一种无人机自主巡检识别方法及系统与流程

本发明属于电力巡检，尤其涉及一种无人机自主巡检识别方法及系统。

背景技术：

1、本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

2、目前，现有技术在无人机的路径规划方面进行了大量的研究工作，无人机巡检的路径规划问题本质是一个大型旅行商(tsp)问题，然而，现有无人机的路径规划的方法更多的是考虑起点与终点间基于避让障碍点后的最优路线，并没有涉及对单个输电杆塔进行精细化巡检的路径规划。

3、而现有的无人机对输电杆塔进行精细化巡检，是按照输电杆塔上人工设置的巡检点，围绕着输电杆塔进行360度环绕飞行，但是，由于输电杆塔容易处在山区大落差环境、狭窄环境以及植被丰富环境，无人机如果依旧按照巡检点进行巡检，容易出现碰撞损坏的情况，并且由于植被容易受风等因素的影响发生晃动，对于无人机的行驶也会造成较大的影响，而如果采用人工操作无人机进行精细化巡检，对于人员的操作水平有较高要求。

4、由此，发明人发现，现有的无人机自动巡检方案，无法做到对于复杂环境自动精细化巡检，无法有效地规划出精细化巡检的可行路线，很难满足复杂地形的精细化巡检 。

技术实现思路

1、为克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种无人机自主巡检识别方法及系统。

2、为实现上述目的，本发明的一个或多个实施例提供了如下技术方案：

3、本发明第一方面提供了一种无人机自主巡检识别方法，包括：

4、利用巡检相机判断障碍物类型，若为静态障碍物，则通过双目相机获取输电杆塔周围场景，确定障碍物与输电杆塔距离；基于障碍物与输电杆塔建立导航地图，规划全局路径以及关键点；

5、若为动态障碍物，则将采用改进的人工势场法规划规避路径。

6、进一步地，对输电杆塔周围场景进行实时三维点云重构；分离障碍物点云、输电杆塔点云和地面点云；对障碍物进行测宽和测高；利用宽高阈值区分障碍物和输电杆塔，确定障碍物与输电杆塔距离。

7、进一步地，所述基于障碍物点云和输电杆塔点云建立导航地图，规划全局路径以及关键点，具体为：

8、通过选取搜索点得到路径节点，得到规划后的全局路径及路径上的关键点信息，其中关键点包括起点、终点及路径中的必要转折点。

9、进一步地，所述起点、终点均为输电杆塔的最高点。

10、进一步地，所述路径中的必要转折点，具体为：当障碍物某处与输电杆塔距离小于无人机最小通过距离，即标记为必要转折点。

11、进一步地，所述改进的人工势场法，具体为：

12、当障碍物速度与无人机速度方向成锐角时,f1为斥力方向, 新增斥力f2为f向量和斥力f1向量的合向量方向, 其中f向量方向与-v方向相同, 大小与f1相等；

13、当障碍物速度与无人机速度方向成钝角时,f1为斥力方向, 新增斥力f2方向为垂直斥力f1方向, 大小与f1相等。

14、一种无人机自主巡检识别系统，包括：

15、巡检单元，被配置为：利用巡检相机判断障碍物类型；若为静态障碍物，则采用双目相近单元和路径规划单元，若为动态障碍物，则采用避障单元；

16、双目相机单元，被配置为：通过双目相机获取输电杆塔周围场景，确定障碍物与输电杆塔距离；

17、路径规划单元，被配置为：基于障碍物与输电杆塔建立导航地图，规划全局路径以及关键点；

18、避障单元，被配置为：无人机遇到障碍物时将斥力分为两部分；规划规避路径。

19、进一步地， 所述双目相机单元，具体为：对输电杆塔周围场景进行实时三维点云重构；分离障碍物点云、输电杆塔点云和地面点云；对障碍物进行测宽和测高；利用宽高阈值区分障碍物和输电杆塔，确定障碍物与输电杆塔距离。

20、进一步地，所述路径规划单元，具体为：

21、基于障碍物点云和输电杆塔点云建立导航地图，

22、通过选取搜索点得到路径节点，得到规划后的全局路径及路径上的关键点信息，其中关键点包括起点、终点及路径中的必要转折点。

23、进一步地，所述避障单元，具体为：当无人机遇到障碍物时将斥力分为两部分:

