一种无人机巡线方法及系统技术方案

本发明专利技术提供了一种无人机巡线方法及系统，其中，该方法包括以下步骤：数据收集步骤，收集数据；面状区域生成步骤，生成面状区域对象；任务分区规划步骤，通过GIS缓冲区分析对DEM数据进行处理生成面状区域对象，然后根据无人机的高差阈值将面状区域对象划分成若干分区；航线数据生成步骤，初步航线数据顺次连接生成航线数据；巡线数据获取步骤，无人机沿航线数据所确定的路线飞行并采集巡线数据，巡线数据包括原始影像数据以及POS数据；线路缺陷自动分析步骤，自动生成电力线危险点解译结果。本发明专利技术实施例通过实现无人机巡线的任务区自动规划、线路缺陷自动分析实现了无人机的自动巡线。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及输电设备检测领域，具体而言，涉及一种无人机巡线方法及系统。
技术介绍
近年来，随着架空输电线路架设规模日益扩大，特别是超高压交直流线路，大多分布在远离城市和主要交通道路，线路走廊交叉跨越和周围地形环境也越来越复杂，同时，我国国民经济的持续快速发展对我国电力工业提出越来越高的要求。山区地带，地域气候差异大，多有微地形、微气象区，平原地区走廊环境复杂、交叉跨越等问题众多，为了保证输电线路的安全运行需要定期进行巡视，巡视方法一般采用人工巡视为主，直升机与无人机为辅。人工巡检方法需要近前目测、受主观性影响容易产生漏判误判；其劳动强度大、危险性大、耗费高，投入与产出不成正比；耗时长、效率低、易受地形限制，不能及时发现线路问题或者不能巡线部分线路，同时随着线路智能巡检技术的发展，人工巡线逐步走向辅助巡检补充手段。直升机巡线虽说可搭载可见光、激光雷达、红外线等拍摄设备，大大地扩大了线路巡检内容，但也存在一定的缺陷，比如：一、自动化程度较低，机上至少需要二人作业，一人操作巡检设备，一人目测线路设备、记录缺陷，易漏检；二、危险性高、操作难度大，机动性能没有固定翼无人机便捷；三、巡检成本高，主要体现在昂贵直升机费用上，致使直升机巡检的整体优势难以充分发挥和推广。整体来看固定翼无人机巡线方法机动灵活性强、作业效率高、工程成本低，但是就目前固定翼无人机巡线仍处于技术方案探索、作业模式推广、智能巡检实验等阶段，从无人机巡线任务规划到线路缺陷识别都需要很多的人工参与，即还没有实现无人机的自动巡线。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种无人机巡线方法及系统，能够实现无人机的自动巡线。第一方面，本专利技术实施例提供了一种无人机巡线方法，包括以下步骤：数据收集步骤，收集杆塔坐标数据和数字高程模型(DigitalElevationModel，简称DEM)数据；面状区域生成步骤，通过地理信息系统(GeographicInformationSystem，简称GIS)缓冲区生成沿杆塔顺次连线的面状区域对象；任务分区规划步骤，根据无人机的高差阈值与DEM数据将面状区域对象划分成若干分区，根据分区生成若干子分区，子分区内两端杆塔之间的杆塔到两端杆塔连线的距离小于设定阈值；航线数据生成步骤，根据子分区的航线数据生成航线数据；巡线数据获取步骤，无人机沿航线数据所确定的路线飞行并采集巡线数据，巡线数据包括由相机采集的原始影像数据以及由定位定向系统(PositionandOrientationSystem，简称POS)设备采集的POS数据；线路缺陷自动分析步骤，根据POS数据、原始影像数据的空三加密成果生成数字表面模型(DigitalSurfaceModel，缩写DSM)和数字正射影像图(DigitalOrthophotoMap，简称DOM)，根据空三加密成果与原始影像计算电力线坐标，然后根据电力线坐标与电力线三维模型参数构建电力线三维模型，若DSM中的点与电力线三维模型间的距离小于阈值，则判为危险点，然后融合DSM、DOM与危险点信息自动生成电力线危险点解译结果。