一种基于组合导航和图像信息的无人机变高绕圈方法技术

本发明专利技术属于电力设备巡检技术领域，具体提供了一种基于组合导航和图像信息的无人机变高绕圈方法。垂起无人机以固定翼状态围绕输电塔进行绕圈飞行时，可通过搭载侧向捷联成像设备获取稳定的侧向图像信息来实现对输电塔的变半径和变高度检测。在获取侧向捷联相机获取到输电塔的图像中，可以根据输电塔主体在图像坐标系的像素位置计算出视线高低角λ

【技术实现步骤摘要】
一种基于组合导航和图像信息的无人机变高绕圈方法


[0001]本专利技术属于电力设备巡检
，具体提供了一种基于组合导航和图像信息的无人机变高绕圈方法。

技术介绍

[0002]固定翼无人机绕圈飞行技术一般基于已知的经纬度信息通过提前设置固定的绕圈圆心、半径、速度和高度来实现。无人机在飞向绕圈圆心的过程中，首先通过纵向通道上的控制，达到预设的速度和高度，然后通过横向通道上的控制达到预设的绕圈半径。对于使用给固定翼无人机搭载侧向捷联摄像头进行输电塔巡检来说，使用上述基于惯导和卫星模块的绕圈技术存在一下不足：缺少实时地形高度信息，且卫星模块和气压计测量的高度误差大，预设巡检绕圈高度不一定合适；输电塔不能等效成一个质点，需要考虑其在不同方向上的外形特点来对绕圈的半径和高度进行实时调整才能实现更好的巡检效果，一般的基于组合导航的绕圈方法无法实现这一功能。

技术实现思路

[0003]鉴于上述问题，本专利技术提供了一种基于组合导航和图像信息的无人机变高绕圈方法，其特征在于：包括如下步骤，
[0004]S1:计算无人机侧向的期望向心加本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于组合导航和图像信息的无人机变高绕圈方法，其特征在于：包括如下步骤，S1:计算无人机侧向的期望向心加速度；S2：基于所述的期望向心加速度计算无人机飞行的滚转欧拉角度；基于该欧拉角度采用协调转弯策略实现侧向飞行控制；S3：基于上述期望滚转姿态，及输电塔预设水平定高执行绕圈飞行指令，进行实时图像信息采集，采用图像跟踪算法对图像中兴趣点进行选择并跟踪；S4：基于上述采集的图像信息，判定目标圆心及目标高度与图像的位置关系，调整绕圈半径及飞行高度。2.如权利要求1所述的一种基于组合导航和图像信息的无人机变高绕圈方法，其特征在于：步骤S1中，设无人机的巡航速度为V，距离常数L，根据无人机转弯能力预设一个绕圈半径R，根据公式(1)和(2)计算出侧向的期望加速度a
向心加速度
；L＝2Rsinη
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(1)3.如权利要求1所述的一种基于组合导航和图像信息的无人机变高绕圈方法，其特征在于：S2中所述的滚转欧拉角度通过公式(3)计算得出，4.如权利要求1所述的一种基于组合导航和图像信息的无人机变高绕圈方法，其特征在于：在无人机机体侧面固定可见光相机作为巡检图像信息采集设备。5.如权利要求4所述的一种基于组合导航和图像信息的无人机变高绕圈方法，其特征在于：该摄像机以角度γ安装在飞行器机身的侧面上，所述的γ为位于无人机的横向平面内的机体坐标系的Y轴和摄像机坐标系的光轴Zc轴两轴之间的角度。6.如权利要求1所述的一种基于组合导航和图像信息的无人机变高绕圈方法，其特征在于：S4中调整绕圈半径及飞行高度具体步骤如下，S401：实时计算无人机与输电塔拟绕圈位置间的垂直方向的体视线角θ
c
和水平方向的体视线角ψ
c
：S402：基于拟调整的目标圆心在S3中采集图像的位置，通过控制无人机的姿态消除该体视线方位角，调整绕圈半径；S403：基于拟调整的目标高度在图像中的位置，通过控制无人机的姿态消除该体视线高低角，计算出补偿高度，对定高高度进行补偿调整飞行高度。7.如权利要求6所述的一种基于组合导航和图像信息的无人机变高绕圈方法，其特征在于：设定O是相机的光学中心，光轴与成像面的交点为图像的中心点O1；X
c
轴(Y
c
轴平行于成像平面O1xy的x和y轴，Z
c
轴是光轴并且垂直于成像平面；由点O，X
c
轴、Y
c
轴和Z
c
轴组成的直角坐标系统称为摄像机坐标系；OO1是相机的焦距；像素坐标系O0uv中原点O0位于图像的左上角，u轴平行于x轴，v轴平行于y轴；基于摄像机坐标系，计算垂直方向的体视线角θ
...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵昊东，孙守道，多俊龙，冯柳，冯天民，
申请(专利权)人：国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：