本發(fā)明專利涉及智能巡檢，具體而言，涉及一種用于電網(wǎng)巡檢的動態(tài)航線規(guī)劃方法及其系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、輸電線路是電網(wǎng)的骨架支撐，隨著輸電線路歷程的增加，尤其是超高壓、特高壓線路的快速發(fā)展，為輸電線路的日常巡檢工作提出了更為嚴峻的挑戰(zhàn)。無人機作為一種新型、高效的巡檢方式被應(yīng)用到日常巡檢中，但是在無人機巡檢過程中，通常需要至少兩名工作人員配合共同完成巡檢任務(wù)，一名操控手負責(zé)操控?zé)o人機平臺，一名操控手負責(zé)操控機載吊艙或云臺以完成目標信息的觀察與采集，這種巡檢模式，一方面要求兩名操控手之間要配合緊密，對操作人員操作技能要求高且勞動強度大；另一方面，操控受到通訊延遲的影響，目標信息采集的效果往往不佳。

2、為了降低勞動強度同時提高采集信息的有效性，亟需智能化的采集系統(tǒng)及方法來實現(xiàn)輸電線路信息的自動采集，因而無人機自動巡檢以技術(shù)要求低、操控難度小、人工成本低的優(yōu)勢，在巡檢領(lǐng)域應(yīng)用具有廣袤前景，其中無人機搭載的光電載荷可提供實時檢測、桿塔跟蹤、實時桿塔定位等服務(wù)。

3、目前常見的智能巡檢方法包括以下內(nèi)容：

4、(1)通過激光雷達實時點云檢測電線和桿塔，自動控制無人機進行仿線飛行，該方法優(yōu)于人工巡檢，但缺點在于飛行速度小、作業(yè)效率低、設(shè)備成本高；

5、(2)又如在中國專利(cn107729808b)中，提出了一種用于輸電線路無人機巡檢的圖像智能采集系統(tǒng)及方法，該系統(tǒng)通過視覺算法識別桿塔、導(dǎo)線走向，采集圖片做巡檢，該方案對相機的配置要求較高，在作業(yè)過程中需要多次懸停，缺點是飛行速度小、作業(yè)效率低、設(shè)備成本高。

6、同時在現(xiàn)有技術(shù)中，真正能夠?qū)崿F(xiàn)勻速智能巡檢的只有激光雷達實時點云巡檢的方法，然而這種方法當(dāng)前不能支持4m/s以上速度的巡檢，且成本較高，搭載的雷達設(shè)備也降低了無人機的航時；因此，本發(fā)明旨在提供一種用于電網(wǎng)巡檢的動態(tài)航線規(guī)劃方法及其系統(tǒng)，該方法可以實現(xiàn)4～8m/s速度巡檢的方式，僅需搭載云臺相機，對激光雷達沒有要求，不僅在成本上更具有優(yōu)勢，也能夠減輕機載重量，這對于小型無人機來說，能夠顯著提升巡檢航時與巡檢效率。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種用于電網(wǎng)巡檢的動態(tài)航線規(guī)劃方法及其系統(tǒng)，本發(fā)明可以實現(xiàn)4～8m/s速度巡檢的方式，僅需搭載云臺相機，對激光雷達沒有要求，不僅在成本上更具有優(yōu)勢，也能夠減輕機載重量，這對于小型無人機來說，能夠顯著提升巡檢航時與巡檢效率。

2、本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的，一種用于電網(wǎng)巡檢的動態(tài)航線規(guī)劃方法，所述方法包括：

3、通過機載端對采集到的實時數(shù)據(jù)進行識別定位，得到識別定位后的飛行航點；

4、通過機載端將得到識別定位后的飛行航點進行航點過濾，得到真實巡檢方向上的巡檢航點；

5、通過機載端根據(jù)真實巡檢方向上的巡檢航點繼續(xù)沿真實巡檢方向增加航點，得到真實巡檢方向上的引導(dǎo)航點；

6、通過機載端將得到真實巡檢方向上的巡檢航點和得到真實巡檢方向上的引導(dǎo)航點上傳至云端，并監(jiān)測機載端的實時飛行情況，當(dāng)所述機載端在其飛行過程中的實時飛行情況對應(yīng)當(dāng)前巡檢航點與發(fā)布巡檢航點不相同時，所述機載端執(zhí)行跟蹤巡檢航點的指令。

7、進一步，所述機載端對采集到的實時數(shù)據(jù)進行識別定位，得到識別定位后的飛行航點，包括：

8、所述機載端對采集到的實時數(shù)據(jù)以設(shè)定的頻率刷新并進行定位識別，得到識別定位后的飛行航點。

9、進一步，所述機載端將得到識別定位后的飛行航點進行航點過濾，得到真實巡檢方向上的巡檢航點，包括：

10、所述機載端將得到識別定位后的飛行航點結(jié)合所述機載端的位置信息，得到識別定位后的飛行航點與所述機載端的距離情況，所述機載端根據(jù)得到識別定位后的飛行航點與所述機載端的距離情況過濾得到識別定位后的飛行航點；

