电力杆塔巡检无人机防失控方法及其系统与流程

[0001]
本发明涉及电网巡检技术领域，特别是涉及一种电力杆塔巡检无人机防失控方法及其系统。


背景技术：

[0002]
随着无人机技术的发展，在不同领域展现了不可替代的作用，已经成为电力、国防、经济等领域的重要装备。而无人机自动驾驶仪是无人机系统的核心关键技术，具有导航、制导与控制功能。目前，现有无人机自驾仪导航系统大多依赖于惯性/卫星/地磁的组合导航方式。无人机采用卫星、地磁等导航方式在某些场景极易受到电磁干扰，尤其是电力巡检无人机，将严重干扰到无人机导航系统，对无人机及其周围环境、人员造成极大安全隐患。而惯性导航有很强的自主性，但长时间使用具有较大的累计误差，难以适应无人机长航时的需求，需借助外部导航信息及时进行修正。
[0003]
针对上述各种导航方式存在的问题，亟需提供一种新型的电力杆塔巡检无人机防失控方法及其系统来解决上述问题。


技术实现要素：

[0004]
本发明所要解决的技术问题是提供一种电力杆塔巡检无人机防失控方法及其系统，能够提高无人机导航系统的精度和抗干扰能力。
[0005]
为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种电力杆塔巡检无人机防失控方法，包括以下步骤：
[0006]
s1：获取巡检无人机在飞行过程中的gps定位初始位置、gps飞行实时位置；
[0007]
s2：根据无人机惯导系统测得的飞行加速度，计算巡检无人机的位置；
[0008]
s3：利用步骤s1获得的gps定位初始位置、gps飞行实时位置及步骤s2得到的无人机的位置，判断巡检无人机是否受到外来干扰；
[0009]
s4：巡检无人机不受干扰时启动gps模式，受干扰时启动惯导模式，在飞行过程中，实时重复步骤s1至s3，直至结束飞行。
[0010]
在本发明一个较佳实施例中，在步骤s2中，巡检无人机的位置的计算公式如下：
[0011][0012][0013]
其中，表示惯导系统测得巡检无人机的飞行加速度，表示惯导系统测得巡检无人机的飞行速度，表示惯导系统测得巡检无人机的飞行位移，表示惯导系统测得巡检无人机实时位置上一时刻的飞行位移，i＝1，2，3
……
。
[0014]
在本发明一个较佳实施例中，在步骤s3中，判断巡检无人机是否受到外来干扰是根据以下公式进行判断：
[0015][0016]
其中，为某一时刻巡检无人机的gps定位位置，即gps飞行实时位置；为下一时刻巡检无人机的gps定位位置；为某一时刻惯导系统测得巡检无人机的位置，为下一时刻惯导系统测得巡检无人机的位置，α为阈值；
[0017]
当时，巡检无人机处于干扰区域，即受到外来干扰；
[0018]
当时，巡检无人机处于非干扰区域，即未受到外来干扰。
[0019]
在本发明一个较佳实施例中，
[0020]
步骤s4的具体步骤包括：
[0021]
s401：当巡检无人机受到外来干扰时，设置j＝0，启动惯导模式飞行，j表示巡检无人机连续稳定状态的计数值；
[0022]
s402：实时判断巡检无人机是否受到外来干扰；若判断当前时刻巡检无人机受到外来干扰，则返回步骤s401；
[0023]
s403：若判断当前时刻巡检无人机未受到外来干扰，则设置j＝j+1，飞行以0.2m为基数的整数倍距离后，判断是否满足条件且j≥2；
[0024]
其中为某一时刻巡检无人机的gps定位位置，即gps飞行实时位置；为下一时刻巡检无人机的gps定位位置；为某一时刻惯导系统测得巡检无人机的位置，为下一时刻惯导系统测得巡检无人机的位置，α为阈值；
[0025]
s404：若满足上述条件，巡检无人机则转为gps模式正常飞行，并判断是否继续飞行；
[0026]
若不满足上述条件，巡检无人机则继续使用惯导模式飞行，直至恢复正常飞行。
[0027]
进一步的，α的大小为10-30米范围内的任一数值。
[0028]
为解决上述技术问题，本发明采用的另一个技术方案是：提供一种电力杆塔巡检无人机防失控系统，包括：
[0029]
无人机位置获取模块，用于获取巡检无人机在飞行过程中的gps定位初始位置、gps飞行实时位置，以及根据无人机惯导系统测得的飞行加速度，计算巡检无人机的位置；
[0030]
外来干扰判断模块，用于根据所述无人机位置获取模块获得的gps定位初始位置、gps飞行实时位置及无人机的位置，判断巡检无人机是否受到外来干扰；
[0031]
模式飞行模块，用于根据所述外来干扰判断模块判断的结果启动gps模式或惯导模式飞行。
[0032]
在本发明一个较佳实施例中，所述无人机位置获取模块计算无人机位置的计算公式如下：
[0033][0034]
[0035]
其中，表示惯导系统测得巡检无人机的飞行加速度，表示惯导系统测得巡检无人机的飞行速度，表示惯导系统测得巡检无人机的飞行位移，表示惯导系统测得巡检无人机实时位置上一时刻的飞行位移，i＝1，2，3
……
。
[0036]
在本发明一个较佳实施例中，所述外来干扰判断模块判断巡检无人机是否受到外来干扰是根据以下公式进行判断：
[0037][0038]
其中，为某一时刻巡检无人机的gps定位位置，即gps飞行实时位置；为下一时刻巡检无人机的gps定位位置；为某一时刻惯导系统测得巡检无人机的位置，为下一时刻惯导系统测得巡检无人机的位置，α为阈值；
[0039]
当时，巡检无人机处于干扰区域，受到干扰；
[0040]
当时，巡检无人机处于非干扰区域，未受到干扰。
[0041]
在本发明一个较佳实施例中，所述模式飞行模块启动gps模式或惯导模式飞行的具体判断步骤包括：
[0042]
s401：当巡检无人机受到外来干扰时，设置j＝0，启动惯导模式飞行，j表示巡检无人机连续稳定状态的计数值；
[0043]
