与积分项的周期性有关，是积分变量，用于积分表达式。。

44、本发明还提供了一种系留无人机的系留系统，应用于系留电源系统，所述系留电源系统包括无人机、系留线、伺服电机和处理器，所述系留线的一端与无人机连接，所述系留线的另一端与伺服电机连接，所述无人机上安装有摄像头，所述伺服电机上设置有多个风速仪，包括：

45、检测模块，用于通过多个风速仪对地面风速进行实时检测，得到地面的风速；

46、判断模块，用于判断所述地面的风速是否发生变化，若所述地面的风速发生变化，则通过摄像头对所述系留线进行拍摄，得到系留线的第一画面，并将所述系留线的第一画面输入处理器内进行系留线的收放速度计算，得到系留线的收放速度；其中，伺服电机基于所述收放速度对系留线进行收放；

47、采集模块，用于利用摄像头，采集收放系留线的第二画面；

48、分析模块，用于对所述第二画面进行波动分析，得到波动分析结果，基于所述波动分析结果执行相对应的策略。

49、本发明提供了一种系留无人机的系留方法、系统，包括以下步骤：通过风速仪对地面风进行实时检测，得到地面的风速；并判断所述地面的风速是否发生变化；若所述地面的风速发生变化，则通过摄像头对所述系留线进行拍摄，得到系留线的第一画面；将所述系留线的第一画面输入处理器内进行系留线的收放速度计算，得到系留线的收放速度；利用摄像头，采集伺服电机对卷筒内的系留线进行收放的第二画面；对所述第二画面进行波动分析，得到波动分析结果，基于所述波动分析结果执行相对应的策略;通过在系统中集成风速仪，可以实时监测地面风速的变化。当检测到风速变化时，通过摄像头实时拍摄系留线状态，并通过处理器分析系留线的收放速度以及杂乱度。接着，通过采集伺服电机收放系留线的画面，进行波动分析，并基于分析结果执行相应的策略，通过引入实时风速监测、系留线状态智能分析与自动调节等技术手段，有效解决了因环境变化导致的系留线收放问题，实现了无人机操作的高稳定性和安全性，具有广泛的应用前景。