11、所述機載端根據(jù)得到識別定位后的飛行航點與所述機載端的距離情況過濾得到識別定位后的第一飛行航點結(jié)合所述機載端根據(jù)得到識別定位后的飛行航點與所述機載端的距離情況過濾得到識別定位后的第二飛行航點，得到所述第一飛行航點與所述第二飛行航點的距離情況，所述機載端根據(jù)所述第一飛行航點與所述第二飛行航點的距離情況過濾得到識別定位后的飛行航點。

12、進一步，在所述機載端將得到識別定位后的飛行航點進行航點過濾時，所述機載端計算其偏航角與當(dāng)前巡檢航點和發(fā)布巡檢航點形成的向量之間的夾角，得到所述機載端計算偏航角與當(dāng)前巡檢航點和發(fā)布巡檢航點形成的向量之間的夾角的情況，所述機載端根據(jù)得到其偏航角與當(dāng)前巡檢航點和發(fā)布巡檢航點形成的向量之間的夾角的情況過濾得到識別定位后的飛行航點；

13、其中，所述機載端的當(dāng)前巡檢航點為初始巡檢航點時，所述機載端將其當(dāng)前位置信息作為當(dāng)前巡檢航點信息。

14、進一步，所述方法還包括：

15、在所述機載端將得到識別定位后的飛行航點進行航點過濾時，所述機載端計算其速度方向與其位置信息和發(fā)布巡檢航點形成的向量之間的夾角，得到所述機載端計算其速度方向與其位置信息和發(fā)布巡檢航點形成的向量之間的夾角的情況，所述機載端根據(jù)得到其速度方向與其位置信息和發(fā)布巡檢航點形成的向量之間的夾角的情況過濾得到識別定位后的飛行航點；

16、其中，所述機載端在其飛行過程中處于懸停狀態(tài)時，所述機載端將其當(dāng)前巡檢航點作為發(fā)布巡檢航點。

17、進一步，所述機載端根據(jù)得到真實巡檢方向上的巡檢航點增加引導(dǎo)航點，得到真實巡檢方向上的引導(dǎo)航點，包括：

18、所述機載端根據(jù)得到真實巡檢方向上的當(dāng)前巡檢航點和發(fā)布巡檢航點延伸設(shè)定距離得到引導(dǎo)航點，所述巡檢航點包括當(dāng)前巡檢航點和發(fā)布巡檢航點，所述機載端根據(jù)得到真實巡檢方向上的當(dāng)前巡檢航點的位置信息和發(fā)布巡檢航點的位置信息計算得到引導(dǎo)航點的位置信息。

19、進一步，所述機載端在其飛行過程中依據(jù)的當(dāng)前巡檢航點與發(fā)布巡檢航點不相同時的情況，包括：

20、所述機載端在其飛行過程中的實時飛行情況對應(yīng)初始飛行狀態(tài)時，所述機載端執(zhí)行跟蹤發(fā)布巡檢航點的指令；

21、所述機載端在其飛行過程中的實時飛行情況對應(yīng)懸停狀態(tài)時，所述機載端執(zhí)行跟蹤發(fā)布巡檢航點的指令；

22、所述機載端在其飛行過程中的實時飛行情況對應(yīng)飛行跟蹤狀態(tài)時，所述機載端執(zhí)行跟蹤發(fā)布巡檢航點的指令；

23、所述機載端在其飛行過程中的實時飛行情況對應(yīng)飛行轉(zhuǎn)向狀態(tài)時，所述機載端將引導(dǎo)航點指向發(fā)布巡檢航點，所述機載端將發(fā)布巡檢航點指向引導(dǎo)航點，所述機載端執(zhí)行跟蹤發(fā)布巡檢航點的指令。

24、本發(fā)明還提供一種用于電網(wǎng)巡檢的動態(tài)航線規(guī)劃系統(tǒng)，所述動態(tài)航線規(guī)劃系統(tǒng)包括：

25、識別模塊，用于對在其飛行過程中采集到的實時數(shù)據(jù)進行識別定位，得到識別定位后的飛行航點；

26、過濾模塊，用于將得到識別定位后的飛行航點進行航點過濾，得到真實巡檢方向上的巡檢航點；

27、引導(dǎo)模塊，用于將得到真實巡檢方向上的巡檢航點增加引導(dǎo)航點，得到真實巡檢方向上的引導(dǎo)航點；

28、跟蹤模塊，用于將得到真實巡檢方向上的巡檢航點和得到真實巡檢方向上的引導(dǎo)航點上傳至云端，并監(jiān)測機載端在其飛行過程中的實時飛行情況，當(dāng)所述機載端在其飛行過程中的實時飛行情況對應(yīng)當(dāng)前巡檢航點與發(fā)布巡檢航點不相同時，所述機載端執(zhí)行跟蹤巡檢航點的指令。

