一種架空輸電線路無人機(jī)巡檢系統(tǒng)飛行準(zhǔn)確性評價(jià)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種評價(jià)方法，具體涉及一種架空輸電線路無人機(jī)巡檢系統(tǒng)飛行準(zhǔn)確性評價(jià)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在電力系統(tǒng)中，無人機(jī)主要用于巡視輸電線路設(shè)備本體及通道走廊，檢測設(shè)備和通道缺陷。無人機(jī)種類繁多，按機(jī)型可分為固定翼無人機(jī)、無人直升機(jī)，兩種機(jī)型均在輸電線路巡檢中有不同方面的應(yīng)用。其中，固定翼無人機(jī)側(cè)重于開展輸電線路通道巡檢、災(zāi)情普查，可快速發(fā)現(xiàn)通道內(nèi)固定或流動作業(yè)、山火、違章建筑等外破隱患，在災(zāi)害情況下可迅速確定受災(zāi)范圍，評估受災(zāi)情況。無人直升機(jī)側(cè)重于開展輸電線路單塔或區(qū)段巡檢、故障巡檢，易于發(fā)現(xiàn)線路桿塔瓶口以上缺陷。
[0003]目前，輸電線路巡檢用無人機(jī)多為中小型無人機(jī)，即空機(jī)質(zhì)量在116千克以下。由于軍事、政治等原因，無人機(jī)進(jìn)口技術(shù)較少，多為國內(nèi)生產(chǎn)。國內(nèi)無人機(jī)機(jī)體生產(chǎn)廠家主要有三類，一是具備軍工背景的研宄所，主要制造大中型無人機(jī)平臺，具備技術(shù)研發(fā)、檢測實(shí)驗(yàn)、系統(tǒng)集成和質(zhì)量管控優(yōu)勢；二是以科研院所為背景的企業(yè)，主要制造中小型無人機(jī)平臺，有科研應(yīng)用基礎(chǔ)，但在生產(chǎn)能力、質(zhì)量管控、系統(tǒng)集成、檢測等方面存在不足；三是從做小型航模發(fā)展起來的小型民企，主要制造中小型無人機(jī)平臺，具有一定成本優(yōu)勢，但在生產(chǎn)研發(fā)能力、質(zhì)量管控、外購設(shè)備檢測等方面存在不足，且不具備系統(tǒng)集成資質(zhì)和質(zhì)量檢測手段。
[0004]輸電線路巡檢需要對特定部件進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，分辨率要求極高；在實(shí)際巡檢作業(yè)時(shí)，先在地面設(shè)置航線和任務(wù)設(shè)備參數(shù)，再進(jìn)行飛行巡檢。無人機(jī)飛行準(zhǔn)確性對巡檢結(jié)果影響質(zhì)量較大，飛行準(zhǔn)確性主要體現(xiàn)在無人機(jī)飛行的水平位置和高度位置。影響無人機(jī)飛行準(zhǔn)確性的因素主要有飛行控制系統(tǒng)、導(dǎo)航定位模塊等。但目前國內(nèi)無人機(jī)市場不成熟，飛行控制系統(tǒng)質(zhì)量參差不齊，導(dǎo)航定位模塊質(zhì)量較差。國內(nèi)架空輸電線路無人機(jī)巡檢系統(tǒng)發(fā)展還處于起步階段，暫無行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、國家標(biāo)準(zhǔn)，暫無輸電線路無人機(jī)巡檢系統(tǒng)相關(guān)試驗(yàn)方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種架空輸電線路無人機(jī)巡檢系統(tǒng)飛行準(zhǔn)確性評價(jià)方法，對無人機(jī)機(jī)體的飛行位置和姿態(tài)進(jìn)行測量，對飛行準(zhǔn)確性進(jìn)行評估，篩選合格的無人機(jī)巡檢系統(tǒng)，保障線路設(shè)備安全。