实现了无人机巡线任务区的自动规划与线路缺陷的自动分析，进而实现了无人机自动巡线。结合第一方面，本专利技术实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，还包括线路缺陷目视解译分析步骤，将POS数据、原始影像数据和杆塔坐标数据融合生成解译影像数据，然后根据解译影像数据进行危险点识别并生成电力线危险点解译结果。结合第一方面及其第一种可能的实施方式，本专利技术实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，还包括展示步骤，将电力线危险点解译结果导入三维地理信息管理平台进行展示与处理。结合第一方面的第二种可能的实施方式，本专利技术实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，电力线坐标包括巡检线路坐标与交叉跨越线路坐标，根据电力线坐标与电力线三维模型提取巡检线路空间跨越信息。结合第一方面的第二种可能的实施方式，本专利技术实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，还包括飞行安全分析步骤，将航线数据、无人机转弯参数导入叠加由DEM数据的三维地理信息管理平台并设定模拟飞行轨迹，若飞行轨迹与沿线障碍物之间的距离小于设定阈值，则标识飞行轨迹中小于设定阈值的部分。用于模拟航线安全性的高低，位航线优化提供了数据支撑。第二方面，本专利技术实施例还提供一种无人机巡线系统，无人机与数据分析平台，数据分析平台包括数据收集模块、面状区域生成模块、任务分区规划模块、航线数据生成模块、巡线数据获取模块和线路缺陷自动分析模块；收集模块用于存放收集的杆塔坐标数据和DEM数据；面状区域生成模块用于通过GIS缓冲区生成沿杆塔顺次连线的面状区域对象；任务分区规划模块用于根据无人机的高差阈值与DEM数据将面状区域对象划分成若干分区，根据分区生成若干子分区，子分区内两端杆塔之间的杆塔到两端杆塔连线的距离小于设定阈值；航线数据生成模块用于根据子分区的航线数据生成航线数据；巡线数据获取模块用于获取无人机沿航线数据所确定的路线飞行并采集的巡线数据，巡线数据包括由相机采集的原始影像数据以及由POS设备采集的POS数据；线路缺陷自动分析模块根据POS数据、原始影像数据的空三加密成果生成DSM和DOM，根据空三加密成果与原始影像计算电力线坐标，然后根据电力线坐标与电力线三维模型参数构建电力线三维模型，若DSM中的点与电力线三维模型间的距离小于阈值，则判为危险点，然后融合DSM、DOM与危险点信息自动生成电力线危险点解译结果。结合第二方面，本专利技术实施例提供了第二方面的第一种可能的实施方式，其中，数据分析平台还包括线路缺陷目视解译分析模块，用于将POS数据、原始影像数据和杆塔坐标数据融合生成解译影像数据，然后根据解译影像数据进行危险点识别并生成电力线危险点解译结果。结合第二方面及其第一种可能的实施方式，本专利技术实施例提供了第二方面的第二种可能的实施方式，其中，还包括展示平台，展示平台为三维地理信息管理平台，用于展示与处理所导入的电力线危险点解译结果。实现解译成果的三维漫游、整体分布、局部细节等可视化展示；同时可基于线路区域、线路名称、线路等级、巡检时间、杆塔编号、缺陷/隐患类型、缺陷/隐患等关键属性信息对成果的查询、编辑、统计等操作，满足巡线数据统一管理应用需求。结合第二方面第二种可能的实施方式，本专利技术实施例提供了第二方面的第三种可能的实施方式，其中，线路缺陷自动分析模块还包括巡检线路空间跨越信息提取单元，用于根据电力线坐标与电力线三维模型提取巡检线路空间跨越信息。结合第二方面第二种可能的实施方式，本专利技术实施例提供了第二方面的第四种可能的实施方式，其中，数据分析平台还包括飞行安全分析模块，用于将航线数据、无人机转弯参数导入叠加由DEM数据的三维地理信息管理平台并设定模拟飞行轨迹，若飞行轨迹与沿线障碍物之间的距离小于设定阈值，则标识飞行轨迹中小于设定阈值的部分。