CN109358644A - 无人机自动巡视航线的生成方法和装置 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种无人机自动巡视航线的生成方法和装置，其中，无人机自动巡视航线的生成方法包括：获取线路杆塔的三维形状数据；对所述三维形状数据进行刺点操作得到所述线路杆塔的多个检测点；根据预设的位置约束条件确定与所述多个检测点对应的相同数量的多个巡航点；生成包括所述多个巡航点的巡视航线，本发明根据位置约束条件确定多个检测点对应的相同数量的多个巡航点的空间位置信息，根据多个巡航点的空间位置信息生成无人机的巡航线路，这样能自动生成无人机的巡航线路，避免人工操作无人机对线路杆塔进进行巡视精度差导致碰撞的问题，提高无人机巡视的安全性和提高线路巡视的效率。

Description

无人机自动巡视航线的生成方法和装置

技术领域

本发明涉及电力巡视领域，尤其涉及一种无人机自动巡视航线的生成方法和装置。

背景技术

传统的人工巡线作业费时费力，效率低，地面观测效果差，巡视过程存在安全隐患等问题，随着无人机技术的不断发展，各地市供电公司大量开展无人机对输电线路进行巡视，包括通道巡视、精细化巡视，树障巡视等，机巡提升了巡视效率，及时发现缺陷隐患，提升了电网的安全性。

其中，精细化巡视是对线路铁塔设备进行巡视，巡视方法包括手动巡视和自动巡视，人工巡视为手动操作多旋翼无人机对杆塔进行巡视，自动巡视则一般采用机器学习的方法，先手动控制无人机对杆塔进行巡视学习，记录巡视点，然后在开展自动巡视，目前开展无人机精细化巡视还存在以下问题：

无人机的GPS定位精度低，无人机拍摄位置、高度全部依靠人工视觉判断，很难准确到达指定位置和高度，拍摄质量因人而异，对杆塔的巡视，当前规范性较差，受到人员操控技术的限制，拍摄的部位、顺序等均会有较大差异，导致后续缺陷分析难度加大。同时，依赖人工，专业性要求高。对于不熟悉操作的人员存在巡视安全风险。

因此，需要一种简单的，安全可靠，能根据杆塔巡视巡视点自动规划生成航线的方法，以便进一步提升无人机精细化巡视自动化水平和巡视效率。

发明内容

本发明实施例所要解决的技术问题在于，提供一种无人机自动巡视航线的生成方法和装置，解决目前无人机巡视精确度不高的问题，提高无人机巡视的效率。

为了解决上述技术问题，本申请第一方面提供了一种无人机自动巡视航线路的生成方法，包括：获取线路杆塔的三维形态数据，对三维形状数据进行刺点操作得到线路杆塔的多个检测点；根据预设的位置约束条件确定多个检测点对应的相同数量的多个巡航点，生成包括多个巡航点的巡视航线。

其中，三维形状数据表示在某个参考坐标系下线路杆塔表面采集到的多个点的空间位置信息，对线路杆塔表面上采集的点的数量越多，对线路杆塔的三维形状的描述就越精确。例如三维形状数据包括采用实时动态(real-time kinematic，RTK)定位采集线路杆塔表面上的多个点得到的点云。刺点操作表示选取三维形状数据中的需要检测的点的过程，刺点操作可以模板匹配的方法、人工智能的方法或手动的方法来实施，本发明不作限制。预设的位置约束条件表示检测点和巡航点之间的位置关系，每对检测点和巡航点之间的位置约束条件都是相同的，这样便于快速生成对应的巡航点。无人机在相邻的两个巡航点之间采用直线飞机方式。

根据以上的实施例，根据位置约束条件确定多个检测点对应的相同数量的多个巡航点的空间位置信息，根据多个巡航点的空间位置信息生成无人机的巡航线路，这样能自动生成无人机的巡航线路，避免人工操作无人机对线路杆塔进进行巡视精度差导致碰撞的问题，提高无人机巡视的安全性和提高线路巡视的效率。