[0006]為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采取如下技術(shù)方案:
[0007]本發(fā)明提供一種架空輸電線路無人機(jī)巡檢系統(tǒng)飛行準(zhǔn)確性評價(jià)方法，所述方法包括以下步驟:
[0008]步驟1:對量測設(shè)備進(jìn)行檢校；
[0009]步驟2:在無人機(jī)機(jī)體上布置標(biāo)識；
[0010]步驟3:無人機(jī)起飛后，量測設(shè)備對無人機(jī)機(jī)體進(jìn)行測量；
[0011]步驟4:對無人機(jī)位置進(jìn)行實(shí)時(shí)分析；
[0012]步驟5:對無人機(jī)巡檢系統(tǒng)飛行準(zhǔn)確性進(jìn)行評價(jià)。
[0013]所述步驟I中，首先布置三維檢校場，使用量測設(shè)備對三維檢校場進(jìn)行拍攝，使三維檢校場占滿整幅影像；然后根據(jù)三維檢校場的已知位置約束條件，使用直接變換方法解算量測設(shè)備的內(nèi)方位元素，包括量測設(shè)備的像主點(diǎn)位置、主距和鏡頭畸變參數(shù)，并確定拍攝中心與像平面的關(guān)系；最后根據(jù)量測設(shè)備的拍攝基線確定量測設(shè)備中兩臺拍攝設(shè)備的相對位置。
[0014]所述步驟2中，標(biāo)識的形狀為黑白相間的圓形，其直徑5cm，具有對稱性。
[0015]所述步驟2中，在無人機(jī)機(jī)體上選擇三個位置布置標(biāo)識，三個位置的運(yùn)動方向及位移與機(jī)體保持一致，標(biāo)識的正面朝下，且平整。
[0016]對于不同的無人機(jī)，采用以下方式布置標(biāo)識:
[0017](I)對多旋翼無人機(jī)，在機(jī)腹下方布置一個標(biāo)識，在兩個機(jī)臂上分別布置一個標(biāo)識或在機(jī)體框架對角位置上布置兩個標(biāo)識；
[0018](2)對無人直升機(jī)，在機(jī)腹下方布置兩個標(biāo)識，尾端布置一個標(biāo)識；
[0019](3)對固定翼無人機(jī)，在機(jī)腹布置一個標(biāo)識，在兩個機(jī)翼各布置一個標(biāo)識。
[0020]所述步驟3包括以下步驟:
[0021]步驟3-1:選擇直線區(qū)段作為測量區(qū)，給定測試區(qū)中兩端中點(diǎn)的地理坐標(biāo)，按兩個地理坐標(biāo)設(shè)置無人機(jī)飛行航線，滿足無人機(jī)在航線飛行時(shí)，飛行高度在10?20m之間，飛行速度為O?5m/s ；
[0022]步驟3-2:量測設(shè)備中兩個拍攝設(shè)備的俯仰角向上，水平視角與預(yù)設(shè)航線成垂直角布置，并根據(jù)天氣情況設(shè)定感光度和光圈；
[0023]步驟3-3:無人機(jī)起飛后，其采取自主飛行模式，并按預(yù)設(shè)航線飛行；
[0024]步驟3-4:啟動量測設(shè)備，以連拍模式進(jìn)行拍攝，并將影像傳輸至后臺處理系統(tǒng)。
[0025]所述步驟4包括以下步驟:
[0026]步驟4-1:對拍攝的影像進(jìn)行預(yù)處理，提取標(biāo)識點(diǎn)；
[0027]步驟4-2:對兩臺拍攝設(shè)備在同一時(shí)刻拍攝的影像，進(jìn)行標(biāo)識點(diǎn)匹配；
[0028]步驟4-3:采用相對控制的方式，以飛機(jī)質(zhì)心為原點(diǎn)O，以機(jī)身方向?yàn)閄軸，以同一水平面上垂直于機(jī)身方向?yàn)閅軸，并以垂直于XOY平面的方向?yàn)閆軸，建立空間直角坐標(biāo)系，測定標(biāo)識點(diǎn)在該空間直角坐標(biāo)系中的像素坐標(biāo)；
