无人机巡检地面站系统技术方案

本发明专利技术涉及无人机控制技术领域，具体涉及无人机巡检地面站系统，本发明专利技术的无人机巡检地面站系统，包括数据采集单元以及管理单元；所述数据采集单元包括控制模块以及与其连接的通讯模块和显示模块，所述控制模块通过所述通讯模块与无人机设备进行无线电数据链通信，所述管理单元与所述控制模块信号连接，所述管理单元包括点云显示模块以及量测模块；所述点云显示模块显示所述控制模块处理得到的实时点云数据，所述量测模块对所述实时点云数据进行量测处理。本发明专利技术的无人机巡检地面站系统，使用方便，运维成本低，定位精准，抗干扰能力强，巡检效率高。巡检效率高。巡检效率高。

【技术实现步骤摘要】
无人机巡检地面站系统


[0001]本专利技术涉及无人机控制
，具体涉及无人机巡检地面站系统。

技术介绍

[0002]我国电网现行高压输电线路运维模式和巡检方式，通过维护人员依靠地面交通工具或徒步行走、利用手持仪器或肉眼来巡查设施处理缺陷，不仅劳动强度大、工作条件艰苦，而且劳动效率低，特别是对山区和大跨越线路巡检，以及在冰灾、地震、水灾、滑坡、夜间条件的巡线检查，所花时间长、成本高、困难大，不能满足自然灾害巡检、重要保障供电巡检以及电网紧急故障条件下应急巡检的需要，不能适应现代化电网的发展和安全运行需要。
[0003]为适应新的电力线路巡检需求，国内外积极开发各种人工巡检的代替方案，无人机巡检是可行的方案之一。无人机巡检因为无人机设备造价相对低廉，近年来无人机设备性能和飞行控制技术都有了极大的提高，逐渐成为了研究热点。
[0004]中国专利CN108803658A公开了基于无人机的巡检系统，但是该系统巡检时需要使用到两台或两台以上的无人机，使用起来并不方便，而且也会增加运维成本。为了确保输电线路和无人机的安全，无人机电力线路安全巡检自主飞行时需要在地面站系统进行全程人工监控，进而满足无人机电力线路安全巡检的各项需要，然而，目前尚无能满足上述各项需要的成熟技术。

