[发明专利]一种基于输变电设备三维模型的无人机地面飞行控制系统

权利要求书

1.一种基于输变电设备三维模型的无人机地面飞行控制系统，包括计算机(1)、微雷达定位系统(2)、图像采集模块(3)、三维模型模块(4)、坐标计算模块(5)、路径规划模块(6)、无线传输模块(7)和机载飞控系统(8)，其特征在于，所述三维模型模块(4)、坐标计算模块(5)、路径规划模块(6)和无线传输模块(7)均集成在计算机(1)内，所述微雷达定位系统(2)包括超宽带微雷达信号源(9)和超宽带信号接收机(10)，所述图像采集模块(3)、机载飞控系统(8)和超宽带信号接收机(10)均安装在目标无人机上，此基于输变电设备三维模型的无人机地面飞行控制系统的实现步骤如下：

步骤一：无人机定位；首先目标无人机飞往目标输变电设备，然后借助微雷达定位系统(2)进行自身定位；

步骤二：图像采集；目标无人机飞行至输变电设备后，图像采集模块(3)开始采集输变电设备图像，并传递到机载图像分析仪中，生成图像信号，再以无线的方式发送到计算机(1)；

步骤三：三维建模；计算机(1)根据图像信号通过三维模型模块(4)对输变电设备进行三维建模，三维模型模块(4)采用IBMR技术；

步骤四：立体坐标获取；建模完成后，坐标计算模块(5)根据三维模型获取输变电设备的三维立体坐标，计算机(1)根据目标无人机的自身坐标和输变电设备的三维立体坐标对输变电设备的实际坐标进行确定；

步骤五：路径规划；根据输变电设备的实际坐标和监测需要，计算机(1)通过路径规划模块(6)对无人机进行路径规划，计算机(1)将飞行路径规划通过无线传输模块(7)发送到机载飞控系统(8)，无人机根据飞行路径规划借助微雷达定位系统(2)进行自主导航和飞行姿态调整与控制，实现自动飞行。

2.根据权利要求1所述的一种基于输变电设备三维模型的无人机地面飞行控制系统，其特征在于：所述步骤三中的IBMR技术为基于图像的建模和绘制，是当前计算机图形学界一个极其活跃的研究领域，同传统的基于几何的建模和绘制相比，IBMR技术具有许多独特的优点，三维建模变得更快、更方便，成本低廉，自动化程度高。

3.根据权利要求1所述的一种基于输变电设备三维模型的无人机地面飞行控制系统，其特征在于：所述微雷达定位系统(2)的定位方法为：首先根据现场状况在合适位置布放6个超宽带微雷达信号源(9)作为无人机飞行定位参照点，计算机(1)以6个超宽带微雷达信号源(9)为原点分别建立空间坐标系，超宽带微雷达信号源(9)发出的UWB信号组成信号网，实现超宽带微雷达信号源(9)与无人机之间的无缝通信，确保无人机定位的精确性，无人机上的超宽带信号接收机(10)接收超宽带微雷达信号源(9)发出的UWB信号，计算机(1)根据超宽带微雷达信号源(9)发射UWB信号的时间与无人机接收UWB信号的时间，计算出各个超宽带微雷达信号源(9)与无人机之间的距离，然后，计算机(1)根据莫洛金斯基的三参数的直接转换方法，实现精准坐标换算，位置确定，坐标换算后，无人机的位置得到确定。

4.根据权利要求1所述的一种基于输变电设备三维模型的无人机地面飞行控制系统，其特征在于：所述图像采集模块(3)采用可见光与红外双光摄像头。