一种电力巡检无人机控制方法及系统与流程

allin2026-09-14  7


本发明涉及无人机控制领域,尤其涉及一种电力巡检无人机控制方法及系统。


背景技术:

1、利用无人机来对电力设备进行巡检是一种常用的技术,现有技术中,利用无人机来对变电站等设施中的电力设备进行巡检之前,通常需要根据设置的航点来生成路程最短的飞行路径,以便使得无人机能够以最短的时间遍历所有的航点以提高巡检效率。航点为无人机滞空停留对电力设备进行拍摄的位置。

2、但是,现有的最短路径生成算法,仅利用经纬度上的距离来表示两个航点之间的距离,仅适用于所有航点的高度相同的情况,即仅在二维的平面内来获得最短路径,并没有考虑到当电力设备的高度不同,无人机实际上在不同的航点进行拍摄时,航点的高度并不相同的情况,因此,计算出的最短路径可能并不是实际上的最短路径,从而不利于提高无人机单次飞行所能够到达的航点的数量,影响电力巡检的效率。


技术实现思路

1、本发明的目的在于公开一种电力巡检无人机控制方法及系统,解决如何优化无人机的飞行路径的获取过程,从而在利用无人机对电力设备进行巡检时,提高巡检的效率的问题。

2、为了达到上述目的,本发明提供如下技术方案:

3、第一个方面,本发明提供了一种电力巡检无人机控制方法,包括:

4、s1,获取对电力设备进行巡检时的航点的集合u;

5、s2,使用改进的距离计算公式计算巡检顺序相邻的两个航点之间的距离;

6、其中,第b个航点和第b+1个航点所对应的距离计算公式为:

7、

8、表示第b个航点和第b+1个航点之间的距离,和分别表示第b个航点的经度和纬度,和分别表示第b+1个航点的经度和纬度,表示连接第b个航点和第b+1个航点的直线线段与第b+1个航点所在的水平面之间的小于90°的夹角;

9、s3,基于s2获得的距离获取集合u中的所有航点的最短飞行路径;

10、s4,控制无人机沿着最短飞行路径进行飞行,分别获取每个航点的航拍图像集合。

11、优选地,s3包括:

12、s31,分别以u中的任意两个不同的航点为巡检的起点和终点,遍历得到所有的飞行路径;

13、s32,基于s2获得的距离分别计算s31中得到的每条飞行路径的总长度;

14、s33,将总长度最短的飞行路径作为最短飞行路径。

15、优选地,分别获取每个航点的航拍图像,包括:

16、s41,对于第b个航点,按照设定的拍摄方向对第b个航点进行拍摄,得到第一张航拍图像;

17、s42,对进行图像预处理,得到图像;

18、s43,基于和第b个航点的历史航拍图像,计算b个航点的总拍摄次数;

19、s44,使用与的相同的拍摄条件对第b个航点进行-1次拍摄,得到-1张航拍图像;

20、s45,将s41和s44中得到的航拍图像作为第b个航点的航拍图像集合。

21、优选地,s42包括:

22、s421,对进行灰度化,获得图像;

23、s422,对进行滤波,得到图像。

24、优选地,s43包括:

25、s431,获取上一次对电力设备进行巡检时,第b个航点的航拍图像集合;

26、s432,将中最具有代表性的航拍图像作为第b个航点的历史航拍图像;

27、s433,对进行灰度化,获得图像;

28、s434,对进行滤波,获得图像;

29、s435,获取中与之间的灰度差值大于设定的灰度阈值的像素点的数量;

30、s436,计算 中的像素点的灰度值的均值;

31、s437,使用如下公式计算b个航点的总拍摄次数:

32、<mstyle displaystyle="true" mathcolor="#000000"><msub><mi>n</mi><mi>b</mi></msub><mi>=</mi><mrow><mo>[</mo><mrow><msub><mi>λ</mi><mn>1</mn></msub><mi>×</mi><mfrac><msub><mi>m</mi><mi>b</mi></msub><msub><mi>m</mi><mi>b,last</mi></msub></mfrac><mo>+</mo><msub><mi>λ</mi><mn>2</mn></msub><mi>×</mi><mfrac><mrow><msub><mi>maxgray</mi><mi>b,1,opt</mi></msub><mi>−</mi><msub><mi>avegray</mi><mi>b,1,opt</mi></msub></mrow><msub><mi>maxgray</mi><mi>b,1,opt</mi></msub></mfrac><mo>+</mo><msub><mi>λ</mi><mn>3</mn></msub><mi>×</mi><mfrac><mrow><mfrac><mn>1</mn><msub><mi>m</mi><mrow><mi>b,</mi><mn>1</mn><mi>,</mi><mi>opt</mi></mrow></msub></mfrac><mstyle displaystyle="true"><munder><mo>∑</mo><mrow><mi>i</mi><mi>∈</mi><msub><mi>pu</mi><mi>b,1,opt</mi></msub></mrow></munder><msup><mrow><mo>(</mo><mrow><msub><mi>grat</mi><mi>i</mi></msub><mi>−</mi><mi>avgrat</mi></mrow><mo>)</mo></mrow><mi>2</mi></msup></mstyle></mrow><msup><mi>maxgrat</mi><mi>2</mi></msup></mfrac></mrow><mo>]</mo></mrow><mi>×</mi><msub><mi>n</mi><mi>bs</mi></msub></mstyle>