技术实现思路

[0005]为了克服现有技术所存在的缺陷，本专利技术提供了无人机巡检地面站系统，使用方便，运维成本低，定位精准，抗干扰能力强，巡检效率高。
[0006]为解决上述技术问题，本专利技术提供以下技术方案：<br/>[0007]无人机巡检地面站系统，包括数据采集单元以及管理单元；
[0008]所述数据采集单元包括控制模块以及与其连接的通讯模块和显示模块，所述控制模块通过所述通讯模块与无人机设备进行无线电数据链通信，所述控制模块对无人机设备的状态数据进行解析处理，所述显示模块显示无人机设备的状态数据，所述状态数据包括实时点云数据，所述控制模块将操控指令通过所述通讯模块传送至无人机设备并对无人机设备运行状态进行调控；
[0009]所述管理单元与所述控制模块信号连接，所述管理单元包括点云显示模块以及量测模块；所述点云显示模块显示所述控制模块处理得到的实时点云数据，所述量测模块对所述实时点云数据进行量测处理。
[0010]进一步的，所述通讯模块包括串口发送模块、串口接收模块以及串口连接模块；所述控制模块通过所述串口发送模块和串口连接模块向无人机设备发送操控指令；所述控制模块通过所述串口接收模块和串口连接模块接收无人机设备回传的状态数据。
[0011]进一步的，还包括与所述控制模块连接的数据库，所述数据库中存储有航点及航线信息，所述控制模块调用所述航点及航线信息并转化为操控指令。
[0012]进一步的，所述数据库还存储有任务记录信息、系统配置信息以及历次飞行数据信息。
[0013]进一步的，所述数据库中创建有航线表，所述航线表内存储有航线编号以及该航线所包含的航点字符串，所述数据库中建立有每一条航线的航线内容表，所述航线内容表存储有该航线各个航点以及每个航点的速度、高度、距前一个航点的距离以及是否是穿点、超低空点、回收点。
[0014]进一步的，包括地图导航模块，所述地图导航模块中存储有电子地图，所述状态数据还包括无人机设备的经纬度和高程信息，所述控制模块根据经纬度和高程信息将无人机设备的当前位置标注在电子地图上并标注无人机设备的飞行轨迹。
[0015]进一步的，所述量测模块量测处理的内容包括单点属性量测、距离量测、高度量测和角度量测。
[0016]进一步的，所述显示模块的显示信息包括GPS信息、RTK状态、IMU状态、激光数据大小、航向角误差、主天线PDOP、从天线PDOP、主天线卫星数以及从天线卫星数。
[0017]进一步的，所述点云显示模块的显示模式包括按高程、强度和RGB进行显示。
[0018]进一步的，根据所述数据库中存储的航点及航线信息，若两条航线矢量的夹角大于10度，在电子地图上实时绘制航线的方法为：
[0019]目标航点不需要穿点情况下，设置无人机飞行航线中的三个点为a，b，c；其中，a为无人机刚飞过的航点，b为目标航点，c为目标航点的下一个航点；
[0020]航线ab与航线bc的矢量夹角大于10度，b为不穿点航点；
[0021]无人机设备沿航线a-b-c的顺序飞行，设矢量ab与bc的夹角为θ，航点b不需要穿点，构造一段圆弧，将ab与bc连接；
[0022]设置无人机设备当前横滚角为Φ，速度为V，重力加速度为g，则当前向心加速度矢量：
[0023]a＝g tanφ；
ꢀꢀꢀ
(1)
[0024]加速度公式：
[0025]a＝ω2r＝V2/r；
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(2)
[0026]ω为转弯角速率，r为半径，则由公式(1)和(2)可得转弯半径为：
[0027]r＝V2/g tanΦ
ꢀꢀꢀ
(3)
[0028]故圆弧与ab航线的交点距b的距离，由公式(3)可得，为：
[0029]r tan(θ/2)＝V2tan(θ/2)/(g tanΦ)
ꢀꢀꢀ
(4)
[0030]其中，横滚角Φ为常值35度，该常值根据无人机设备模型的不同进行调整。
[0031]采用上述技术方案，本专利技术提供的无人机巡检地面站系统的有益效果有：
[0032]本专利技术的无人机巡检地面站系统，调控方便，运维成本低，定位精准，抗干扰能力强，巡检效率高，利用本专利技术的无人机巡检地面站系统，可以实现对无人机设备进行实时数据传输，进而下载无人机状态信息，并通过显示模块进行显示，同时，通过量测模块对实时点云数据进行量测处理，便于对无人机设备飞行状态进行调控。
附图说明
[0033]为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体
实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0034]图1是本专利技术的无人机巡检地面站系统的结构示意图；
[0035]图2是本专利技术的无人机巡检地面站系统中，目标航点为不穿点时航迹绘制原理图；
[0036]图3是转弯半径与速度和横滚角的关系示意图；
[0037]图4是目标航点为穿点时航迹绘制原理图。
具体实施方式
[0038]下面将结合附图对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0039]本专利技术实施例包括：
[0040]实施例一：
[0041]如图1所示，本专利技术的无人机巡检地面站系统本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.无人机巡检地面站系统，其特征在于，包括数据采集单元以及管理单元；所述数据采集单元包括控制模块以及与其连接的通讯模块和显示模块，所述控制模块通过所述通讯模块与无人机设备进行无线电数据链通信，所述控制模块对无人机设备的状态数据进行解析处理，所述显示模块显示无人机设备的状态数据，所述状态数据包括实时点云数据，所述控制模块将操控指令通过所述通讯模块传送至无人机设备并对无人机设备运行状态进行调控；所述管理单元与所述控制模块信号连接，所述管理单元包括点云显示模块以及量测模块；所述点云显示模块显示所述控制模块处理得到的实时点云数据，所述量测模块对所述实时点云数据进行量测处理。2.根据权利要求1所述的无人机巡检地面站系统，其特征在于，所述通讯模块包括串口发送模块、串口接收模块以及串口连接模块；所述控制模块通过所述串口发送模块和串口连接模块向无人机设备发送操控指令；所述控制模块通过所述串口接收模块和串口连接模块接收无人机设备回传的状态数据。3.根据权利要求1所述的无人机巡检地面站系统，其特征在于，还包括与所述控制模块连接的数据库，所述数据库中存储有航点及航线信息，所述控制模块调用所述航点及航线信息并转化为操控指令。4.根据权利要求3所述的无人机巡检地面站系统，其特征在于，所述数据库还存储有任务记录信息、系统配置信息以及历次飞行数据信息。5.根据权利要求4所述的无人机巡检地面站系统，其特征在于，所述数据库中创建有航线表，所述航线表内存储有航线编号以及该航线所包含的航点字符串，所述数据库中建立有每一条航线的航线内容表，所述航线内容表存储有该航线各个航点以及每个航点的速度、高度、距前一个航点的距离以及是否是穿点、超低空点、回收点。6.根据权利要求1所述的无人机巡检地面站系统，其特征在于，包括地图导航模块，所述地图导航模块中存储有电子地图，所述状态数据还包括无人机设备的经纬度和高...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡宇轩，罗建斌，陈景尚，邓浩光，余航，钟文杰，彭俊杰，
申请(专利权)人：广东电网有限责任公司肇庆供电局，
类型：发明
国别省市：