在一种可能的设计中，巡航点与对应的检测点之间的水平距离为第一长度，第一长度为预存储或预配置的值，具体的长度值可以根据需求进行设置。经过巡航点与对应的检测点之间的直线与水平线之间的夹角为第二角度，第二角度是预存储或预配置的值，具体的角度值可根据需求进行设置。

在一种可能的设计中，经过巡航点和对应的检测点的直线为第一直线，经过所述检测点的水平线为第二直线，第一直线和所述第二直线所在的平面垂直于水平面。

在一种可能的设计中，所述巡航线路还包括第一拐弯点和第二拐弯点，所述第一拐弯点位于所述线路杆塔的中心轴线的左侧，所述第二拐弯点位于所述线路杆塔的中心轴线的右侧；所述第一拐弯点与所述线路杆塔的中心轴线之间的水平距离为第二长度，所述第一拐弯点与所述线路杆塔的塔顶中心点之间的垂直距离为第三长度；所述第二拐弯点与所述线路杆塔的中心轴线之间的水平距离为所述第二长度，所述第二拐弯点与所述线路杆塔的塔顶中心点之间的垂直距离为所述第三长度。其中，第二长度和第三长度为预存储或预配置的长度值，具体的长度值可根据需要进行设置，本发明实施例不作限制。巡航线路在相邻的两个点之间采用直线进行飞机，相邻的两个点可以均为巡视点，也可以是均为拐弯点，也可以一个是巡视点，另一个是拐弯点，具体根据拐弯点和巡航点之间的排列顺序而定。

在一种可能的设计中，还包括：确定每个巡航点上的检测时间，将巡航线路和每个巡航点的检测时间发送给无人机，无人机根据巡航线路和检测时间对每个检测点进行巡视，例如：进行拍照、超声波探测、或激光探测等检测手段，本发明实施例不作限制。

本申请又一方面提供了一种无人机自动巡视航线路的生成装置，包括：

获取单元，用于获取线路杆塔的三维形状数据；

刺点单元，用于对所述三维形状数据进行刺点操作得到所述线路杆塔的多个检测点；

确定单元，用于根据预设的位置约束条件确定与所述多个检测点对应的相同数量的多个巡航点；

生成单元，用于生成包括所述多个巡航点的巡视航线。

在一种可能的设计中，巡航点与对应的检测点之间的水平距离为第一长度，巡经过航点与对应的检测点的直线与水平线之间的夹角为第一角度。

在一种可能的设计中，经过巡航点和对应的检测点的直线为第一直线，经过所述检测点的水平线为第二直线，所述第一直线和所述第二直线所在的平面垂直于水平面。

在一种可能的设计中，所述巡航线路还包括第一拐弯点和第二拐弯点，所述第一拐弯点位于所述线路杆塔的中心轴线的左侧，所述第二拐弯点位于所述线路杆塔的中心轴线的右侧；所述第一拐弯点与所述线路杆塔的中心轴线之间的水平距离为第二长度，所述第一拐弯点与所述线路杆塔的塔顶中心点之间的垂直距离为第三长度；所述第二拐弯点与所述线路杆塔的中心轴线之间的水平距离为所述第二长度，所述第二拐弯点与所述线路杆塔的塔顶中心点之间的垂直距离为所述第三长度。

在一种可能的设计中，还包括：

发送单元，用于将所述巡航线路和所巡航线路中的每个巡航点的检测时间发送给所述无人机，以使所述无人机根据所述巡航线路对所述线路杆塔的每个检测点进行巡视。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的一种无人机自动巡视航线的生成方法的流程示意图；

图2a是本发明实施例提供的线路杆塔上的检测点和巡航点之间的位置关系的示意图；

图2b是本发明实施例提供的检测点和巡航点的位置关系的示意图；

图2c本发明实施例提供的拐弯点和线路杆塔之间的位置关系的示意图；

图2d是本发明实施例提供的针对该线路杆塔的巡航线路的示意图；

图3是本发明实施例提供的一种无人机自动巡视航线的生成装置的结构示意图；

图4是本发明实施例提供的一种无人机自动巡视航线的生成装置的另一结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。同时，在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本发明。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本发明的描述。

