机载电力激光雷达装置及系统的制作方法

1.本实用新型涉及激光雷达领域，具体涉及一种机载电力激光雷达装置及系统。


背景技术：

2.随着输电高压等级的不断提高，输电线路巡线作业的安全、稳定、高效运行越来越重要。输电线路跨区域分布，点多面广，所处地形复杂，自然环境恶劣，输电线路设备长期暴露在野外，受到持续的机械张力、雷击闪络、材料老化、覆冰以及人为因素的影响而产生倒塔、断股、磨损、腐蚀、舞动等现象，这些情况必须及时得到修复或更换。
3.传统的人工巡线方法不仅工作量大而且条件艰苦，特别是对山区和跨越大江大河的输电线路的巡查，以及在冰灾、水灾、地震、滑坡、夜晚期间巡线检查，所花时间长、人力成本高、困难大，某些线路区域和某些巡检项目人工巡查方法目前还难以完成。激光雷达系统的无人机输电线路运行环境监测系统是利用当今世界最先进的激光扫描技术、航空高精度测绘技术和先进无人机控制技术进行输电线路环境定量化测量和定性化分析预警的全新巡线系统，通过集成高精度、轻量化的激光雷达系统并利用大载荷、长航时、垂直起降无人机系统，可实现长输线路的高精度通道测量、线路杆塔的塔倾和沉降检测、线路垂弧预警及线路周围树木、山体、地质灾害对线路的威胁预警。可有效做到定量检测、提前预防，避免输电线路故障的发生，为线路的安全运行保驾护航。
4.现有技术中，机载电力激光雷达装置与无人机都包括了gnss(全球导航卫星系统)模块与采集模块，他们的功能作用都相同，虽然能够起到备份的作用，但极大地增加了无人机的载荷，进一步减少了无人机的巡航范围，并且增加了系统的复杂度。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的是提供一种机载电力激光雷达装置及系统，不再需要gnss模块与采集模块，能够极大地减轻无人机载荷，简化系统，降低成本。
6.本实用新型采取如下技术方案实现上述目的，机载电力激光雷达装置，由激光雷达、激光器、惯导imu(惯性测量单元)、相机以及天线组成，所述激光雷达、激光器、惯导imu、相机及天线的相对位置固定不变。
7.进一步的是，为了提高装置的灵活性，所述激光器、惯导imu、相机及天线分别与激光雷达固定连接。
8.进一步的是，为了提高装置的稳定性，所述激光器与激光雷达固定连接，惯导imu与激光器固定连接，相机与惯导imu固定连接，天线与惯导imu固定连接。
9.进一步的是，为了提高测量性能以及提高成像质量，所述激光器为机载激光扫描仪riegl vux-1lr，所述相机为索尼的a7r2。
10.机载电力激光雷达系统，包含如上述所述的任意一项机载电力激光雷达装置以及无人机，所述机载电力激光雷达装置的激光雷达与无人机固定电连接，激光器与无人机电连接，惯导 imu与无人机电连接，天线与无人机电连接。
11.进一步的是，为了提高无人机的信息处理能力，所述无人机包括gnss模块、pos系统(导航定位定向系统)以及采集系统，所述gnss模块与pos系统连接，pos系统与采集系统连接。
12.机载电力激光雷达装置还可以由激光雷达、激光器、惯导imu、相机、天线以及外壳组成，所述激光雷达、激光器、惯导imu、相机及天线固定在外壳上。
13.机载电力激光雷达系统，包含由激光雷达、激光器、惯导imu、相机、天线以及外壳组成的机载电力激光雷达装置以及无人机，所述机载电力激光雷达装置的外壳与无人机固定连接，激光雷达与无人机电连接，激光器与无人机电连接，惯导imu与无人机电连接，天线与无人机电连接。
14.进一步的是，为了提高无人机的信息处理能力，所述无人机包括gnss模块、pos系统(导航定位定向系统)以及采集系统，所述gnss模块与pos系统连接，pos系统与采集系统连接。
15.本实用新型的有益效果是，不再需要gnss模块与采集模块，极大地减轻了载荷，简化了设计难度，降低了成本。
附图说明
16.图1是本实用新型机载电力激光雷达装置的一种结构框图。
17.图2是本实用新型机载电力激光雷达装置的另一种结构框图。
18.图3是本实用新型的一种机载电力激光雷达系统结构框图。
具体实施方式
19.下面结合附图及实施例，详细描述本实用新型的技术方案。
20.本实用新型机载电力激光雷达装置，由激光雷达、激光器、惯导imu、相机以及天线组成，所述激光雷达、激光器、惯导imu、相机及天线的相对位置固定不变。其结构框图可以如图1，由激光雷达、激光器、惯导imu(惯性测量单元)、相机以及天线组成，所述激光器、惯导imu、相机及天线分别与激光雷达固定连接，提高了装置的灵活性。
