使用射频扫描技术进行电力线检查的无人机系统技术方案

一种容纳用于检查电网区段的无人机的系统，包括连接到电源并位于电力线结构上的巢。所述巢可以被配置为容纳无人机；在所述无人机被容纳时为所述无人机充电；以及从服务器接收警报，所述警报指示检测到的射频(RF)事件的地理位置。所述系统还可以包括无人机。所述无人机可以包括至少一个RF传感器，并且可以被配置为响应于由所述巢接收到的警报，自主地行进到所述地理位置；在所述地理位置处经由所述至少一个RF传感器执行RF测量；将所述RF测量上传到所述服务器；然后返回到所述巢。然后返回到所述巢。然后返回到所述巢。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】使用射频扫描技术进行电力线检查的无人机系统
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求于2020年11月16日提交的第63/114028号美国临时专利申请的优先权，其全部内容通过引用并入本文。

技术介绍

[0003]电力线检查是用于发现输配电线路和输电塔等电力线资产缺陷的非常有效的方法。缺陷可能包括绝缘体、导线夹等部件的泄漏。随着电力线引起的火灾频率和严重程度增加，及时检测此类缺陷变得越来越重要。线路检查通常由线路检查员步行或在配备摄像头和热成像设备的车辆上进行。在过去几十年里，使用固定翼飞机或直升机对电力线进行空中检查也一直在使用。然而，最近，可用性、普及性和复杂性的增加使无人机被视为电力线检查的潜在替代品。

