一种无人机巡检时光电吊舱选型方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种无人机巡检时光电吊舱选型方法及装置，方法包括：确定光电吊舱内部的光电传感器的类型是否适合无人机巡检架空输电线路任务；根据约翰逊法则确定光电传感器的分辨率；根据光电传感器的分辨率确定光电传感器的指标值，将光电传感器的指标值同光电传感器的焦距与像元尺寸之间的比值进行比较来判断光电吊舱是否适合无人机巡检架空输电线路任务要求；如果光电吊舱适合无人机巡检架空输电线路任务要求，则利用光电传感器的载荷参数获得第一稳定性理论值，并根据巡检任务对定位精度的要求确定第二稳定性理论值，如果光电吊舱的稳定性实际值均优于第一稳定性理论值、第二稳定性理论值，则确定光电吊舱适用于无人机巡检架空输电线路。

【技术实现步骤摘要】
一种无人机巡检时光电吊舱选型方法及装置
本专利技术涉及无人机巡检架空输电线路
，特别涉及一种无人机巡检时光电吊舱选型方法及装置。
技术介绍
随着我国架空输电线路的快速发展，常规的人工巡检方式已不能满足架空输电线路的巡检要求，以无人机平台为载体的巡检方式应运而生。采用无人机进行线路巡检时，常用的一种巡检手段是搭载光电吊舱进行可见光/红外成像。目前市场上光电吊舱种类繁多，吊舱内部集成可见光摄像机、可见光相机和红外热像仪的一种或几种，根据集成传感器种类的不同，可将光电吊舱分为单光吊舱、双光吊舱和三光吊舱。随着无人机挂载光电吊舱进行架空输电线路巡检的大范围推广应用以及吊舱技术的快速发展，越来越多的光电吊舱应用于电网输电线路巡检中。由于光电吊舱性能参数差异较大，如何从众多的产品中选择最适用的光电吊舱，最大程度的满足架空输电线路巡检需求已变的尤为重要。
技术实现思路
本专利技术实施例的主要目的在于提出一种无人机巡检时光电吊舱选型方法及装置，针对架空输电线路巡检任务的具体分析，确定光电吊舱需集成的光电传感器类型和光电传感器的分辨率，基于光电传感器的分辨率综合考虑光电传感器的指标以及光电吊舱整体稳定性要求来最终确定光电吊舱类型，解决了无人机巡检架空输电线路任务时选择合适的光电吊舱来满足巡检要求和巡检精度的问题。为实现上述目的，本专利技术实施例提供了一种无人机巡检时光电吊舱选型方法，包括：确定光电吊舱内部设置的光电传感器的类型是否适合无人机巡检架空输电线路任务；针对适合无人机巡检架空输电线路任务的光电吊舱内部设置的光电传感器，根据约翰逊法则，在不考虑目标本质和图像缺陷的情况下，用目标等效条纹的分辨力来确定所述光电传感器的分辨率；根据所述光电传感器的分辨率与已知所述光电传感器的识别距离之间的比值确定所述光电传感器的指标值，将所述光电传感器的指标值同所述光电传感器的焦距与像元尺寸之间的比值进行比较，根据比较结果判断所述光电吊舱是否适合无人机巡检架空输电线路任务要求；如果所述光电吊舱适合无人机巡检架空输电线路任务要求，则利用所述光电吊舱中的可见光摄像机的载荷参数计算获得所述光电吊舱的第一稳定性理论值，并根据无人机巡检任务对定位精度的要求确定所述光电吊舱的第二稳定性理论值，如果所述光电吊舱的稳定性实际值均优于所述第一稳定性理论值、第二稳定性理论值，则确定所述光电吊舱适用于无人机巡检架空输电线路。可选的，在本专利技术一实施例中，所述光电吊舱的第一稳定性理论值与所述光电吊舱中的可见光摄像机的载荷参数的关系表达式为：其中，ΔX：图像行方向的像素偏移数；ΔY：图像列方向的像素偏移数；KA：行方向单位角度内的像素点数，单位为/rad；KA＝NA/HFOV，NA：每行包含的像素数；HFOV：水平方向视场角；KE：列方向单位角度内的像素点数，单位为/rad；KE＝NE/VFOV，NE：每列包含的像素数；VFOV：垂直方向视场角；Xt和Yt：分别为可见光摄像机拍摄的视频中每一帧图像内的像素点坐标；ΔH和ΔP：瞄准线稳定精度，单位为rad；ΔR′：和ΔR相等的纯数字量，没有单位；ΔR：瞄准线稳定精度，单位为rad。