一种基于单线激光的引水涵洞内无人机定位方法技术

本发明专利技术涉及一种基于单线激光的引水涵洞内无人机定位方法，包括步骤1：构建引水涵洞的点云模型；步骤2：获取无人机采集的高度信息和原始姿态数据；步骤3：通过位置获取子方法获得无人机位置数据，同时通过姿态获取子方法获得优化后的无人机姿态数据；步骤4：根据无人机的位置数据和优化后的姿态数据获得无人机在引水涵洞中的精确定位。与现有技术相比，本发明专利技术具有定位精度高、处理速度快等优点。

【技术实现步骤摘要】
一种基于单线激光的引水涵洞内无人机定位方法
本专利技术涉及引水涵洞内无人机精确定位
，尤其是涉及一种基于单线激光的引水涵洞内无人机定位方法。
技术介绍
抽水蓄能电站利用电力负荷低谷时的电能抽水至上水库，在电力负荷高峰期再放水至下水库发电的水电站，又称蓄能式水电站。它可将电网负荷低时的多余电能，转变为电网高峰时期的高价值电能，还适于调频、调相，稳定电力系统的周波和电压，而用于引水的引水涵洞的维护检修问题也逐渐得到了业界的普遍关注。以往，通常采用人工进入引水涵洞中观察壁面情况，一旦发生安全事故，涵洞外部的救援人员很难对涵洞内被困人员的精确定位和救援。为解决上述问题，蓄能式水电站采用无人机技术来对引水涵洞进行维护检修，例如中国专利CN108681337A中公开了一种涵洞或桥梁无人机和无人机巡查方法，该专利中的无人机动力装置设有超声波避障系统和视觉定位系统，通过这两个系统实现无人机的涵洞或桥梁中的自主循迹。但该专利通过视觉定位系统采集的视觉图像含有较高的噪声，对无人机的定位会有较大的偏差，有可能会引起无人机偏离航线并伴随着坠机风险，所以在本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于单线激光的引水涵洞内无人机定位方法，其特征在于，包括：/n步骤1：构建引水涵洞的点云模型；/n步骤2：获取无人机采集的高度信息和原始姿态数据；/n步骤3：通过位置获取子方法获得无人机位置数据，同时通过姿态获取子方法获得优化后的无人机姿态数据；/n步骤4：根据无人机的位置数据和优化后的姿态数据获得无人机在引水涵洞中的精确定位。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于单线激光的引水涵洞内无人机定位方法，其特征在于，包括：
步骤1：构建引水涵洞的点云模型；
步骤2：获取无人机采集的高度信息和原始姿态数据；
步骤3：通过位置获取子方法获得无人机位置数据，同时通过姿态获取子方法获得优化后的无人机姿态数据；
步骤4：根据无人机的位置数据和优化后的姿态数据获得无人机在引水涵洞中的精确定位。


2.根据权利要求1所述的一种基于单线激光的引水涵洞内无人机定位方法，其特征在于，所述的步骤1具体为：
根据引水涵洞的CAD图像获取引水涵洞的参数信息，根据涵洞的参数信息构建3D模型，然后通过3D模型生成引水涵洞的点云模型。


3.根据权利要求1所述的一种基于单线激光的引水涵洞内无人机定位方法，其特征在于，所述的步骤2具体为：
通过安装在无人机上的气压计获得无人机的高度数据，同时通过安装在无人机上的惯导设备获得无人机的原始姿态数据。


4.根据权利要求1所述的一种基于单线激光的引水涵洞内无人机定位方法，其特征在于，所述步骤3中位置获取子方法具体为：
步骤3-1-1：在引水涵洞的点云模型中获得涵洞中轴线的解析方程；
步骤3-1-2：将无人机高度信息代入中轴线解析方程，获得无人机的位置数据。


5.根据权利要求1所述的一种基于单线激光的引水涵洞内无人机定位方法，其特征在于，所述步骤3中姿态获取子方法具体为：
步骤3-2-1：获取单线激光数据；
步骤3-2-2：对单线激光数据进行预处理；
步骤3-2-3：将单线激光数据转移到引水涵洞点云模型坐标系中对应的位置，然后将单线激光数据与引水涵洞点云模型进行匹配，获得计算姿态数据；
步骤3-2-4：将原始姿态数据和计算姿态数据融合，获得优化后的无人机姿态数据。


6.根据权利要求5所述的一种基于单线激光的引水涵洞内无人机定位方法，其特征在于，所述的步骤3-2-2具体为：
对单线激光数据进行滤波去噪处理。


7.根据权利要求5所述的一种基于单线激光的引水涵洞内无人机定位方法，其特征在于，所述的步骤3-2-3中单线激光数据通过迭代最近点算法与引水涵洞点云模型进行匹配。


8.根据权利要求7所述的一种基于单线激光的引水涵洞内无人机定位方法，其特征在于，所述的单线激光数据与引水涵洞点云模型进行匹配的具体步骤为：
步骤3-2-3-1：搜索最近点：
取单线激光数据点云P中一点pi，然后在模型点云M中找出距离pi欧氏距离最近的点mi，(pi,mi)就构...

【专利技术属性】
技术研发人员：董延超，王浩天，宁少淳，冀玲玲，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：发明
国别省市：上海;31