29、作為一種可選的實施方式，在本發(fā)明提供的一種用于電網(wǎng)巡檢的動態(tài)航線規(guī)劃系統(tǒng)中，所述傳輸模塊根據(jù)所述機載端對在其飛行過程中采集到的實時數(shù)據(jù)進行識別定位，得到識別定位后的飛行航點，包括：

30、所述機載端對在其飛行過程中采集到的實時數(shù)據(jù)以設(shè)定的頻率刷新并進行定位識別，得到識別定位后的飛行航點；

31、作為一種可選的實施方式，在本發(fā)明提供的一種用于電網(wǎng)巡檢的動態(tài)航線規(guī)劃系統(tǒng)中，所述過濾模塊根據(jù)所述機載端將得到識別定位后的飛行航點進行航點過濾，得到真實巡檢方向上的巡檢航點，包括：

32、所述機載端將得到識別定位后的飛行航點結(jié)合所述機載端的位置信息，得到識別定位后的飛行航點與所述機載端的距離情況，所述機載端根據(jù)得到識別定位后的飛行航點與所述機載端的距離情況過濾得到識別定位后的飛行航點；

33、所述機載端根據(jù)得到識別定位后的飛行航點與所述機載端的距離情況過濾得到識別定位后的第一飛行航點結(jié)合所述機載端根據(jù)得到識別定位后的飛行航點與所述機載端的距離情況過濾得到識別定位后的第二飛行航點，得到所述第一飛行航點與所述第二飛行航點的距離情況，所述機載端根據(jù)所述第一飛行航點與所述第二飛行航點的距離情況過濾得到識別定位后的飛行航點。

34、作為一種可選的實施方式，在本發(fā)明提供的一種用于電網(wǎng)巡檢的動態(tài)航線規(guī)劃系統(tǒng)中，所述過濾模塊在所述機載端將得到識別定位后的飛行航點進行航點過濾時，所述機載端計算其偏航角與當(dāng)前巡檢航點和發(fā)布巡檢航點形成的向量之間的夾角，得到所述機載端計算偏航角與當(dāng)前巡檢航點和發(fā)布巡檢航點形成的向量之間的夾角的情況，所述機載端根據(jù)得到其偏航角與當(dāng)前巡檢航點和發(fā)布巡檢航點形成的向量之間的夾角的情況過濾得到識別定位后的飛行航點；

35、其中，所述機載端的當(dāng)前巡檢航點為初始巡檢航點時，所述機載端將其位置信息作為當(dāng)前巡檢航點信息。

36、作為一種可選的實施方式，在本發(fā)明提供的一種用于電網(wǎng)巡檢的動態(tài)航線規(guī)劃系統(tǒng)中，所述過濾模塊在所述機載端將得到識別定位后的飛行航點進行航點過濾時，所述機載端計算其速度方向與其位置信息和發(fā)布巡檢航點形成的向量之間的夾角，得到所述機載端計算其速度方向與其位置信息和發(fā)布巡檢航點形成的向量之間的夾角的情況，所述機載端根據(jù)得到其速度方向與其位置信息和發(fā)布巡檢航點形成的向量之間的夾角的情況過濾得到識別定位后的飛行航點；

37、其中，所述機載端在其飛行過程中處于懸停狀態(tài)時，所述機載端將其當(dāng)前巡檢航點作為發(fā)布巡檢航點。

38、作為一種可選的實施方式，在本發(fā)明提供的一種用于電網(wǎng)巡檢的動態(tài)航線規(guī)劃系統(tǒng)中，所述機載端根據(jù)得到真實巡檢方向上的巡檢航點增加引導(dǎo)航點，得到真實巡檢方向上的引導(dǎo)航點，包括：

39、所述機載端根據(jù)得到真實巡檢方向上的當(dāng)前巡檢航點和發(fā)布巡檢航點延伸設(shè)定距離得到引導(dǎo)航點，所述巡檢航點包括當(dāng)前巡檢航點和發(fā)布巡檢航點，所述機載端根據(jù)得到真實巡檢方向上的當(dāng)前巡檢航點的位置信息和發(fā)布巡檢航點的位置信息計算得到引導(dǎo)航點的位置信息。

40、作為一種可選的實施方式，在本發(fā)明提供的一種用于電網(wǎng)巡檢的動態(tài)航線規(guī)劃系統(tǒng)中，所述機載端在其飛行過程中的實時飛行情況對應(yīng)當(dāng)前巡檢航點與發(fā)布巡檢航點不相同時，所述機載端執(zhí)行跟蹤巡檢航點的指令，包括：