[0029]步驟4-4:以像素坐標(biāo)為測量值，結(jié)合布置在無人機(jī)上的三個標(biāo)識相對位置關(guān)系，建立共線方程，根據(jù)共線方程確定無人機(jī)位置；
[0030]步驟4-5:根據(jù)確定的無人機(jī)在不同時(shí)刻的位置，繪制無人機(jī)飛行航跡。
[0031]所述步驟5中，將無人機(jī)飛行航跡與預(yù)設(shè)航線進(jìn)行對比分析，分別通過水平準(zhǔn)確度評價(jià)指標(biāo)和垂直準(zhǔn)確度評價(jià)指標(biāo)對無人機(jī)的水平準(zhǔn)確度和垂直準(zhǔn)確度進(jìn)行評價(jià)。
[0032]所述水平準(zhǔn)確度評價(jià)指標(biāo)包括最大水平偏差和平均水平偏差；所述最大水平偏差為無人機(jī)飛行航跡上在水平方向上最大的偏差，所述平均水平偏差為無人機(jī)在不同時(shí)刻位置的水平偏差值的均方根；
[0033]所述垂直準(zhǔn)確度評價(jià)指標(biāo)包括最大高度偏差和平均高度偏差；所述最大高度偏差為無人機(jī)飛行航跡上在垂直方向上的最大偏差，所述平均高度偏差為無人機(jī)在不同時(shí)刻位置的高度偏差值的均方根。
[0034]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于:
[0035](I)能在實(shí)際飛行情況下實(shí)時(shí)對無人機(jī)的飛行位置進(jìn)行檢測，不干擾無人機(jī)的正常飛行。
[0036](2)能對無人機(jī)巡檢系統(tǒng)整體的飛行準(zhǔn)確性進(jìn)行綜合評價(jià)，不是單一模塊的控制精度。
[0037](3)能對無人機(jī)巡檢系統(tǒng)整體的飛行準(zhǔn)確性進(jìn)行定量化評價(jià)，為實(shí)際巡檢作業(yè)時(shí)無人機(jī)與線路設(shè)備及周邊障礙物的安全距離保證提供技術(shù)依據(jù)，提高無人機(jī)巡檢作業(yè)安全性。
【附圖說明】
[0038]圖1是架空輸電線路無人機(jī)巡檢系統(tǒng)飛行準(zhǔn)確性評價(jià)方法流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0039]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0040]如圖1，本發(fā)明提供一種架空輸電線路無人機(jī)巡檢系統(tǒng)飛行準(zhǔn)確性評價(jià)方法，所述方法包括以下步驟:
[0041]步驟1:對量測設(shè)備進(jìn)行檢校；
[0042]步驟2:在無人機(jī)機(jī)體上布置標(biāo)識；
[0043]步驟3:無人機(jī)起飛后，量測設(shè)備對無人機(jī)機(jī)體進(jìn)行測量；
[0044]步驟4:對無人機(jī)位置進(jìn)行實(shí)時(shí)分析；
[0045]步驟5:對無人機(jī)巡檢系統(tǒng)飛行準(zhǔn)確性進(jìn)行評價(jià)。
[0046]所述步驟I中，首先布置三維檢校場，使用量測設(shè)備對三維檢校場進(jìn)行拍攝，使三維檢校場占滿整幅影像；然后根據(jù)三維檢校場的已知位置約束條件，使用直接變換方法解算量測設(shè)備的內(nèi)方位元素，包括量測設(shè)備的像主點(diǎn)位置、主距和鏡頭畸變參數(shù)，并確定拍攝中心與像平面的關(guān)系；最后根據(jù)量測設(shè)備的拍攝基線確定量測設(shè)備中兩臺拍攝設(shè)備的相對位置。
[0047]標(biāo)識的形狀為黑白相間的圓形，其直徑5cm，具有對稱性。
[0048]在無人機(jī)機(jī)體上選擇三個位置布置標(biāo)識，三個位置的運(yùn)動方向及位移與機(jī)體保持