一种无人机自动巡检飞行控制方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及无人机巡检技术领域，公开了一种无人机自动巡检飞行控制方法及系统，其方法根据待巡检部件在待巡检区域坐标信息以及待巡检区域的全景三维模型，生成第一巡检航线，根据预设的飞行参数和所述第一巡检航线确定巡检航线约束，形成第二巡检航线，其中，巡检航线约束包括航线属性约束、辅助点属性约束和拍照点属性约束，通过无人机在巡检航线约束下沿第二巡检航线飞行并执行巡检任务，从而解决无人机在一个航点悬停过长时间、无人机在辅助点进行悬停转弯耗时过长和无人机进行协调拐弯飞行半径偏离航点的距离过远误碰其他电力设备发生事故的问题，还节省无人机在拍照点旋转机头至部件点方向的时间。机头至部件点方向的时间。机头至部件点方向的时间。

【技术实现步骤摘要】
一种无人机自动巡检飞行控制方法及系统


[0001]本专利技术涉及无人机巡检
，尤其涉及一种无人机自动巡检飞行控制方法及系统。

技术介绍

[0002]在电力领域，传统的电力巡检通常为人工方式，需要专门配备电力巡检人员定期到现场查勘线路、设备运行情况，而电网线路往往布局在环境较为恶劣的环境中且线路分布很广，因此电力巡检往往存在工作强度大、工作条件艰苦，劳动效率低等问题。如今，随着无人机自动巡检技术的日渐成熟，在电力行业如输电、变电、配电等领域均可看到无人机的身影。而为实现无人机自动巡检，通常需要配备无人机自动机场。通过无人机自动机场为基础搭建的无人机自动巡检系统，可以实现远程控制无人机自动起降，自动执行巡检任务，自动充电等功能，减少无人机自动巡检对人工的依赖，实现作业过程的全自动化。
[0003]但在现有技术中的无人机自动巡检过程中，无人机在执行巡检航线过程中时常碰到在航点拍无法完成拍照动作一直悬停在原地的问题，导致无人机巡检任务执行时间过程，效率低下；且若悬停过长时间触发低电量自动拉高返航，容易误碰其他电力设备发生事故，不安全。
[0004]同时，无人机在执行巡检航线过程中在辅助点进行悬停转弯，即无人机若在辅助点需要进行转弯，通过采取在辅助点悬停原地旋转机头进行转弯的方式进行转弯。这种转弯方式效率低下，无人机需要先减速悬停在辅助点，再调转机头方向朝向下一个航点，再加速进行飞行。
[0005]同时，无人机在执行巡检航线过程中抵达拍照点进行拍照时，机头并未朝向部件点方向，需要先减速悬停在航点，原地旋转机头朝向部件点方向进行拍照，这种方式导致巡检效率低下。