33、表示中的像素点的数量,表示中的灰度值的最大值,表示中的灰度值的均值,表示中的像素点的集合,表示中的像素点的数量,表示像素点i的图像梯度;表示中的图像梯度的均值,表示中的图像梯度的最大值,、、分别表示预先设定的第一权重、第二权重和第三权重,表示预先设定的数量。

34、优选地,中最具有代表性的航拍图像的获取过程包括:

35、第一步,从中任意选取一张航拍图像;

36、第二步,将分为个大小相同的区域;

37、第三步,分别计算每个区域中像素点的代表系数;

38、第四步,获取代表系数最大的区域中的像素点的坐标的集合;

39、第五步,基于分别获取中的每张航拍图像的无参考图像质量评价值;

40、第六步,将中无参考图像质量评价值最大的航拍图像作为中最具有代表性的航拍图像。

41、优选地,的计算公式为:

42、

43、表示的像素点的列数,l表示预设的长度;

44、的计算公式为:

45、

46、表示的像素点的行数。

47、优选地,将分为个大小相同的区域,包括:

48、每个区域的长度为,宽度为;

49、将分为个长度为,宽度为的区域。

50、优选地,对进行滤波,得到图像,包括:

51、将分为多个待滤波区域;

52、基于每个待滤波区域的像素点的坐标的集合对进行滤波,得到。

53、第二个方面,本发明提供了一种电力巡检无人机控制系统,包括第一获取模块、计算模块、第二获取模块和控制模块;

54、第一获取模块用于获取对电力设备进行巡检时的航点的集合u;

55、计算模块用于使用改进的距离计算公式计算巡检顺序相邻的两个航点之间的距离;

56、其中,第b个航点和第b+1个航点所对应的距离计算公式为:

57、

58、表示第b个航点和第b+1个航点之间的距离,和分别表示第b个航点的经度和纬度,和分别表示第b+1个航点的经度和纬度,表示连接第b个航点和第b+1个航点的直线线段与第b+1个航点所在的水平面之间的小于90°的夹角;

59、第二获取模块用于基于计算模块获得的距离获取集合u中的所有航点的最短飞行路径;

60、控制模块用于控制无人机沿着最短飞行路径进行飞行,分别获取每个航点的航拍图像集合。

61、本发明在获取最短飞行路径的过程中,并不是直降将基于经度和纬度计算得到的距离作为两个航点之间的实际距离,而是计算出距离之后,乘上两个航点之间的夹角的cos值,从而实现了对不同高度的航点之间的距离的修正,使得计算出的距离能够更加真实地表示不同两个航点之间的距离,从而有利于得到更加准确的最短飞行路径,进而更加准确地对无人机的飞行路径进行控制,提高了利用无人机对电力设备进行巡检的效率。


技术特征:

1.一种电力巡检无人机控制方法,其特征在于,包括:

2.根据权利要求1所述的一种电力巡检无人机控制方法,其特征在于,s3包括:

3.根据权利要求1所述的一种电力巡检无人机控制方法,其特征在于,分别获取每个航点的航拍图像,包括:

4.根据权利要求3所述的一种电力巡检无人机控制方法,其特征在于,s42包括:

5.根据权利要求4所述的一种电力巡检无人机控制方法,其特征在于,s43包括:

6.根据权利要求5所述的一种电力巡检无人机控制方法,其特征在于,中最具有代表性的航拍图像的获取过程包括:

7.根据权利要求6所述的一种电力巡检无人机控制方法,其特征在于,的计算公式为:

8.根据权利要求7所述的一种电力巡检无人机控制方法,其特征在于,将分为个大小相同的区域,包括:

9.根据权利要求7所述的一种电力巡检无人机控制方法,其特征在于,对进行滤波,得到图像,包括:

10.一种电力巡检无人机控制系统,其特征在于,包括第一获取模块、计算模块、第二获取模块和控制模块;


技术总结
本发明属于无人机控制领域,公开了一种电力巡检无人机控制方法及系统,方法包括S1,获取对电力设备进行巡检时的航点的集合U;S2,使用改进的距离计算公式计算巡检顺序相邻的两个航点之间的距离;S3,基于S2获得的距离获取集合U中的所有航点的最短飞行路径;S4,控制无人机沿着最短飞行路径进行飞行,分别获取每个航点的航拍图像集合。本发明在获取最短飞行路径的过程中,并不是直降将基于经度和纬度计算得到的距离作为两个航点之间的实际距离,而是计算出距离之后,对不同高度的航点之间的距离的修正,得到更加准确的最短飞行路径,进而更加准确地对无人机的飞行路径进行控制。

技术研发人员:赵洪丹,王博,张欣,郑宇,夏芃,王阔,李卓,刘志业,张占鹏,张益铭
受保护的技术使用者:国网吉林省电力有限公司辽源供电公司
技术研发日:
技术公布日:2024/10/31
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