技术实现思路

[0004]本公开的实施例包括用于电力线检查的系统。该系统可以包括位于多个电力线结构上的多个数据收集单元，其中，每个数据收集单元与位于相应电力线结构上的传感器组相关联。每个数据收集单元可以被配置为从传感器组接收测量的射频(radio frequency,RF)数据；以及发送测量的RF数据。该系统还可以包括服务器，该服务器可以被配置为从数据收集单元接收所测量的RF数据；分析所测量的RF数据以检测RF事件；计算RF事件的地理位置；以及响应于检测到RF事件，将警报和RF事件的地理位置发送到最近的巢。该系统还可以包括位于多个电力线结构上的多个巢。每个巢可以被配置为容纳无人机；以及从服务器接收警报。无人机可以包括至少一个RF传感器，并且可以被配置为响应于由相关联的巢接收到的警报，自主地行进到地理位置；在地理位置处经由至少一个RF传感器执行RF测量；将RF测量上传到服务器；以及返回相关联的巢。
[0005]在一些实施例中，无人机可以被配置为在地理位置处捕获图像或视频中的至少一个；以及将所捕获的图像或视频中的至少一个发送到服务器。在一些实施例中，相关联的巢可以连接到电源，并且被配置为在容纳无人机的同时为无人机充电。在一些实施例中，自主行进到地理位置可以包括经由预编程到无人机的存储器中的多个飞行路径之一行进；或者经由预编程到无人机的存储器中的多个飞行路径中的两个或更多个的组合行进。
[0006]在一些实施例中，传感器组和至少一个RF传感器可以被配置为测量来自约50Hz和3GHz之间的功率频率的信号。在一些实施例中，数据收集单元所在的电力线结构之间的距离可达二十英里。在一些实施例中，警报可以包括检测到的RF事件的能级。在一些实施例中，无人机可以被配置为在安全接近距离处执行RF测量。在一些实施例中，无人机可以包括全球定位系统(global positioning system,GPS)功能，并且可以被配置为与来自GPS功能的位置信息协调地经由至少一个RF传感器执行时间同步的RF测量。
[0007]根据本公开的另一个方面，容纳用于检查电网区段的无人机的系统可以包括连接到电源并位于电力线结构上的巢，该电力线结构被配置为容纳无人机；在无人机被容纳时
为无人机充电；以及从服务器接收警报，该警报指示检测到的射频(RF)事件的地理位置。该系统还可以包括无人机，该无人机包括至少一个RF传感器。无人机可以被配置为：响应于由巢接收到的警报，自主地行进到地理位置；在地理位置处经由至少一个RF传感器执行RF测量；将RF测量上传到服务器；以及返回到巢。
[0008]在一些实施例中，无人机可以被配置为在地理位置处捕获图像或视频中的至少一个；以及将所捕获的图像或视频中的至少一个发送到服务器。在一些实施例中，自主行进到地理位置可以包括：经由预编程到无人机的存储器中的多个飞行路径之一行进；或者经由预编程到无人机的存储器中的多个飞行路径中的两个或更多个的组合行进。在一些实施例中，警报可以包括所检测到的RF事件的能级。在一些实施例中，传感器组和至少一个RF传感器可以被配置为测量来自约50Hz和3GHz之间的功率频率的信号。在一些实施例中，无人机可以被配置为在安全接近距离处执行RF测量。在一些实施例中，无人机可以包括GPS功能，并且可以被配置为与来自GPS功能的位置信息协调地经由至少一个RF传感器执行时间同步的RF测量。
[0009]根据本公开的另一个方面，一种由服务器执行的用于经由无人机检查电网区段的方法可以包括：从位于电力线结构上的数据收集单元接收测量的射频(RF)数据；分析所测量的RF数据以检测RF事件；计算RF事件的地理位置；以及响应于检测到RF事件，向位于电力线结构上的巢发送警报和RF事件的地理位置，其中警报触发容纳在巢中的无人机的自主发射以行进到地理位置。
[0010]在一些实施例中，该方法可以包括在无人机自主发射之后，从无人机接收RF测量、图像或视频数据中的至少一者。在一些实施例中，所测量的RF数据和RF测量可以包括对来自约50Hz和3GHz之间的功率频率的信号的测量。在一些实施例中，无人机可以被配置为：经由预编程到无人机的存储器中的多个飞行路径中之一行进到地理位置；或者经由预编程到无人机的存储器中的多个飞行路径中的两个或更多个的组合行进到地理位置。
[0011]根据本公开的另一个方面，一种用于在电气结构中定位源的系统可以包括多个无人机，多个无人机能够悬停在围绕电气结构形成虚拟围场的位置，其中，虚拟围场被划分为多个单元。每个无人机可以被配置为：从源自该源的信号测量多个到达时间差(time difference of arrival,TDOA)值；计算多个传播时间，多个传播时间包括从相应的无人机行进到多个单元中的每个单元的校准信号的传播时间；以及将多个TDOA值和多个传播时间发送到服务器。该系统还可以包括可通信地耦接到多个无人机的服务器，该服务器被配置为：从多个无人机接收多个TDOA值和多个传播时间；以及基于多个TDOA值和多个传播时间来确定源的位置。
[0012]在一些实施例中，多个无人机可以包括至少四个无人机。在一些实施例中，多个无人机中的每个无人机可以包括至少一个射频(RF)传感器，该至少一个RF传感器被配置为测量来自约50Hz和3GHz之间的功率频率的信号。在一些实施例中，多个无人机可以被配置为在距电气结构的安全接近距离处执行测量。在一些实施例中，多个无人机中的每个无人机可以包括GPS功能，并且多个无机被配置为使用GPS功能执行时间同步的RF测量。
