[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

说明书

本发明提供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、微雷达定位系统、图像采集模块、三维模型模块、坐标计算模块、路径规划模块、无线传输模块和机载飞控系统，所述三维模型模块、坐标计算模块、路径规划模块和无线传输模块均集成在计算机内，所述微雷达定位系统包括超宽带微雷达信号源和超宽带信号接收机，该基于输变电设备三维模型的无人机地面飞行控制系统能够通过输变电设备三维模型获取其三维立体坐标，无人机根据输变电设备的立体坐标并借助微雷达定位系统进行自主导航和飞行姿态调整与控制，从而实现对输变电设备的精确检测。

技术领域

本发明是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，属于输变电设备状态检测技术领域。

背景技术

绝缘子在整个电力系统输配变中应用广泛，尤其是在近年大力发展的超高压、特高压交、直流输电系统中，绝缘子的安全运行问题更是直接决定了整个系统的投资以及安全水平，由于悬式瓷、玻璃绝缘子应用的时间最早，数量大，暂时无法被取代，这些绝缘子长期处在复杂的自然环境中，受到强电场和机械应力的影响，其绝缘性能和机械性能会下降，从而会产生低值或零值绝缘子，这种绝缘子一旦存在，极易引发闪络、断裂、掉串、导线落地等事故，危及电网安全，因此检测绝缘子劣化对电网的运行安全具有十分重要的意义。

目前绝缘子劣化检测普遍应用的是电压分布法(火花间隙)，该方法需要人工登塔，用火花叉逐片进行检测，导致工作量巨大、效率低、安全性差、漏检概率大，另外通过测量绝缘子串电位分布来判断劣化绝缘子的判据也已非常成熟(电力行业标准DL/T626－2005《劣化盘形悬式绝缘子检测规程》中已进行规定)，但测量装置本身并不完善，目前的操作方法也比较繁琐，都是电位分布测量仪配合绝缘杆等操作人员手动操作，特别是在绝缘子串增长以后，极大的增加了这种方法的现场操作难度，限制了该方法在现场检测中的使用，通过无人机搭载光学电场传感探头将能够有效的解决以上困难，但是，由于绝缘子带电检测要面临高压环境，必须要能够达到5-10cm的精确空间定位才能满足要求，传统GPS定位1.5m精度必然不能满足要求，并且无人机的路径规划和飞行姿态调整与控制对检测具有重要的意义。

为此，本发明提供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。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明目的是提供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，以解决上述背景技术中提出的问题，该基于输变电设备三维模型的无人机地面飞行控制系统能够通过输变电设备三维模型获取其三维立体坐标，无人机根据输变电设备的立体坐标并借助微雷达定位系统进行自主导航和飞行姿态调整与控制，从而实现对输变电设备的精确检测。

为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：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、微雷达定位系统、图像采集模块、三维模型模块、坐标计算模块、路径规划模块、无线传输模块和机载飞控系统，所述三维模型模块、坐标计算模块、路径规划模块和无线传输模块均集成在计算机内，所述微雷达定位系统包括超宽带微雷达信号源和超宽带信号接收机，所述图像采集模块、机载飞控系统和超宽带信号接收机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；

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

步骤四：立体坐标获取；建模完成后，坐标计算模块根据三维模型获取输变电设备的三维立体坐标，计算机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；