本专利技术带来了以下有益效果：通过线路矢量数据、杆塔坐标数据与DEM数据生成任务分区，然后根据任务分区及其子分区生成航线数据，然后根据无人机获取的原始影像数据与POS数据生成DSM与DOM，然后基于原始影像与空三加密成果采集电力线坐标，最后通过电力线坐标与电力线三维模型构建电力线三维模本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种无人机巡线方法，其特征在于，包括以下步骤：数据收集步骤，收集杆塔坐标数据和DEM数据；面状区域生成步骤，通过GIS缓冲区生成沿杆塔顺次连线的面状区域对象；任务分区规划步骤，根据所述无人机的高差阈值与所述DEM数据将面状区域对象划分成若干分区，根据所述分区生成若干子分区，所述子分区内两端所述杆塔之间的所述杆塔到两端所述杆塔连线的距离小于设定阈值；航线数据生成步骤，根据所述子分区的航线数据生成航线数据；巡线数据获取步骤，所述无人机沿所述航线数据所确定的路线飞行并采集巡线数据，所述巡线数据包括由相机采集的原始影像数据以及由POS设备采集的POS数据；线路缺陷自动分析步骤，根据所述POS数据、原始影像数据的空三加密成果生成DSM和DOM，根据所述空三加密成果与原始影像提取电力线坐标，然后根据所述电力线坐标构建电力线三维模型，若所述DSM中的点与所述电力线三维模型间的距离小于阈值，则判为危险点，然后融合所述DSM、DOM与所述危险点数据自动生成电力线危险点解译结果。

【技术特征摘要】
1.一种无人机巡线方法，其特征在于，包括以下步骤：数据收集步骤，收集杆塔坐标数据和DEM数据；面状区域生成步骤，通过GIS缓冲区生成沿杆塔顺次连线的面状区域对象；任务分区规划步骤，根据所述无人机的高差阈值与所述DEM数据将面状区域对象划分成若干分区，根据所述分区生成若干子分区，所述子分区内两端所述杆塔之间的所述杆塔到两端所述杆塔连线的距离小于设定阈值；航线数据生成步骤，根据所述子分区的航线数据生成航线数据；巡线数据获取步骤，所述无人机沿所述航线数据所确定的路线飞行并采集巡线数据，所述巡线数据包括由相机采集的原始影像数据以及由POS设备采集的POS数据；线路缺陷自动分析步骤，根据所述POS数据、原始影像数据的空三加密成果生成DSM和DOM，根据所述空三加密成果与原始影像提取电力线坐标，然后根据所述电力线坐标构建电力线三维模型，若所述DSM中的点与所述电力线三维模型间的距离小于阈值，则判为危险点，然后融合所述DSM、DOM与所述危险点数据自动生成电力线危险点解译结果。2.根据权利要求1所述的无人机巡线方法，其特征在于，还包括线路缺陷目视解译分析步骤，将所述POS数据、原始影像数据和杆塔坐标数据融合生成解译影像数据，然后根据所述解译影像数据进行所述危险点识别并生成所述电力线危险点解译结果。3.根据权利要求1或2所述的无人机巡线方法，其特征在于，还包括展示步骤，将所述电力线危险点解译结果导入三维地理信息管理平台进行展示与处理。4.根据权利要求3所述的无人机巡线方法，其特征在于，所述电力线坐标包括巡检线路坐标与交叉跨越线路坐标，根据所述电力线坐标与所述电力线三维模型提取巡检线路空间跨越信息。5.根据权利要求3所述的无人机巡线方法，其特征在于，还包括飞行安全分析步骤，将所述航线数据、无人机转弯参数导入叠加由DEM数据的所述三维地理信息管理平台并设定模拟飞行轨迹，若所述飞行轨迹与沿线障碍物之间的距离小于设定阈值，则标识飞行轨迹中小于设定阈值的部分。6.一种无人机巡线系统，其特征在于，包括：无人机与数据分析平台，所述数据分析平台包括数据收集模块、面状区域生成模块、任务...

【专利技术属性】
技术研发人员：李英成，丁晓波，白洁，范凤云，周高伟，胡晨希，
申请(专利权)人：中测新图北京遥感技术有限责任公司，
类型：发明
国别省市：北京;11