输电线路无人机巡检避障系统与方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及无人机巡检技术领域，特别是涉及输电线路无人机巡检避障系统与方法。
【背景技术】
[0002]架空输电线路巡检是电网公司日常维护的基本工作，巡检方式可分为人工巡检、有直升机人巡检以及无人机巡检。尽管人工巡检是最传统的巡检方式，但效率较低且受气候地理环境制约。随着航空、电子科学技术领域的发展，直升机/无人机电力巡检方式正被广泛的研究与应用，尤其无人机巡检因安全高效特性，具有越来越大的应用价值。
[0003]输电线路多分布远离城镇的山区，地形复杂、树木繁多，这些因素都对无人机飞行造成安全隐患。架空输电线路巡检过程中无人机会根据预先设定的航线飞行，缺少人为干预，若不能对未知障碍物进行规避就会发生碰撞，将会造成重大的经济财产损失。
【发明内容】
[0004]基于此，有必要针对现有输电线路无人机巡检系统无法针对未知障碍物进行避障，存在较大安全隐患的问题，提供一种输电线路无人机巡检避障系统与方法，实现输电线路无人机巡检过程中对未知障碍物有效避障。
[0005]—种输电线路无人机巡检避障系统，包括相互连接的环境感知模块和避障主控终端；
[0006]环境感知模块实时获取无人机周围的环境信息数据，并将环境信息数据发送至避障主控终端，避障主控终端对环境信息数据进行融合处理，根据融合处理后的数据和预设无人机航迹规划进行SLAM (simultaneous localizat1n and mapping，定位与地图构建)运算，根据SLAM运算结果与预设无人机航迹规划更新无人机航迹规划，其中，环境信息数据包括障碍物位置信息数据。
[0007]一种输电线路无人机巡检避障方法，包括步骤:
[0008]实时获取无人机周围的环境信息数据，其中，环境信息数据包括障碍物位置信息数据；
[0009]对环境信息数据进行融合处理，获得融合处理数据；
[0010]根据融合处理后的数据进行SLAM运算，获得SLAM运算结果；
[0011 ] 根据SLAM运算结果与预设无人机航迹规划更新无人机航迹规划。
[0012]本发明输电线路无人机巡检避障系统，包括相互连接的环境感知模块和避障主控终端，环境感知模块实时获取无人机周围的环境信息数据，并将环境信息数据发送至避障主控终端，避障主控终端对环境信息数据进行融合处理，根据融合处理后的数据进行SLAM运算，根据SLAM运算结果与预设无人机航迹规划更新无人机航迹规划。整个系统，能够感知无人机周围障碍物位置，根据融合处理后的数据进行SLAM运算，根据SLAM运算结果与预设无人机航迹规划更新无人机航迹规划，能够有效针对未知障碍物进行避障。
[0013]另外，本发明还提供一种输电线路无人机巡检避障方法，实时获取无人机周围的环境信息数据，对环境信息数据进行融合处理，获得融合处理数据，根据融合处理后的数据进行SLAM运算，获得SLAM运算结果，根据SLAM运算结果与预设无人机航迹规划更新无人机航迹规划。整个过程中，获取无人机周围障碍物位置，根据融合处理后的数据进行SLAM运算，根据SLAM运算结果与预设无人机航迹规划更新无人机航迹规划，能够有效针对未知障碍物进行避障。
【附图说明】
[0014]图1为输电线路无人机巡检避障系统第一个实施例的结构示意图；
[0015]图2为输电线路无人机巡检避障系统第二个实施例的结构示意图；
[0016]图3为输电线路无人机巡检避障方法第一个实施例的流程示意图；
[0017]图4为输电线路无人机巡检避障方法第二个实施例的流程示意图。
【具体实施方式】
[0018]如图1所示，一种输电线路无人机巡检避障系统，包括相互连接的环境感知模块100和避障主控终端200 ；
[0019]环境感知模块100实时获取无人机周围的环境信息数据，并将环境信息数据发送至避障主控终端200，避障主控终端200对环境信息数据进行融合处理，根据融合处理后的数据进行SLAM运算，根据SLAM运算结果与预设无人机航迹规划更新无人机航迹规划，其中，环境信息数据包括障碍物位置信息数据。