41、所述機載端在其飛行過程中的實時飛行情況對應(yīng)當(dāng)前巡檢航點為初始航點時，所述機載端執(zhí)行跟蹤發(fā)布巡檢航點的指令；

42、所述機載端在其飛行過程中的實時飛行情況對應(yīng)懸停狀態(tài)或在跟蹤引導(dǎo)航點時，所述機載端執(zhí)行跟蹤發(fā)布巡檢航點的指令；

43、所述機載端在其飛行過程中的實時飛行情況對應(yīng)當(dāng)前巡檢航點為發(fā)布巡檢航點時，所述機載端執(zhí)行跟蹤發(fā)布巡檢航點的指令；

44、所述機載端在其飛行過程中的實時飛行情況對應(yīng)引導(dǎo)航點不同于發(fā)布巡檢航點時，所述機載端將引導(dǎo)航點指向發(fā)布巡檢航點，所述機載端將發(fā)布巡檢航點指向引導(dǎo)航點，所述機載端執(zhí)行跟蹤發(fā)布巡檢航點的指令。

45、進一步，所述動態(tài)航線規(guī)劃系統(tǒng)還包括機載端，所述機載端包括設(shè)備本體，所述機載端還包括：

46、存儲有可執(zhí)行程序代碼的存儲器；

47、與所述存儲器耦合的處理器；

48、所述處理器調(diào)用所述存儲器中存儲的所述可執(zhí)行程序代碼，執(zhí)行一種用于電網(wǎng)巡檢的動態(tài)航線規(guī)劃方法中所述機載端所執(zhí)行的步驟。

49、進一步，所述動態(tài)航線規(guī)劃系統(tǒng)還包括云端，所述云端包括第一端，所述第一端包括：

50、存儲有可執(zhí)行程序代碼的存儲器；

51、與所述存儲器耦合的處理器；

52、所述處理器調(diào)用所述存儲器中存儲的所述可執(zhí)行程序代碼，執(zhí)行一種用于電網(wǎng)巡檢的動態(tài)航線規(guī)劃方法中所述第一端所執(zhí)行的步驟。

53、進一步，所述動態(tài)航線規(guī)劃系統(tǒng)還包括計算機存儲介質(zhì)，所述計算機存儲介質(zhì)存儲有計算機指令，所述計算機指令被調(diào)用時，執(zhí)行一種用于電網(wǎng)巡檢的動態(tài)航線規(guī)劃方法。

54、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：

55、1、本發(fā)明通過動態(tài)航線規(guī)劃，使無人機能夠以4～8m/s的速度進行勻速高效巡檢，顯著提高了巡檢速度和效率，相比于傳統(tǒng)人工巡檢和低速無人機巡檢方法，大幅度減少了巡檢時間，同時本方法僅需搭載云臺相機，對激光雷達沒有要求，因此在成本上更具有優(yōu)勢。這減輕了機載重量，對于小型無人機來說，能夠顯著提升巡檢航時與巡檢效率，同時降低了設(shè)備成本和維護成本；

56、2、本發(fā)明不需要搭載激光雷達設(shè)備，從而減輕了無人機的載荷，這對于小型無人機尤其重要，進而能夠提升無人機的航時和巡檢范圍，同時本發(fā)明通過航點過濾和引導(dǎo)航點的增加，能夠確保無人機在巡檢過程中保持正確的航線，減少因圖像識別錯誤或定位精度問題導(dǎo)致的偏離，提高了電網(wǎng)巡檢數(shù)據(jù)的精度和準確性；

57、3、本發(fā)明通過能夠適應(yīng)不同的飛行速度和環(huán)境條件，通過動態(tài)調(diào)整航點更新頻率和航點過濾邏輯，使無人機能夠靈活應(yīng)對復(fù)雜多變的電網(wǎng)環(huán)境，同時本方法通過智能化的航線規(guī)劃減少了人工干預(yù)的需求，降低了對操作人員技能的要求，減少了人為錯誤的可能性，同時也減輕了操作人員的工作強度；

58、4、本發(fā)明通過動態(tài)航線規(guī)劃能夠使無人機自主進行巡檢，同時本方法采用的航線規(guī)劃形式為后續(xù)在塔上方進行擴展工作提供了適配能力，使得后續(xù)能夠在此基礎(chǔ)上增加更多的檢測任務(wù)或服務(wù)，如桿塔維護、故障診斷等；

59、5、本發(fā)明能夠進行穩(wěn)定的電網(wǎng)巡檢工作，不受環(huán)境因素的限制，確保了巡檢工作的連續(xù)性和可靠性，同時通過動態(tài)航線規(guī)劃，無人機能夠更加接近目標，采集到更高分辨率的圖像數(shù)據(jù)，為后續(xù)的數(shù)據(jù)分析和處理提供了更高質(zhì)量的原始資料。