[发明专利]一种电力巡线无人机多传感器数据融合障碍物检测方法

说明书

本发明公开了一种电力巡线无人机多传感器数据融合障碍物检测方法，包括与无人机系统中的飞行控制器连接的多传感器组合检测装置，多传感器组合检测装置包括毫米波雷达、双目视觉传感器、电磁场传感器、红外传感器、差分GPS和数据融合处理器，毫米波雷达、双目视觉传感器、电磁场传感器、红外传感器和差分GPS均连接到数据融合处理器，通过数据融合处理器对各传感器采集的数据进行融合处理，获得准确的障碍物位置、方位和类型，并进行有效的避障，可防止无人机作业中碰撞输电线路和塔架和对输电线路周围环境中的山体、树木、建筑物等障碍物进行检测，以免造成财产损失或人员伤亡。

技术领域

本发明涉及一种电力巡线无人机多传感器数据融合障碍物检测方法，属于无人机障碍物检测技术领域。

背景技术

随着技术的发展，无人机应用领域越来越广泛，在电力巡检方面的应用越来越多。由于电力巡线现场环境大多比较恶劣，高山、树木、建筑物等环绕在输电线路周围，而且输电线路本身传输的高压特高压电能也会对无人机正常作业产生干扰。电力巡线这种特殊复杂环境，给无人机电力巡线作业提出了更高要求，无人机对障碍物在线高精度检测成为迫切要求。但是目前国内无人机对障碍物检测，大多采用单一传感器对单一障碍物进行检测，或者采用少数几种传感器对日常使用中障碍物进行检测，针对电力巡线应用设计的无人机障碍物检测方法，也只是采用电磁场检测传感器和超声波传感器对输电线路本身和大目标障碍物进行检测，现有的这些方法存在如下问题：

1)没有综合考虑电力巡线现场复杂环境，对障碍物检测方法过于简单；

2)采用的障碍物检测传感器比较单一或者多传感器组合方式不合理，无法对电力巡线中障碍物进行可靠高精度检测；

3)采用的数据融合策略不具备学习功能，障碍物辨别快速性和可靠度不高；

4)采用的GPS精度不高，导致无人机绝对位置检测误差太大，直接影响在线学习算法的可靠性；

5)无法对障碍物类型进行定位，给避障算法增加难度。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种电力巡线无人机多传感器数据融合障碍物检测方法，以解决现有技术中存在的问题。

本发明采取的技术方案为：一种电力巡线无人机多传感器数据融合障碍物检测方法，包括与无人机系统中的飞行控制器连接的多传感器组合检测装置，多传感器组合检测装置包括毫米波雷达、双目视觉传感器、电磁场传感器、红外传感器、差分GPS和数据融合处理器，毫米波雷达、双目视觉传感器、电磁场传感器、红外传感器和差分GPS均连接到数据融合处理器，检测步骤如下：

1)数据融合处理器采集毫米波雷达、双目视觉传感器、电磁场传感器、红外传感器和差分GPS的信号数据；

2)数据融合处理器对采集的数据进行融合处理，具体步骤为：

a)融合层一：对采集的数据进行预处理：对传感器数据进行标准化处理、格式化处理、次序化处理和压缩处理；

b)融合层二：通过获取的多个传感器的预处理数据进行障碍物状态估计，获得障碍物的位置、方位和类型；

c)融合层三：通过障碍物的位置、方位和类型判断障碍物是否对无人机产生的威胁，若产生威胁，威胁信号发送给飞行控制器，飞行控制器进行避障处理；

d)融合层四：数据融合处理器对步骤2)-4)进行障碍物威胁修正：评价融合过程是否合理，若合理，则此次融合数据可信可用，若不合理对此次融合数据进行修正，而且实时判断是否需要补充其他传感器信息，若需要补充，则把另一种传感器数据加入到数据融合过程，若不需要，则信任此次融合数据，以及融合算法是否需要修改，如果所有传感器数据都加入到了数据融合过程却不能检测到障碍物，则需要修改融合算法，否则不修改。

步骤b)中障碍物状态估计包括以下步骤：