一種基于機(jī)器視覺(jué)的無(wú)人機(jī)電力線定位著降系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及DGPS無(wú)人機(jī)引航領(lǐng)域，具體地，涉及一種基于機(jī)器視覺(jué)的無(wú)人機(jī)電力線定位著降系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]無(wú)人機(jī)晝夜可用，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便，成本低，效率比高，并且不必?fù)?dān)心人員傷亡，因此在高危環(huán)境下，無(wú)人機(jī)作業(yè)日益受到青睞。它可用于場(chǎng)景監(jiān)控、氣象偵查、公路巡視、勘探測(cè)繪、水災(zāi)監(jiān)控、航空攝影、交通管理、森林火災(zāi)等，由此看來(lái)無(wú)人機(jī)在多方面有極為廣闊的應(yīng)用前景。
[0003]無(wú)人機(jī)在執(zhí)行任務(wù)的過(guò)程中，定點(diǎn)著降是一個(gè)非常重要且容易出現(xiàn)故障的階段，研究資料表明，世界航空史上有三分之一以上的飛行事故發(fā)生在定點(diǎn)著降過(guò)程。因此，無(wú)人機(jī)定點(diǎn)著降技術(shù)已經(jīng)成為影響無(wú)人機(jī)發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)之一，能否安全可靠實(shí)現(xiàn)自動(dòng)著降也是成為評(píng)價(jià)無(wú)人機(jī)性能好壞的重要指標(biāo)。
[0004]無(wú)人機(jī)定位著降是指無(wú)人機(jī)依靠機(jī)載的導(dǎo)航設(shè)備和飛行控制系統(tǒng)來(lái)進(jìn)行定位導(dǎo)航并最終控制無(wú)人機(jī)降落在著陸場(chǎng)地的過(guò)程。要想實(shí)現(xiàn)定點(diǎn)著降，無(wú)人機(jī)必須具備自主導(dǎo)航的能力，因此高精度的定點(diǎn)著降的導(dǎo)航技術(shù)包括:慣性導(dǎo)航系統(tǒng)(INS)，GPS導(dǎo)航，INS/GPS組合導(dǎo)航系統(tǒng)和視覺(jué)導(dǎo)航儀。其中，慣性導(dǎo)航是最早研究，最為成熟的導(dǎo)航技術(shù);GPS是近些年興起的，應(yīng)用最為廣泛，技術(shù)也相對(duì)成熟的導(dǎo)航技術(shù)。伴隨著多種導(dǎo)航技術(shù)的出現(xiàn)，自然將不同的導(dǎo)航技術(shù)組合，發(fā)揮各自的優(yōu)勢(shì)以達(dá)到最好的導(dǎo)航效果。上述導(dǎo)航技術(shù)均有各自的缺點(diǎn):GPS定位系統(tǒng)對(duì)導(dǎo)航衛(wèi)星的依賴(lài)性太強(qiáng);慣性導(dǎo)航系統(tǒng)是利用陀螺、加速度計(jì)等慣性器件得到數(shù)據(jù)，最終計(jì)算出載體位置，隨著時(shí)間的推移其誤差過(guò)大。
[0005]隨著圖像處理技術(shù)、光學(xué)攝像技術(shù)的發(fā)展，機(jī)器視覺(jué)導(dǎo)航技術(shù)已經(jīng)成為無(wú)人機(jī)自主導(dǎo)航領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)。利用機(jī)載攝像機(jī)實(shí)現(xiàn)拍攝的視頻圖像圖像來(lái)計(jì)算載體的運(yùn)動(dòng)參數(shù)，輔助機(jī)載的導(dǎo)航控制系統(tǒng)控制無(wú)人機(jī)完成自主著陸，這種組合方案可補(bǔ)償機(jī)載測(cè)量?jī)x器誤差的發(fā)散，提供更為精確的導(dǎo)航信息。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0006]本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種基于機(jī)器視覺(jué)的無(wú)人機(jī)電力線定位著降系統(tǒng)，解決了無(wú)人機(jī)電力線故障檢測(cè)、排查、電力線巡檢以及搶修定位著降位置不精準(zhǔn)問(wèn)題。