可选的，在本专利技术一实施例中，所述光电吊舱的第二稳定性理论值与对应地定位精度的关系表达式为：式中，△α：吊舱俯仰稳定精度，单位rad；△β：吊舱方位稳定度，单位rad；△D：吊舱纵向定位精度，单位m；ΔD＝Htan(α+Δα)-Htanα；△C：吊舱横向定位精度，单位m；H：对地高度，单位m；α：吊舱俯仰角度，单位rad；β：吊舱方位角度，单位rad。可选的，在本专利技术一实施例中，所述根据比较结果判断所述光电吊舱是否适合无人机巡检架空输电线路任务要求的步骤包括：所述光电传感器的指标值小于等于所述光电传感器的焦距与像元尺寸之间的比值，则所述光电吊舱适合无人机巡检架空输电线路任务要求；否则，则所述光电吊舱不适合无人机巡检架空输电线路任务要求。对应地，为实现上述目的，本专利技术实施例还提供了一种无人机巡检时光电吊舱选型装置，包括：第一判定单元，用于确定光电吊舱内部设置的光电传感器的类型是否适合无人机巡检架空输电线路任务；光电传感器分辨率确定单元，用于针对适合无人机巡检架空输电线路任务的光电吊舱内部设置的光电传感器，根据约翰逊法则，在不考虑目标本质和图像缺陷的情况下，用目标等效条纹的分辨力来确定所述光电传感器的分辨率；第二判定单元，用于根据所述光电传感器的分辨率与已知所述光电传感器的识别距离之间的比值确定所述光电传感器的指标值，将所述光电传感器的指标值同所述光电传感器的焦距与像元尺寸之间的比值进行比较，根据比较结果判断所述光电吊舱是否适合无人机巡检架空输电线路任务要求；第三判定单元，用于如果所述光电吊舱适合无人机巡检架空输电线路任务要求，则利用所述光电吊舱中的可见光摄像机的载荷参数计算获得所述光电吊舱的第一稳定性理论值，并根据无人机巡检任务对定位精度的要求确定所述光电吊舱的第二稳定性理论值，如果所述光电吊舱的稳定性实际值均优于所述第一稳定性理论值、第二稳定性理论值，则确定所述光电吊舱适用于无人机巡检架空输电线路。可选的，在本专利技术一实施例中，所述第三判定单元中光电吊舱的第一稳定性理论值与所述光电吊舱中的可见光摄像机的载荷参数的关系表达式为：其中，ΔX：图像行方向的像素偏移数；ΔY：图像列方向的像素偏移数；KA：行方向单位角度内的像素点数，单位为/rad；KA＝NA/HFOV，NA：每行包含的像素数；HFOV：水平方向视场角；KE：列方向单位角度内的像素点数，单位为/rad；KE＝NE/VFOV，NE：每列包含的像素数；VFOV：垂直方向视场角；Xt和Yt：分别为可见光摄像机拍摄的视频中每一帧图像内的像素点坐标；ΔH和ΔP：瞄准线稳定精度，单位为rad；ΔR′：和ΔR相等的纯数字量，没有单位；ΔR：瞄准线稳定精度，单位为rad。可选的，在本专利技术一实施例中，所述第三判定单元中光电吊舱的第二稳定性理论值与对应地定位精度的关系表达式为：式中，△α：吊舱俯仰稳定精度，单位rad；△β：吊舱方位稳定度，单位rad；△D：吊舱纵向定位精度，单位m；ΔD＝Htan(α+Δα)-Htanα；△C：吊舱横向定位精度，单位m；H：对地高度，单位m；α：吊舱俯仰角度，单位rad；β：吊舱方位角度，单位rad。可选的，在本专利技术一实施例中，所述第二判定单元对所述光电传感器的指标值同所述光电传感器的焦距与像元尺寸之间的比值进行比较，如果所述光电传感器的指标值小于等于所述光电传感器的焦距与像元尺寸之间的比值，则所述光电吊舱适合无人机巡检架空输电线路任务要求；否则，则所述光电吊舱不适合无人机巡检架空输电线路任务要求。上述技术方案具有如下有益效果：(1)针对架空输电线路巡检时吊舱选型问题，提出一种系统性的光电吊舱选型方法及装置，从内部传感器载荷到光电吊舱整体性能进行选型，避免单纯考虑或过分强调光电吊舱单一指标引起的选型不当，可有效从众多吊舱产品中选择出最适合的吊舱产品，降低巡检成本；(2)从架空输电线路巡检业务需求出发，根据需求指导选型，而不仅仅是片面要求光电吊舱产品指标的优化；(3)理论分析结合数学计算明确光电吊舱指标要求，根据架空输电线路巡检业务对分辨率的要求，结合约翰逊法则提出对光本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种无人机巡检时光电吊舱选型方法，其特征在于，包括：确定光