21.本实用新型的结构框图还可以如图2，机载电力激光雷达装置，由激光雷达、激光器、惯导imu、相机以及天线组成，所述激光器与激光雷达固定连接，惯导imu与激光器固定连接，相机与惯导imu固定连接，天线与惯导imu固定连接，提高了装置的稳定性。
22.本实用新型机载电力激光雷达装置的结构不限于上述两种，只要满足激光雷达、激光器、惯导imu、相机及天线的相对位置固定不变即可，可以有多种方式。
23.机载电力激光雷达系统，可以包含如上述所述的任意一项机载电力激光雷达装置以及无人机，所述机载电力激光雷达装置的激光雷达与无人机固定电连接，激光器与无人机电连接，惯导imu与无人机电连接，天线与无人机电连接。
24.机载电力激光雷达装置，还可以由激光雷达、激光器、惯导imu、相机、天线以及外壳组成，所述激光雷达、激光器、惯导imu、相机及天线固定在外壳上，提高了集成度。
25.机载电力激光雷达系统，还可以包含由激光雷达、激光器、惯导imu、相机、天线以及外壳组成的机载电力激光雷达装置以及无人机，所述机载电力激光雷达装置的外壳与无人机固定连接，激光雷达与无人机电连接，激光器与无人机电连接，惯导imu与无人机电连
接，天线与无人机电连接。
26.本实用新型机载电力激光雷达系统的一种机载电力激光雷达系统结构框图，如图3，包括激光雷达、激光器、惯导imu、相机、天线以及无人机，所述激光器、惯导imu、相机及天线分别与激光雷达固定连接，激光雷达与无人机电连接。
27.无人机包括gnss模块、pos系统(导航定位定向系统)以及采集系统，所述gnss模块与pos系统连接，pos系统与采集系统连接，提高了无人机的信息处理能力。gnss模块用于全球定位导航，pos系统集惯性导航与卫星导航技术于一体，记录飞机飞行时空间位置及姿态信息，并采用多信息融合技术分别对pos系统进行实时与事后处理，获得高精度定位定向信息。
28.激光器为机载激光扫描仪riegl vux-1lr，riegl vux-1lr是一款轻便小巧得机载激光扫描仪，可以搭载在多种直升机，旋翼机和小型飞行器上，其优秀得测量性能和超高得系统集成度，可以轻松应对各种项目。riegl v ux-1lr的设计充分考虑了平台的特点，具体的约束和飞行特性，能以任意方向进行安装，以适应无人飞行器有限的空间。其低功耗的特点，使得整个设备仅需采用单一电源供电，从而大大减轻了整个系统的重量，满足了平台苛刻的载荷要求。测量过程中获取的数据都保存在v ux-1lr内置的240g固态硬盘上，并通过局域网tcp/ip(传输控制协议/网际协议)接口，提供实时的扫描线数据显示。riegl vux-1lr通过近红外激光束和快速线扫描实现了数据的高速获取。可实现高精度的激光测量，即使在大气条件不佳的情况下也可以获得高质量的测量结果，并且可识别多目标回波。rieglv ux-1lr采用超高速旋转镜扫描，产生完全线性、单向、平行的扫描线，进而获得均匀分布的点云数据。
29.激光器利用返回的脉冲，用于获取探测目标高分辨率的距离、坡度、粗糙度和反射率等信息。
30.相机为索尼的a7r2，能够提高成像质量，即使放大100％也能看清楚各种细节。用于获取探测目标的成像信息。
31.惯性导航，通过测量飞行器的加速度，并自动进行积分运算获得飞行器瞬时速度和瞬时位置数据的技术。组成惯性导航系统的设备都安装在运载体内，工作时不依赖外界信息也不向外界辐射能量不易受到干扰，是一种自主式导航系统。imu惯性测量单元，一个imu包含了三个单轴的加速度计和三个单轴的陀螺，加速度计检测物体在载体坐标系统独立三轴的加速度信号，而陀螺检测载体相对于导航坐标系的角速度信号，测量物体在三维空间中的角速度和加速度，并以此解算出物体的姿态。在导航中有着很重要的应用价值。为了提高可靠性，还可以为每个轴配备更多的传感器。一般而言imu要安装在被测物体的重心上。
32.imu大多用在需要进行运动控制的设备，如汽车和机器人上。也被用在需要用姿态进行精密位移推算的场合，如潜艇、飞机、导弹和航天器的惯性导航设备等。
33.机载电力激光雷达装置的天线与无人机上的天线共同作用，能够增益天线接收宽带，确保无人机能在全球各地接收稳定可靠的gnss卫星导航信号，提高了无人机在导航时的精确性。
34.激光雷达的作用是发射激光束探测目标的位置、速度、距离、角位置，测量目标反射率，散射截面和形状等。激光雷达与传统雷达相比，具有精确的时间分别率，精确的空间
分别率，超远的探测距离等优点。
35.本实用新型机载电力激光雷达装置及系统不再需要gnss模块与采集模块，而是与无人机共用无人机上的gnss模块以及采集系统，这样不仅实现了原来的功能，而且极大地减轻了无人机的载荷，能够极大地增加无人机巡航的范围，也简化了系统设计难度，降低了成本。