[0013]在一些实施例中，多个单元中的每个单元可以在约1m x 1m x 1m和10m x10m x 10m之间。在一些实施例中，基于多个TDOA值和多个传播时间来确定源的位置可以包括识别多个单元中具有作为源的最高可能性的单元。在一些实施例中，识别多个单元中具有作为
源的最高可能性的单元可以包括应用二进制粒子群优化方法。
[0014]根据本公开的另一个方面，一种由服务器执行的用于在电气结构中定位源的方法可以包括：从多个无人机接收来自源自电气结构上的源的信号的多个到达时间差(TDOA)值，其中，多个无人机悬停在围绕电气结构形成虚拟围场的位置，虚拟围场被划分为多个单元；从多个无人机接收包括多个传播时间，多个传本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于电力线检查的系统，包括：多个数据收集单元，位于多个电力线结构上，其中，每个数据收集单元与位于相应电力线结构上的传感器组相关联，每个数据收集单元被配置为：从所述传感器组接收测量的射频RF数据；以及发送所测量的RF数据；服务器，所述服务器被配置为：从所述数据收集单元接收所测量的RF数据；分析所测量的RF数据以检测RF事件；计算所述RF事件的地理位置；以及响应于检测到所述RF事件，将警报和所述RF事件的地理位置发送到最近的巢；以及多个巢，位于所述多个电力线结构上，每个巢被配置为：容纳无人机；以及从所述服务器接收所述警报；其中，所述无人机包括至少一个RF传感器，并且被配置为：响应于由相关联的巢接收到的所述警报，自主地行进到所述地理位置；在所述地理位置处经由所述至少一个RF传感器执行RF测量；将所述RF测量上传到所述服务器；以及返回到所述相关联的巢。2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述无人机被配置为：在所述地理位置处捕获图像或视频中的至少一个；以及将所捕获的图像或视频中的至少一个发送到所述服务器。3.根据权利要求1所述的系统，其中，所述相关联的巢连接到电源，并且被配置为在容纳所述无人机的同时对所述无人机充电。4.根据权利要求1所述的系统，其中，自主地行进到所述地理位置包括：经由预编程到所述无人机的存储器中的多个飞行路径中之一行进；或者经由预编程到所述无人机的存储器中的多个飞行路径中的两个或更多个的组合行进。5.根据权利要求1所述的系统，其中，所述传感器组和所述至少一个RF传感器被配置为测量来自约50Hz和3GHz之间的功率频率的信号。6.根据权利要求1所述的系统，其中，所述数据收集单元所在的电力线结构之间的距离高达二十英里。7.根据权利要求1所述的系统，其中，所述警报包括所检测到的RF事件的能级。8.根据权利要求1所述的系统，其中，所述无人机被配置为在安全接近距离处执行RF测量。9.根据权利要求1所述的系统，其中，所述无人机包括GPS功能，并且被配置为与来自所述GPS功能的位置信息协调地经由所述至少一个RF传感器执行时间同步的RF测量。10.一种容纳用于检查电网区段的无人机的系统，包括：巢，所述巢连接到电源并且位于电力线结构上，所述电力线结构被配置为：容纳无人机；在所述无人机被容纳时为所述无人机充电；以及
从服务器接收警报，所述警报指示检测到的射频RF事件的地理位置；以及无人机，包括至少一个RF传感器，所述无人机被配置为：响应于由所述巢接收到的所述警报，自主地行进到所述地理位置；在所述地理位置处经由所述至少一个RF传感器执行RF测量；将所述RF测量上传到所述服务器；以及返回到所述巢。11.根据权利要求10所述的系统，其中，所述无人机被配置为：在所述地理位置处捕获图像或视频中的至少一个；以及将所捕获的图像或视频中的至少一个发送到所述服务器。12.根据权利要求10所述的系统，其中，自主地行进到所述地理位置包括：经由预编程到所述无人机的存储器中的多个飞行路径之一行进；或者经由预编程到所述无人机的存储器中的多个飞行路径中的两个或更多个的组合行进。13.根据权利要求10所述的系统，其中，所述警报包括所检测到的RF事件的能级。14.根据权利要求10所述的系统，其中，所述至少一个RF传感器被配置为测量来自约50Hz和3GHz之间的功率频率的信号。15.根据权利要求10所述的系统，其中，所述无人机被配置为在安全接近距离处执行RF测量。16.根据权利要求10所述的系统，其中，所述无人机包括GPS功能，并且被配置为与来自所述GPS功能的位置信息协调地经由所述至少一个RF传感器执行时间同步的RF测量。17.一种由服务器执行的用于经由无人机检查电网区段的方法，包括：从位于电力线结构上的数据收集单元接收测量的射频RF数据；分析所测量的RF数据以检测RF事件；计算所述RF事件的地理位置；以及响应于检测到所述RF事件，向位于所述电力线结构上的巢发送警报和所述RF事件的地理位置，其中，所述警报触发容纳在所述巢中的无人机的自主发射以行进到所述地理位置。18.根据权利要求17所述的方法，还包括，在所述无人机自主发射之后，从所述无人机接收RF测量、图像或视频数据中的至少一者。19.根据权利要求17所述的方法，其中，所测量的RF数据和所述RF测量包括来自约50Hz和3GHz之间的功率频率的信号的测量。20.根据权利要求17所述的方法，其中，所述无人机被配置为：经由预编程到所述无人机的存储器中的多个飞行路径之一行进到所述地理位置；或者经由预编程到所述无人机的存储...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄奎龙，
申请(专利权)人：茵德技术有限公司，
类型：发明
国别省市：