[发明专利]一种无人机电缆隧道巡检飞行方法

说明书

本发明公开了一种无人机电缆隧道巡检飞行方法，包括循线飞行，所述循线飞行包括：选择与电缆隧道周围环境对比度明显的高亮颜色，在需要巡检隧道的起点与终点之间的可飞行区域的中心位置铺设这种颜色的引导线。接着，采用摄像头获得前方实时图像，并进行感兴趣区域裁剪，提高了系统的实时性。再进行颜色提取，并进行二值化，对二值化后的图像进行形态学滤波，为引导线的提取去除噪声，最后扫描二值化后的图像，并用最小二乘法拟合直线，从而求得了无人机下一刻飞行的位姿。本发明无人机电缆隧道巡检飞行方法，其无需铺设轨道，仅需要设置一条高亮颜色的引导线，使得巡检成本低，并能避免设备长期放置在阴暗潮湿的隧道环境中而容易损坏的问题。

技术领域

本发明涉及无人机巡检技术领域，特别涉及一种采用无人机在隧道中巡检电缆时的避障方法。

背景技术

电缆隧道是指用于容纳大量敷设在电缆支架上的电缆的走廊或隧道式构筑物，电缆隧道除了让隧道能更好地保护电缆，还能够使人们对电缆的检查和维修都很方便。近几年，我国的大中型城市电缆隧道发展迅速，以成为主要的电缆铺设方式，但是电缆隧道的巡检工作主要还是采用人工巡检的方式。电缆隧道中由于空间狭窄、阴暗且存在极大的安全隐患，这给电缆巡检工作人员的工作无疑增加了难度。

为降低巡检工作难度，一些类似机器人的辅助巡检设备开始出现。比如申请号为CN201711260702.3，发明名称为一种电缆隧道电缆完整性的检测装置及方法，申请号为CN201010611296.2，发明名称为电缆隧道巡检机器人，申请号为CN201810701507.8，发明名称为一种电缆隧道智能检测系统，申请号为CN201110280933.7，发明名称为小型履带式电缆隧道巡检机器人是一种履带式巡检机器人。这些设备在一定程度上能帮助人们减轻巡检工作强度，但是机器人进行巡检存在安装运维成本高，检测设备长期处在隧道阴暗潮湿环境下，设备容易损坏；且在发生火灾等危急情况下，现有电缆隧道巡检机器人不能工作。

此外，申请号为CN201810990106.9，发明名称为“一种电缆隧道的智能巡检无人机系统”的专利提出了一种多旋翼无人机巡检系统搭建方案，但是并没有公开如何实现自动巡检的具体方案，且没有考虑在发生火灾情况下如何实现电缆巡检。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种无人机电缆隧道巡检飞行方法，以解决无人机在电缆隧道狭小空间及复杂环境下的自主飞行及避障的技术难题，以及解决在电缆隧道出现火灾情况、隧道内存在大量烟雾情况下如何实现无人机在隧道内自主飞行的技术难题。

本发明无人机电缆隧道巡检飞行方法，包括循线飞行，所述循线飞行包括以下步骤：

1)在电缆隧道中部人行道的中间设置引导线，所述引导线的颜色为与电缆隧道周围环境对比度明显的高亮颜色；

2)无人机通过摄像头采集飞行前方的人行道图像，并对获取的图像提取感兴趣区域；

3)将提取的感兴趣区域图像以RGB模型存储，然后将其转换到HSV色彩空间，再根据引导线的颜色特征来提取引导线的走向，将引导线颜色区域像素置为255，其他区域置为0，从而实现图像二值化；

4)对步骤3)得到的二值化图像进行去噪处理；

5)以去燥后的二值化图像的横向作为x轴，纵向中心线作为y轴，并对去燥后的二值化图像从第一行开始，采用每隔十行扫描一次的方式，对扫描到的行分别再从该行左右两个方向扫描像素值为255的像素坐标并记录下来，并对该行左右两侧最边处的两像素坐标求平均值得到中间点坐标，然后对所有提取到的中间点坐标用进行最小二乘法拟合直线，求得直线的点斜式即y＝kx+b,通过计算直线的斜率k即得到引导线相对于y轴的夹角，因无人机处在y轴上，因此引导线相对于y轴的夹角即为无人机下一时刻的偏航角，并通过计算直线的中心点处坐标与图像中心点处坐标在x轴方向的坐标差得到无人机相对于引导线的左右偏移距离，最后飞行控制器根据偏航角与左右方向的偏移距离控制无人机下一时刻的位姿。