[发明专利]一种无人机巡线避障系统及方法

说明书

本发明公开了一种无人机巡线避障系统及方法，包括无人机机体,无人机上装设有电场避障装置,该电场避障装置包括电场强度信息库与ARM内核的嵌入式系统模块,依次连接的电场强度传感器、电场强度传感信息处理模块和模数转换模块,模数转换模块与ARM内核的嵌入式系统模块的输入端相连接,ARM内核的嵌入式系统模块输出端与无人机的飞行控制系统连接，无人机的飞行控制系统由报警装置、微处理器、GPS定位装置、无线信息传输发射和接收装置组成，本发明结构原理简单，智能化程度高，本发明通过测量无人机位置处的电场强度大小来确定巡线无人机与架空线之间的距离,成功解决了人眼直接观察带来的不便与问题。解决了当前无人机运用到实际工程中所遇到的问题。

技术领域

本发明涉及无人机避障技术领域，具体为一种无人机巡线避障系统及方法。

背景技术

目前，超、高电压输线路已经成为全国大电网联络线，然而由于我国地形复杂，输电线的周围环境复杂多变，输电安全受到严重威胁。近年来，以无人机为载体的输电线路巡检方式应运而生，利用无人机对输电线路巡检更加安全，成本低，效率高且可以及时地发现输电线路存在的缺陷，解决人工巡检“盲区”问题。无人机可以携带多种传感器，我们可以通过分析无人机对输电线路拍摄的影音资料得到输电线路存在的缺陷，尽早地发现并消除可能出现的隐患。

而无人机巡检的线路，大多为复杂多变的低空领域，存在输电线路、电力杆塔、建筑物等障碍物，特别是输电线路，如果不能处理好无人机和输电线路的关系，不仅会损坏无人机还可能会给输电线路和电网造成严重威胁，甚至引起重大事故，导致大规模停电，造成严重的经济损失。因此，在无人机巡线中为了确保电网的安全运行和无人机系统的本身的安全问题，无人机的避障控制有着重要的研究意义。

针对高压交流输电线路这个特定对象，有一类信息在无人机安全距离评测中尚未得到充分利用，那就是电场。在输电导线上施加交流电压，就会在其周围空间产生交变电场，这是交流输电线路的固有特性。

目前,国内外对高压输电导线电磁环境的研究和分析已取得了一定的成果。但利用架空线的电磁环境实现无人机定位仅在少有的文献和专利提及,譬如专利申请号为201210222437.0的专利《一种用于无人机巡检带电导线的电场差分避障系统及方法》提及了利用的电场差分测量来规避导线,所采用的是两路完全相同的电场测量装置,通过一定的方式测得两处电场强度,并计算差值与现有数据比较,从而得出无人机与导线之间的距离。专利申请号为201510250261.3的专利《基于电场强度变化率的高压同塔双回输电线路无人机巡检避障方法》公开了一种基于电场强度变化率的高压同塔双回输电线路无人机巡检避障方法,其提出了全新的输电线路周围电场强度变化率则主要由导线排列方式和塔架结构决定的理论并由此得出避障方法。但这些专利在说明标准制定时不够精确，较为模糊，且由于需要经过多次数据处理计算，需要一定的延时，对于避障实施是有风险的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种无人机巡线避障系统及方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种无人机巡线避障系统，包括无人机机体,所述无人机机体上装设有电场避障装置,所述电场避障装置包括电场强度信息库与ARM内核的嵌入式系统模块,依次连接的电场强度传感器、电场强度传感信息处理模块和模数转换模块,所述模数转换模块与ARM内核的嵌入式系统模块的输入端相连接,所述ARM内核的嵌入式系统模块输出端与无人机的飞行控制系统连接，所述无人机的飞行控制系统由报警装置、微处理器、GPS定位装置、无线信息传输发射和接收装置组成，所述微处理器分别连接报警装置、GPS定位装置、无线信息传输发射和接收装置。

优选的，所述电场强度传感信息处理模块包括运算放大器，所述运算放大器负极输入端分别连接电阻A一端和电阻D一端，电阻A另一端为信号输入端，所述运算放大器正极输入端通过电阻B接地，所述运算放大器控制端通过电阻C接地，所述电阻D另一端连接运算放大输出端和信号输出端。