[0020]环境感知模块100用于实时获取无人机周围的环境信息数据，具体来说，环境感知模块100内置有多种传感器，其采集的环境信息数据中包括障碍物位置信息数据，对于障碍物位置信息数据采集可以使用雷达设备实现定位，例如可以使用激光雷达、超声波雷达等，采用多种雷达设备能够有效克服地形与环境气候对定位精度带来的影响。环境感知模块100还可以内置视觉传感器，例如摄像头等，采集无人机航迹规划周围的环境图像。预设无人机航迹规划是根据需巡检的输电线路预先设定的航行轨迹，此航行轨迹可以采用现有计算机软件处理获得。SLAM指机器人在未知环境中从一个未知位置开始移动，在移动过程中根据位置估计和地图进行自身定位，同时在自身定位的基础上建造增量式地图，实现机器人的自主定位和导航。
[0021]避障主控终端200对环境信息数据进行融合处理具体可以为:对环境信息数据包进行解包处理，并根据各传感器的自身特点进行数据融合，扫描区域匹配。
[0022]本发明输电线路无人机巡检避障系统，包括相互连接的环境感知模块100和避障主控终端200，环境感知模块100实时获取无人机周围的环境信息数据，并将环境信息数据发送至避障主控终端200，避障主控终端200对环境信息数据进行融合处理，根据融合处理后的数据进行SLAM运算，根据SLAM运算结果与预设无人机航迹规划更新无人机航迹规划。整个系统，能够感知无人机周围障碍物位置，根据融合处理后的数据进行SLAM运算，根据SLAM运算结果与预设无人机航迹规划更新无人机航迹规划，能够有效针对未知障碍物进行避障。
[0023]在其中一个实施例中，环境感知模块100内置有多种类型的传感器，多种类型的传感器包括激光雷达、超声波雷达以及视觉传感器。
[0024]在其中一个实施例中，环境感知模块100包括传感器间距调节计算装置，传感器间距调节计算装置用于计算多种类型的传感器中各个传感器之间的距离，避免多种类型的传感器中各个传感器相互干扰。
[0025]在环境感知模块100内设置有多种类型的传感器，例如激光雷达、超声波雷达以及视觉传感器，这些传感器能够准确采集无人机周围的环境信息数据。由于无人机尺寸、夕卜形不相同，为了避免多种类型传感器之间相互干扰，在本实施例中还增设传感器间距调节计算装置，计算环境感知模块100内各个传感器之间的间距，避免多种类型的传感器中各个传感器相互干扰，实现人机周围的环境信息数据准确、高效采集。
[0026]在其中一个实施例中，避障主控终端200具体用于对环境信息数据进行融合处理，根据融合处理后的数据进行SLAM三维重建，获得三维重建地图，在三维重建地图中定位无人机自身位置与无人机周围故障物位置，实时计算无人机自身位置与所述无人机周围障碍物的距离，根据预设无人机航迹规划判断当无人机自身位置与无人机周围障碍物的距离小于预设安全距离时，更新无人机航迹规划。更新无人机航迹规划具体可以采用人工势场法进行路径规划，实现对障碍物的规避以及最优路径规划，更新无人机航迹规划，将更新后的无人机航迹规划注入无人机的飞控系统，飞控系统对更新后的无人机航迹规划进行响应，成功避障。
[0027]具体来说，避障主控终端200实现其主要功能包括以下几个阶段:
[0028]阶段一:对环境信息数据进行数据解析，对解析之后的数据进行融合，增加数据点的云密度。
[0029]阶段二:避障主控终端200对环境信息点云数据进行三维重建。
[0030]阶段三:三维重建过程中实现对无人机在三维建模空间内的自身位置定位。
[0031]阶段四:实时计算无人机自身位置与所述无人机周围障碍物的距离。
[0032]阶段五:根据预设无人机航迹规划判断当无人机自身位置与无人机周围障碍物的距离小于预设安全距离时，更新无人机航迹规划。
[0033]在其中一个实施例中，避障主控终端200包括相互连接的ARM(Advanced RISCMachines，精简指令集计算机微处理器)芯片、DSP(Digital Signal Processing，数字信号处理)芯片以及FPGA(Field Programmable Gate Array，现场可编程逻辑门阵列)芯片。
[0