[0007]本實(shí)用新型解決上述問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是:
[0008]—種基于機(jī)器視覺(jué)的無(wú)人機(jī)電力線定位著降系統(tǒng)，包括DGPS導(dǎo)航儀、視覺(jué)導(dǎo)航儀、主控計(jì)算機(jī)和自動(dòng)駕駛裝置，所述的視覺(jué)導(dǎo)航儀將采集到的特征點(diǎn)坐標(biāo)傳輸?shù)街骺赜?jì)算機(jī)上，所述的DGPS導(dǎo)航儀將無(wú)人機(jī)的位置數(shù)據(jù)通過(guò)主控計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理，所述主控計(jì)算機(jī)根據(jù)視覺(jué)導(dǎo)航儀采集的特征點(diǎn)坐標(biāo)信息和無(wú)人機(jī)的位置數(shù)據(jù)，通過(guò)控制自動(dòng)駕駛裝置使無(wú)人機(jī)降落。該系統(tǒng)首先采用DGPS無(wú)人機(jī)引航技術(shù)，將無(wú)人機(jī)引導(dǎo)到著降區(qū)特征圖案上空附近，啟動(dòng)機(jī)器視覺(jué)助降系統(tǒng)對(duì)無(wú)人機(jī)進(jìn)行實(shí)時(shí)精確定位，并把無(wú)人機(jī)的位置信息傳遞到飛行控制系統(tǒng)，由飛行控制系統(tǒng)控制無(wú)人機(jī)降落。本發(fā)明主要應(yīng)用了實(shí)時(shí)圖像處理、圖像特征點(diǎn)提取及無(wú)人機(jī)定位等技術(shù)。其主要應(yīng)用于電力線故障檢測(cè)、排查。
[0009]進(jìn)一步的，所述的DGPS導(dǎo)航儀采用2臺(tái)GPS接收機(jī)，I臺(tái)設(shè)置于地面作基準(zhǔn)站，I臺(tái)設(shè)置在無(wú)人機(jī)上，2臺(tái)接收機(jī)同步跟蹤觀測(cè)相同的GPS衛(wèi)星。
[0010]進(jìn)一步的，所述的視覺(jué)導(dǎo)航儀包括CCD圖像傳感器和視頻處理器，所述的視頻處理器包括視頻采集卡和圖像處理電路，所述的視頻采集卡將CCD圖像傳感器輸出的視頻信號(hào)傳輸?shù)綀D像處理電路，所述圖像處理電路完成對(duì)特征圖案處理得到圖像中的特征點(diǎn)坐標(biāo)傳輸?shù)街骺赜?jì)算機(jī)上。
[0011]進(jìn)一步的，所述的即CCD圖像傳感器采用一個(gè)攝像機(jī)，所述的攝像機(jī)固定在轉(zhuǎn)動(dòng)平臺(tái)上，所述的轉(zhuǎn)動(dòng)平臺(tái)在方向角和俯仰角兩個(gè)自由度轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0012]進(jìn)一步的，所述的自動(dòng)駕駛裝置包括升降控制裝置、轉(zhuǎn)向控制裝置和發(fā)動(dòng)機(jī)控制
目.ο
[0013]綜上，本實(shí)用新型的有益效果是:
[0014]1、本發(fā)明的DGPS導(dǎo)航儀完成無(wú)人機(jī)位置的初步確定并將數(shù)據(jù)通過(guò)主控計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理，進(jìn)而控制無(wú)人機(jī)的自動(dòng)駛?cè)霟o(wú)人機(jī)著降點(diǎn)區(qū)域;進(jìn)而通過(guò)視覺(jué)導(dǎo)航儀獲取電力線上的精確?？奎c(diǎn)，傳輸給主控計(jì)算機(jī)進(jìn)行分析，操控?zé)o人機(jī)完成精確定點(diǎn)著降到電力線的任務(wù)。此功能的快速、精準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)為無(wú)人機(jī)更好的應(yīng)用于電力線故障檢測(cè)、排查、電力線巡檢以及搶修提供實(shí)際的支持。
