034]采用多种类型集成芯片架构能够有效提升避障主控终端200的数据处理能力和速度。其中，DPS主要完成三维建模及职能航迹规划算法，ARM主要实现主程序流程控制，FPGA实现数据处理，传输接口设置。避障主控终端200采用这种模式即能满足体积小、低功耗的要求，又能进行图像处理和复杂的算法运算，DSP采用高速数字信号处理能力芯片，满足对高点云密度数据的快速建模，ARM采用高速率芯片，满足避障系统的快速流程控制，FPGA采用高时钟速率，能够实现对数据的快速封装与传输。
[0035]如图2所示，在其中一个实施例中，输电线路无人机巡检避障系统还包括避障显示装置300，避障显示装置300与避障主控终端200连接，避障显示装置300用于显示无人机实际航迹以及障碍预警信息。
[0036]避障显示装置300显示无人机实际航迹以及障碍预警信息，避障显示装置300可以设置于地面，便于地面操作人员对无人机航迹规划实时了解。非必要的，避障显示装置300还可以将预设无人机航迹规划与无人机实时航迹一同显示，以使操作人员了解无人机航迹规划变化情况。避障显示装置300可以采用无线方式与避障主控终端200连接。
[0037]如图3所示，一种输电线路无人机巡检避障方法，包括步骤:
[0038]SlOO: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；
[0039]S200:对环境信息数据进行融合处理，获得融合处理数据；
[0040]S300:根据融合处理后的数据进行SLAM运算，获得SLAM运算结果；
[0041 ] S400: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。
[0042]本发明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。
[0043]在其中一个实施例中，根据融合处理后的数据进行SLAM运算的步骤具体包括:
[0044]根据融合处理数据进行SLAM三维重建，获得三维重建地图；
[0045]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；
[0046]实时计算所述无人机自身位置与所述无人机周围障碍物的距离。
[0047]在其中一个实施例中，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的步骤具体为:
[0048]根据预设无人机航迹规划判断当所述无人机自身位置与所述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。
[0049]预设安全距离是基于无人机应用环境和输电线路巡检需求预先设定的值，例如可以设定为30米、50米等。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。人工势场法进行路径规划的基本思想是将机器人在周围环境中的运动，设计成一种抽象的人造引力场中的运动，目标点对移动机器人产生〃引力〃，障碍物对移动机器人产生〃斥力〃，最后通过求合力来控制移动机器人的运动。
[0050]如图4所示，在其中一个实施例中，步骤S200之后还包括:
[0051]S220:对融合处理数据进行滤波处理。
[0052]对融合数据进行滤波处理，消除噪声数据，提高数据的准确度。具体来说，在这里的滤波方式可以采用卡尔曼滤波。
[0053]以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
【主权项】
1.一种输电线路无人机巡检避障系统，其特征在于，包括相互连接的环境感知模块和避障主控终端； 所述环境感知模块实时获取无人机周围的环境信息数据，并将所述环境信息数据发送至所述避障主控终端，所述避障主控终端对所述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，所述环境信息数据包括障碍物位置信息数据。2.根据权利要求1所述的输电线路无人机巡检避障系统，其特征在于，所述环境感知模块内置有多种类型的传感器，所述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。3.根据权利要求2所述的输电线路无人机巡检避障系统，其特征在于，所述环境感知模块包括传感器间距调节计算装置，所述传感器间距调节计算装置用于计算所述多种类型的传感器中各个传感器之间的距离，以避免所述多种类型的传感器中各个传感器相互干扰。4.根据权利要求1或2所述的输电线路无人机巡检避障系统，其特征在于，所述避障主控终端具体用于对所述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，在所述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，实时计算所述无人机自身位置与所述无人机周围障碍物的距离，根据所述预设无人机航迹规划判断当所述无人机自身位置与所述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。5.根据权利要求1或2所述的输电线路无人机巡检避障系统，其特征在于，所述避障主控终端包括相互连接的ARM芯片、DSP芯片以及FPGA芯片。6.根据权利要求1或2所述的输电线路无人机巡检避障系统，其特征在于，还包括避障显示装置，所述避障显示装置与所述避障主控终端连接，所述避障显示装置用于显示无人机实际航迹以及障碍预警信息。7.一种输电线路无人机巡检避障方法，其特征在于，包括步骤: 实时获取无人机周围的环境信息数据，其中，所述环境信息数据包括障碍物位置信息数据； 对所述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； 根据所述SLAM运算结果和预设无人机航迹规划更新无人机航迹规划。8.根据权利要求7所述的输电线路无人机巡检避障方法，其特征在于，所述根据融合处理后的数据进行SLAM运算，获得SLAM运算结果的步骤具体包括: 根据融合处理数据进行SLAM三维重建，获得三维重建地图； 在所述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； 实时计算所述无人机自身位置与所述无人机周围障碍物的距离。9.根据权利要求8所述的输电线路无人机巡检避障方法，其特征在于，所述根据所述SLAM运算结果和预设无人机航迹规划更新无人机航迹规划的步骤具体包括步骤: 根据所述预设无人机航迹规划判断当所述无人机自身位置与所述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。10.根据权利要求7或8或9所述的输电线路无人机巡检避障方法，其特征在于，所述对所述环境信息数据进行融合处理，获得融合处理数据的步骤之后还包括: 对所述融合处理数据进行滤波处理。
【专利摘要】本发明提供一种输电线路无人机巡检避障系统与方法，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。
【IPC分类】G05D1/02
【公开号】CN105159297
【申请号】CN201510579421
【发明人】张巍, 左鹏飞, 杨鹤猛, 吴新桥, 张贵峰, 陈晓, 陈艳芳, 赵克, 张拯宁, 罗敏, 李东武
【申请人】南方电网科学研究院有限责任公司, 中国南方电网有限责任公司电网技术研究中心, 天津航天中为数据系统科技有限公司
【公开日】2015年12月16日
【申请日】2015年9月11日