技术实现思路

[0006]本专利技术提供了一种无人机自动巡检飞行控制方法及系统，解决了无人机在执行巡检航线过程中时常碰到在航点拍无法完成拍照动作一直悬停在原地，以及无人机若在辅助点需要进行转弯，通过采取在辅助点悬停原地旋转机头进行转弯的方式进行转弯，以及无人机在执行巡检航线过程中抵达拍照点进行拍照时，机头并未朝向部件点方向，需要先减速悬停在航点，原地旋转机头朝向部件点方向进行拍照，从而导致无人机巡检的效率低下的技术问题。
[0007]有鉴于此，本专利技术第一方面提供了一种无人机自动巡检飞行控制方法，包括以下步骤：
[0008]根据待巡检部件在待巡检区域坐标信息以及待巡检区域的全景三维模型，生成第一巡检航线；
[0009]根据预设的飞行参数和所述第一巡检航线确定巡检航线约束，形成第二巡检航
线，其中，所述巡检航线约束包括航线属性约束、辅助点属性约束和拍照点属性约束；所述航线属性约束包括提前转向时间参数、航点间飞行速度参数与提前转向角速度，所述辅助点属性约束包括弧线偏移辅助点距离参数和协调拐弯飞行半径长度，所述拍照点属性约束包括拍照点停留时间长度；
[0010]通过所述无人机在所述巡检航线约束下沿所述第二巡检航线飞行并执行巡检任务。
[0011]优选地，根据预设的飞行参数和所述第一巡检航线确定巡检航线约束，形成第二巡检航线的步骤，具体包括：
[0012]获取无人机的预设的飞行参数，所述预设的飞行参数包括航点间飞行速度参数、弧线偏移辅助点距离参数、拍照点停留时间长度参数和提前转向时间参数；
[0013]根据提前转向时间参数通过下式计算提前转向角速度为：
[0014][0015]式中，ω为提前转向角速度，Δθ为无人机在拍照点和部件点的连线与无人机所在航线的夹角，Δt为提前转向时间参数；
[0016]将提前转向时间参数、航点间飞行速度参数与提前转向角速度设置于航线属性约束内，形成第二巡检航线。
[0017]优选地，根据预设的飞行参数和所述第一巡检航线确定巡检航线约束，形成第二巡检航线的步骤，还包括：
[0018]判断两个飞行航线所交叉的交点是否为辅助点，若两个巡检航线所交叉的交点为辅助点，则以所述辅助点为转弯角点，则根据两个交叉的航线的夹角与弧线偏移辅助点距离参数通过下式计算协调拐弯飞行半径长度为：
[0019][0020]式中，r为协调拐弯飞行半径长度，θ为两个交叉的航线的夹角的1/2，x为弧线偏移辅助点距离参数；
[0021]将弧线偏移辅助点距离参数和协调拐弯飞行半径长度设置于所述辅助点属性约束内。
[0022]优选地，根据预设的飞行参数和所述第一巡检航线确定巡检航线约束，形成第二巡检航线的步骤，还包括：
[0023]将拍照点停留时间长度参数设置于所述拍照点属性约束内。
[0024]优选地，通过所述无人机在所述巡检航线约束下沿所述第二巡检航线飞行并执行巡检任务的步骤，具体包括：
[0025]通过所述无人机沿所述第二巡检航线飞行，在拍照点属性约束下执行以下操作：
[0026]判断无人机在拍照点是否在拍照点停留时间长度内完成拍照动作，若判断无人机在拍照点在拍照点停留时间长度内完成拍照动作，则飞行至下一个航点，若判断无人机在拍照点在拍照点停留时间长度内未完成拍照动作，则无人机停留至满足拍照点停留时间长度后，飞行至下一个航点。
[0027]优选地，通过所述无人机在所述巡检航线约束下沿所述第二巡检航线飞行并执行巡检任务的步骤，还包括：
[0028]通过所述无人机在航线属性约束下执行以下操作：
[0029]判断拍照点和部件点的连线方向与无人机在航线上的机头方向是否一致，若判断拍照点和部件点的连线方向与无人机在航线上的机头方向不一致，则无人机沿航线飞行并抵达至拍照点前的提前转向时间点按照提前转向角速度旋转无人机的机头方向，从而使无人机飞至拍照点时的机头方向朝向部件点方向。
[0030]优选地，通过所述无人机在所述巡检航线约束下沿所述第二巡检航线飞行并执行巡检任务的步骤，还包括：
[0031]通过所述无人机在辅助点属性约束下执行以下操作：
[0032]若两个飞行航线所交叉的交点为辅助点，并以此辅助点为转弯角点，则无人机在飞行至辅助点前，按照所述协调拐弯飞行半径构成的圆弧轨迹进行转弯飞行。
[0033]第二方面，本专利技术还提供了一种无人机自动巡检飞行控制系统，包括：
[0034]无人机管控平台，用于根据待巡检部件在待巡检区域坐标信息以及待巡检区域的全景三维模型，生成第一巡检航线；
[0035]机场后台指挥模块，用于根据预设的飞行参数和所述第一巡检航线确定巡检航线约束，形成第二巡检航线，其中，所述巡检航线约束包括航线属性约束、辅助点属性约束和拍照点属性约束；所述航线属性约束包括提前转向时间参数、航点间飞行速度参数与提前转向角速度，所述辅助点属性约束包括弧线偏移辅助点距离参数和协调拐弯飞行半径长度，所述拍照点属性约束包括拍照点停留时间长度；
[0036]无人机负载模块，用于通过所述无人机在所述巡检航线约束下沿所述第二巡检航线飞行并执行巡检任务。
[0037]第三方面，本专利技术还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种无人机自动巡检飞行控制方法，其特征在于，包括以下步骤：根据待巡检部件在待巡检区域坐标信息以及待巡检区域的全景三维模型，生成第一巡检航线；根据预设的飞行参数和所述第一巡检航线确定巡检航线约束，形成第二巡检航线，其中，所述巡检航线约束包括航线属性约束、辅助点属性约束和拍照点属性约束；所述航线属性约束包括提前转向时间参数、航点间飞行速度参数与提前转向角速度，所述辅助点属性约束包括弧线偏移辅助点距离参数和协调拐弯飞行半径长度，所述拍照点属性约束包括拍照点停留时间长度；通过所述无人机在所述巡检航线约束下沿所述第二巡检航线飞行并执行巡检任务。2.根据权利要求1所述的无人机自动巡检飞行控制方法，其特征在于，根据预设的飞行参数和所述第一巡检航线确定巡检航线约束，形成第二巡检航线的步骤，具体包括：获取无人机的预设的飞行参数，所述预设的飞行参数包括航点间飞行速度参数、弧线偏移辅助点距离参数、拍照点停留时间长度参数和提前转向时间参数；根据提前转向时间参数通过下式计算提前转向角速度为：式中，ω为提前转向角速度，Δθ为无人机在拍照点和部件点的连线与无人机所在航线的夹角，Δt为提前转向时间参数；将提前转向时间参数、航点间飞行速度参数与提前转向角速度设置于航线属性约束内，形成第二巡检航线。3.根据权利要求2所述的无人机自动巡检飞行控制方法，其特征在于，根据预设的飞行参数和所述第一巡检航线确定巡检航线约束，形成第二巡检航线的步骤，还包括：判断两个飞行航线所交叉的交点是否为辅助点，若两个巡检航线所交叉的交点为辅助点，则以所述辅助点为转弯角点，则根据两个交叉的航线的夹角与弧线偏移辅助点距离参数通过下式计算协调拐弯飞行半径长度为：式中，r为协调拐弯飞行半径长度，θ为两个交叉的航线的夹角的1/2，x为弧线偏移辅助点距离参数；将弧线偏移辅助点距离参数和协调拐弯飞行半径长度设置于所述辅助点属性约束内。4.根据权利要求3所述的无人机自动巡检飞行控制方法，其特征在于，根据预设的飞行参数和所述第一巡检航线确定巡检航线约束，形成第二巡检航线的步骤，还包括：将拍照点停留时间长度参数设置于所述拍照点属性约束内。5.根据权利要求4所述的无人机自动巡检飞行控制方法，其特征在于，通过所述无人机在所述巡检航线约束下沿所述第...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈佐艺，陈凯旋，麦晓明，易琳，吴昊，
申请(专利权)人：南方电网电力科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：