[0015]2、將DGPS導(dǎo)航技術(shù)與視覺(jué)導(dǎo)航技術(shù)完美的結(jié)合應(yīng)用于電力線巡檢及搶修中無(wú)人機(jī)定點(diǎn)著降系統(tǒng)。解決兩種導(dǎo)航系統(tǒng)各自的技術(shù)難點(diǎn)以及兩種系統(tǒng)的統(tǒng)一協(xié)調(diào)，使得無(wú)人機(jī)能最終以高精度著降或懸停在定點(diǎn)位置。
[0016]3、CCD圖像傳感器采用攝像機(jī)固定在轉(zhuǎn)動(dòng)平臺(tái)上，轉(zhuǎn)動(dòng)平臺(tái)在方向角和俯仰角兩個(gè)自由度轉(zhuǎn)動(dòng)。
【附圖說(shuō)明】
[0017]此處所說(shuō)明的附圖用來(lái)提供對(duì)本發(fā)明實(shí)施例的進(jìn)一步理解，構(gòu)成本申請(qǐng)的一部分，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明實(shí)施例的限定。在附圖中:
[0018]圖1為本實(shí)用新型一種基于機(jī)器視覺(jué)的無(wú)人機(jī)電力線定位著降系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理總圖；
[0019]圖2為本實(shí)用新型一種基于機(jī)器視覺(jué)的無(wú)人機(jī)電力線定位著降系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理分圖；
[0020]圖3為本實(shí)用新型視覺(jué)導(dǎo)航儀的結(jié)構(gòu)原理圖；
[0021 ]圖4為本實(shí)用新型視覺(jué)導(dǎo)航儀數(shù)字圖像處理的結(jié)構(gòu)原理圖；
[0022]其中:1-DGPS導(dǎo)航儀，2-視覺(jué)導(dǎo)航儀，3_主控計(jì)算機(jī)，4_自動(dòng)駕駛裝置，5_ CXD圖像傳感器，6-視頻處理器，7-視頻采集卡，8-圖像處理電路，9-升降控制裝置，10-轉(zhuǎn)向控制裝置，11-發(fā)動(dòng)機(jī)控制裝置。
【具體實(shí)施方式】
[0023]下面結(jié)合實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明，但本實(shí)用新型的實(shí)施方式不限于此。
[0024]實(shí)施例1
[0025]如圖1-4所示的一種基于機(jī)器視覺(jué)的無(wú)人機(jī)電力線定位著降系統(tǒng)，包括DGPS導(dǎo)航儀1、視覺(jué)導(dǎo)航儀2、主控計(jì)算機(jī)3和自動(dòng)駕駛裝置4，所述的視覺(jué)導(dǎo)航儀2將采集到的特征點(diǎn)坐標(biāo)傳輸?shù)街骺赜?jì)算機(jī)上，所述的DGPS導(dǎo)航儀I將無(wú)人機(jī)的位置數(shù)據(jù)通過(guò)主控計(jì)算機(jī)3進(jìn)行處理，所述主控計(jì)算機(jī)3根據(jù)視覺(jué)導(dǎo)航儀2采集的特征點(diǎn)坐標(biāo)信息和無(wú)人機(jī)的位置數(shù)據(jù)，通過(guò)控制自動(dòng)駕駛裝置4使無(wú)人機(jī)降落。主控計(jì)算機(jī)3可以采用單片機(jī)型號(hào)為MPC5565。
[0026]本發(fā)明的DGPS導(dǎo)航儀I完成無(wú)人機(jī)位置的初步確定并將數(shù)據(jù)通過(guò)主控計(jì)算機(jī)3進(jìn)行處理，進(jìn)而控制無(wú)人機(jī)的自動(dòng)駛?cè)霟o(wú)人機(jī)著降點(diǎn)區(qū)域;進(jìn)而通過(guò)視覺(jué)導(dǎo)航儀獲取電力線上的精確?？奎c(diǎn)，傳輸給主控計(jì)算機(jī)進(jìn)行分析，操控?zé)o人機(jī)完成精確定