24、当障碍物速度与无人机速度方向成锐角时,f1为斥力方向, 新增斥力f2为f向量和斥力f1向量的合向量方向, 其中f向量方向与-v方向相同, 大小与f1相等；

25、当障碍物速度与无人机速度方向成钝角时,f1为斥力方向, 新增斥力f2方向为垂直斥力f1方向, 大小与f1相等。

26、以上一个或多个技术方案存在以下有益效果：

27、1、本发明针对静态障碍物，采用三维点云重构的方式，将输电杆塔点云和障碍物点云区别开，利用选取搜索点得到路径节点，得到规划后的全局路径及路径上的关键点信息，解决了在精细化巡检时，面对障碍物无法有效地规划出精细化巡检的可行路线。

28、2、本发明针对动态障碍物，采用改进的人工势场法，根据障碍物斥力，将障碍物速度与无人机速度方向分成具体两种情况，针对两种情况，规划避障路径，可以使无人机恰好在移动目标后方进行障碍规避, 达到减小规避路径的目的，且由于新增斥力的影响, 减小了无人机陷入局部极小值点的可能性。避免由于大树等较高植被受到风的影响左右晃动，使得其影响无人机巡检的问题出现。

29、本发明附加方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

技术特征：

1.一种无人机自主巡检识别方法，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的一种无人机自主巡检识别方法，其特征在于，所述通过双目相机获取输电杆塔周围场景，确定障碍物与输电杆塔距离，具体为：对输电杆塔周围场景进行实时三维点云重构；分离障碍物点云、输电杆塔点云和地面点云；对障碍物进行测宽和测高；利用宽高阈值区分障碍物和输电杆塔，确定障碍物与输电杆塔距离。

3.如权利要求1所述的一种无人机自主巡检识别方法，其特征在于， 所述基于障碍物点云和输电杆塔点云建立导航地图，规划全局路径以及关键点，具体为：

4.如权利要求3所述的一种无人机自主巡检识别方法，其特征在于，所述起点、终点均为输电杆塔的最高点。

5.如权利要求3所述的一种无人机自主巡检识别方法，其特征在于，所述路径中的必要转折点，具体为：当障碍物某处与输电杆塔距离小于无人机最小通过距离，即标记为必要转折点。

6.如权利要求1所述的一种无人机自主巡检识别方法，其特征在于，所述改进的人工势场法，具体为：

7.一种无人机自主巡检识别系统，其特征在于，包括：

8.如权利要求7所述的一种无人机自主巡检识别系统，其特征在于，所述双目相机单元，具体为：对输电杆塔周围场景进行实时三维点云重构；分离障碍物点云、输电杆塔点云和地面点云；对障碍物进行测宽和测高；利用宽高阈值区分障碍物和输电杆塔，确定障碍物与输电杆塔距离。

9.如权利要求7所述的一种无人机自主巡检识别系统，其特征在于，所述路径规划单元，具体为：

10.如权利要求7所述的一种无人机自主巡检识别系统，其特征在于，所述避障单元，被配置为：若为动态障碍物，则将采用改进的人工势场法规划规避路径；其中，所述改进的人工势场法，具体为：

技术总结本发明属于电力巡检技术领域，提出了一种无人机自主巡检识别方法及系统，包括：利用巡检相机判断障碍物类型，若为静态障碍物，则通过双目相机获取输电杆塔周围场景，确定障碍物与输电杆塔距离；基于障碍物与输电杆塔建立导航地图，规划全局路径以及关键点；若为动态障碍物，则将采用改进的人工势场法规划规避路径；本发明解决了现有的无人机自动巡检方案，无法做到对于复杂环境自动精细化巡检，无法有效地规划出精细化巡检的可行路线，很难满足复杂地形的精细化巡检的问题。技术研发人员：张磊,顾牛,张义旭,蒋雪宁,王鹏,候良肖,胡芮嘉,张峰,王莎莉,王伦受保护的技术使用者：国网山东省电力公司邹城市供电公司技术研发日：技术公布日：2024/7/15