电吊舱内部设置的光电传感器的类型是否适合无人机巡检架空输电线路任务；针对适合无人机巡检架空输电线路任务的光电吊舱内部设置的光电传感器，根据约翰逊法则，在不考虑目标本质和图像缺陷的情况下，用目标等效条纹的分辨力来确定所述光电传感器的分辨率；根据所述光电传感器的分辨率与已知所述光电传感器的识别距离之间的比值确定所述光电传感器的指标值，将所述光电传感器的指标值同所述光电传感器的焦距与像元尺寸之间的比值进行比较，根据比较结果判断所述光电吊舱是否适合无人机巡检架空输电线路任务要求；如果所述光电吊舱适合无人机巡检架空输电线路任务要求，则利用所述光电吊舱中的可见光摄像机的载荷参数计算获得所述光电吊舱的第一稳定性理论值，并根据无人机巡检任务对定位精度的要求确定所述光电吊舱的第二稳定性理论值，如果所述光电吊舱的稳定性实际值均优于所述第一稳定性理论值、第二稳定性理论值，则确定所述光电吊舱适用于无人机巡检架空输电线路。

【技术特征摘要】
1.一种无人机巡检时光电吊舱选型方法，其特征在于，包括：确定光电吊舱内部设置的光电传感器的类型是否适合无人机巡检架空输电线路任务；针对适合无人机巡检架空输电线路任务的光电吊舱内部设置的光电传感器，根据约翰逊法则，在不考虑目标本质和图像缺陷的情况下，用目标等效条纹的分辨力来确定所述光电传感器的分辨率；根据所述光电传感器的分辨率与已知所述光电传感器的识别距离之间的比值确定所述光电传感器的指标值，将所述光电传感器的指标值同所述光电传感器的焦距与像元尺寸之间的比值进行比较，根据比较结果判断所述光电吊舱是否适合无人机巡检架空输电线路任务要求；如果所述光电吊舱适合无人机巡检架空输电线路任务要求，则利用所述光电吊舱中的可见光摄像机的载荷参数计算获得所述光电吊舱的第一稳定性理论值，并根据无人机巡检任务对定位精度的要求确定所述光电吊舱的第二稳定性理论值，如果所述光电吊舱的稳定性实际值均优于所述第一稳定性理论值、第二稳定性理论值，则确定所述光电吊舱适用于无人机巡检架空输电线路。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述光电吊舱的第一稳定性理论值与所述光电吊舱中的可见光摄像机的载荷参数的关系表达式为：其中，ΔX：图像行方向的像素偏移数；ΔY：图像列方向的像素偏移数；KA：行方向单位角度内的像素点数，单位为/rad；KA＝NA/HFOV，NA：每行包含的像素数；HFOV：水平方向视场角；KE：列方向单位角度内的像素点数，单位为/rad；KE＝NE/VFOV，NE：每列包含的像素数；VFOV：垂直方向视场角；Xt和Yt：分别为可见光摄像机拍摄的视频中每一帧图像内的像素点坐标；ΔH和ΔP：瞄准线稳定精度，单位为rad；ΔR′：和ΔR相等的纯数字量，没有单位；ΔR：瞄准线稳定精度，单位为rad。3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述光电吊舱的第二稳定性理论值与对应地定位精度的关系表达式为：式中，△α：吊舱俯仰稳定精度，单位rad；△β：吊舱方位稳定度，单位rad；△D：吊舱纵向定位精度，单位m；ΔD＝Htan(α+Δα)-Htanα；△C：吊舱横向定位精度，单位m；H：对地高度，单位m；α：吊舱俯仰角度，单位rad；β：吊舱方位角度，单位rad。4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据比较结果判断所述光电吊舱是否适合无人机巡检架空输电线路任务要求的步骤包括：所述光电传感器的指标值小于等于所述光电传感器的焦距与像元尺寸之间的比值，则所述光电吊舱适合无人机巡检架空输电线路任务要求；否则，则所述光电吊舱不适合无人机巡检架空输电线路任务要求。5.一种无人机巡检时光电吊舱选型装置，其特征在于，包括：第一判...

【专利技术属性】
技术研发人员：王淼，李源源，程燕胜，罗敏，于洋，刘伟东，陈艳芳，修贤文，杨鹤猛，
申请(专利权)人：国网通用航空有限公司，天津航天中为数据系统科技有限公司，国家电网公司，
类型：发明
国别省市：北京,11