[发明专利]一种变电站巡检机器人定位导航方法及系统

说明书

本发明公开了一种变电站巡检机器人定位导航方法及系统。该方法包括：获取变电站巡检机器人当前时刻的位置数据和周围环境点云数据；计算第一位姿信息和第二位姿信息；获取上一时刻的校正数据；依据上一时刻的校正数据，采用卡尔曼滤波算法对第一位姿信息或第二位姿信息进行滤波处理，得到当前时刻的校正数据；依据当前时刻的校正数据，构建当前时刻变电站巡检机器人所处环境的地图模型，以实现变电站巡检机器人的定位导航。本发明能够提高定位精度，减小对周围环境进行地图构建的误差。

技术领域

本发明涉及变电站巡检技术领域，特别是涉及一种变电站巡检机器人定位导航方法及系统。

背景技术

变电站是改变电压等级、电力传输的枢纽，是电力系统中的重要组成部分，对其安全性有很高的要求。因此，变电站的巡检工作必不可少，高质量、高效率的巡检能很大程度地提高变电站运行的可靠性和安全性，有利于维护电力系统的正常运行和稳定。

人工巡检是变电站巡检的传统作业方式，巡检人员有时由于工作劳累、厌烦等因素，很容易造成漏检、错检。根据中国电科院的统计显示，每年由于漏检和错检造成的直接经济损失都要超过26亿元。可见，人工巡检难以保证电力系统的安全可靠。随着科技的发展，使用巡检机器人完成巡检任务，以提高变电站运行的可靠性，成为一种发展趋势。

变电站巡检机器人中定位导航模块尤为重要，定位导航是实现巡检机器人自主运行的关键，其通过传感器根据周围环境建模，并规划行车路径，沿着路径自主行驶，实现变电站巡检任务。目前，变电站巡检机器人的定位导航技术主要有：磁轨迹导航、惯性导航、激光定位导航和GPS导航。磁轨迹导航应用较早，需预先在道路上铺设磁条，机器车通过感应磁条信息来寻找路径，编程简单，定位精度高，但是其初期造价高，且后期重新规划路径较为麻烦；惯性导航不适合应用在变电站这类电磁强度高的环境中，因为其主要利用电子罗盘测量地球磁场强度来规划方向路径，会产生较大偏差；激光定位导航虽然定位导航精度相对较高，但是需要设置路标辅助导航，使用环境受到约束；GPS导航灵活性高，但需要接受卫星信号，会有信号失真及丢失的情况，影响定位精度。

综上，现有的变电站巡检机器人利用单一传感器实现定位导航，定位精度差，对周围环境进行地图构建的误差也较大。

发明内容

基于此，有必要提供一种变电站巡检机器人定位导航方法及系统，以提高定位精度，减小对周围环境进行地图构建的误差。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种变电站巡检机器人定位导航方法，包括：

获取变电站巡检机器人当前时刻的位置数据和周围环境点云数据；所述位置数据是采用GPS获取得到的，所述周围环境点云数据是采用激光雷达获取得到的；

计算第一位姿信息和第二位姿信息；所述第一位姿信息是依据当前时刻的位置数据计算得到的，所述第二位姿信息是依据当前时刻的周围环境点云数据计算得到的；

获取上一时刻的校正数据；

当所述上一时刻的校正数据包括上一时刻的位置状态滤波估计值和上一时刻的位置估计误差协方差时，则依据所述上一时刻的位置状态滤波估计值和所述上一时刻的位置估计误差协方差，采用卡尔曼滤波算法对所述第二位姿信息进行滤波处理，得到当前时刻的校正数据；此时，所述当前时刻的校正数据包括当前时刻的环境状态滤波估计值和当前时刻的环境估计误差协方差；

当所述上一时刻的校正数据包括上一时刻的环境状态滤波估计值和上一时刻的环境估计误差协方差时，则依据所述上一时刻的环境状态滤波估计值和所述上一时刻的环境估计误差协方差，采用卡尔曼滤波算法对所述第一位姿信息进行滤波处理，得到当前时刻的校正数据；此时，所述当前时刻的校正数据包括当前时刻的位置状态滤波估计值和当前时刻的位置估计误差协方差；