s402：实时判断巡检无人机是否受到外来干扰；若判断当前时刻巡检无人机受到外来干扰，则返回步骤s401；
[0044]
s403：若判断当前时刻巡检无人机未受到外来干扰，则设置j＝j+1，飞行以0.2m为基数的整数倍距离后，判断是否满足条件且j≥2；
[0045]
其中为某一时刻巡检无人机的gps定位位置，即gps飞行实时位置；为下一时刻巡检无人机的gps定位位置；为某一时刻惯导系统测得巡检无人机的位置，为下一时刻惯导系统测得巡检无人机的位置，α为阈值；
[0046]
s404：若满足上述条件，巡检无人机则转为gps模式正常飞行，并判断是否继续飞行；
[0047]
若不满足上述条件，巡检无人机则继续使用惯导模式飞行，直至恢复正常飞行。
[0048]
本发明还提供了一种包括如上所述电力杆塔巡检无人机防失控系统的无人机。
[0049]
本发明的有益效果是：本发明克服现有无人机导航系统容易受干扰的缺点，解决电力杆塔巡检无人机的自主导航问题，通过多源导航信息融合，引导无人机在电力杆塔巡检区域的安全飞行，提高无人机导航系统的精度和抗干扰能力。
附图说明
[0050]
图1是本发明电力杆塔巡检无人机防失控方法的流程图。
具体实施方式
[0051]
下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能
更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
[0052]
请参阅图1，本发明实施例包括：
[0053]
一种电力杆塔巡检无人机防失控方法，包括以下步骤：
[0054]
s1：获取巡检无人机在飞行过程中的gps定位初始位置、gps飞行实时位置；
[0055]
s2：根据无人机惯导系统测得的飞行加速度，计算巡检无人机的位置；计算公式如下：
[0056][0057][0058]
其中，表示惯导系统测得巡检无人机的飞行加速度，表示惯导系统测得巡检无人机的飞行速度，表示惯导系统测得巡检无人机的飞行位移，表示惯导系统测得巡检无人机实时位置上一时刻的飞行位移，i＝1，2，3
……
。
[0059]
s3：利用步骤s1获得的gps定位初始位置、gps飞行实时位置及步骤s2得到的无人机位置，判断巡检无人机是否受到外来干扰；判断依据为如下公式：
[0060][0061]
其中，为某一时刻巡检无人机的gps定位位置，即gps飞行实时位置；为下一时刻巡检无人机的gps定位位置；为某一时刻惯导系统测得巡检无人机的位置，为下一时刻惯导系统测得巡检无人机的位置，α为阈值，大小为10-30米范围内的任一数值；
[0062]
当时，巡检无人机处于干扰区域，即受到外来干扰；
[0063]
当时，巡检无人机处于非干扰区域，即未受到外来干扰。
[0064]
通过融合卫星导航信息与惯导导航信息，显著提高了巡检无人机的抗干扰能力。
[0065]
s4：巡检无人机不受干扰时启动gps模式飞行；受干扰时启动惯导模式飞行，在飞行过程中，实时重复步骤s1至s3，直至结束飞行。包括：
[0066]
当巡检无人机未受到外来干扰时，即巡检无人机处于安全飞行过程中时，判断巡检无人机是否继续飞行，若否则结束飞行，若是则实时重复步骤s1至s3，直至结束飞行。
[0067]
当巡检无人机受到外来干扰时，具体步骤包括：
[0068]
s401：当巡检无人机受到外来干扰时，设置j＝0，启动惯导模式飞行，j表示巡检无人机连续稳定状态的计数值；
[0069]
s402：实时判断巡检无人机是否受到外来干扰；若判断当前时刻巡检无人机受到外来干扰，则返回步骤s401；
[0070]
s403：若判断当前时刻巡检无人机未受到外来干扰，则设置j＝j+1，飞行以0.2m为基数的整数倍距离后，判断是否满足条件且j≥2；
[0071]
其中为某一时刻巡检无人机的gps定位位置，即gps飞行实时位置；为下一
时刻巡检无人机的gps定位位置；为某一时刻惯导系统测得巡检无人机的位置，为下一时刻惯导系统测得巡检无人机的位置，α为阈值；
[0072]
s404：若满足上述条件，巡检无人机则转为gps模式正常飞行，并判断是否继续飞行；
[0073]
若不满足上述条件，巡检无人机则继续使用惯导模式飞行，直至恢复正常飞行。
[0074]
本发明实施例还提供一种电力杆塔巡检无人机防失控系统，包括：
[0075]
无人机位置获取模块，用于获取巡检无人机在飞行过程中的gps定位初始位置、gps飞行实时位置，以及根据无人机惯导系统测得的飞行加速度，计算巡检无人机的位置；
[0076]
外来干扰判断模块，用于根据所述无人机位置获取模块获得的gps定位初始位置、gps飞行实时位置及无人机的位置，判断巡检无人机是否受到外来干扰；
[0077]
模式飞行模块，用于根据所述外来干扰判断模块判断的结果启动gps模式或惯导模式飞行。
[0078]
另外，本发明实施例还提供了一种包括如上所述电力杆塔巡检无人机防失控系统的无人机。
[0079]
通过实时监控巡检无人机的连续飞行状态，显著提高了巡检无人机的导航精度，引导无人机在电力杆塔巡检区域的安全飞行。
[0080]
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
[0081]
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
[0082]
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
[0083]
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
[0084]
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。