为了说明本发明所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。

参见图1，图1是本发明实施例提供的一种无人机自动巡视航线的生成方法的流程示意图，在本发明实施例中，所述方法包括：

S101、获取线路杆塔的三维形状数据。

具体的，三维形状数据是对线路杆塔的表面进行采集得到的多个点的空间位置信息，例如：空间位置信息包括点的经纬度和高度，装置获取三维形态数据的方法可以是：基于RTK高精度定位的无人机对线路杆塔进行绕飞采集到的可见光点云；或无人机使用激光雷达对线路杆塔进行绕飞采集到的激光点云，或采用其他方法采集到的线路杆塔的三维形态数据，本发明实施例不作限制。

S102、对三维形状数据进行刺点操作得到线路杆塔的多个检测点。

具体的，刺点操作表示选取三维形状数据中需要检测的点的过程，刺点操作的方法可以是图片刺点或三维点云刺点，刺点操作得到多个检测点。例如：参见图2a所示的线路杆塔的三维形状数据，在三维形状数据上进行刺点操作得到多个检测点为A、B、C、D、E、F、G、H和I。

S103、根预设的位置约束条件确定与多个检测点对应的相同数量的多个巡航点。

具体的，多个检测点和多个巡航点为一对一的映射关系，每个检测点对应一个巡航点，位置余数条件表示检测点和巡航点之间的位置关系，每个检测点和对应的巡航点之间的位置关系都是相同的。在一种可能的实施方式中，巡航点与对应的检测点之间的水平距离为第一长度，经过巡航点与对应的检测点的直线与水平线之间的夹角为第一角度。第一长度和第一角度均为预存储或预配置的值，具体数值本发明实施例不作限制。

例如：参见图2a所示，检测点和巡航点的数量都为9个，检测点和巡航点之间的位置关系为：检测点A对应巡航点A’，检测点B对应巡航点B’，检测点C对应巡航点C’，检测点D对应巡航点D’，检测点E对应巡航点E’，检测点F对应巡航点F’，检测点G对应巡航点G’，检测点H对应巡航点H’，检测点I对应巡航点I’。图2a中的每对检测点和巡航点来说，二者的位置约束关系为：检测点和对应的巡航点之间的水平距离为10m，经过检测点和对应的巡航点的直线与水平线之间的夹角为30°。

在另一种可能的实施方式中，经过巡航点和对应的检测点的直线为第一直线，经过检测点的水平线为第二直线，第一直线和第二直线所在的平面垂直于水平面。

例如：参见图2b所示，经过巡航点和检测点的直线为第一直线，经过检测点的水平直线为第二直线，第一直线和第二直线在检测点相交，第一直线和第二直线的夹角为30度，巡航点到第一直线的垂直距离(即巡航点到虚拟点位的距离)为10m×sin30°。第一直线和第二直线所在的平面垂直于水平面，这样根据位置约束条件能唯一确定检测点对应的巡航点。

S104、生成包括多个巡航点的巡视航线。

具体的，相邻的两个巡航点之间构成线段，无人机在相邻的两个巡航点之间采用直线的方式飞行。例如：多个巡航点依次为L、M、N和K，其中巡航点L和巡航点M相邻，巡航点M和巡航点N相邻，巡航点N和巡航点K相邻，生成的巡视航线为L到M的线段、M到N的线段、N到K的线段，其中无人机飞机的顺序可以是L到K，也可以是K到L。

在一种可能的实施方式中，由于线路杆塔是一个杆状的，为了避免无人机根据巡航点飞机的过程中发生碰撞，可以在巡航点中设置至少两个拐弯点。这样无人机在线路杆塔的一侧巡视完毕后升到一个安全的拐弯点，再飞到线路杆塔的另一侧进行巡视。所述巡航线路还包括第一拐弯点和第二拐弯点，所述第一拐弯点位于所述线路杆塔的中心轴线的左侧，所述第二拐弯点位于所述线路杆塔的中心轴线的右侧；所述第一拐弯点与所述线路杆塔的中心轴线之间的水平距离为第二长度，所述第一拐弯点与所述线路杆塔的塔顶中心点之间的垂直距离为第三长度；所述第二拐弯点与所述线路杆塔的中心轴线之间的水平距离为所述第二长度，所述第二拐弯点与所述线路杆塔的塔顶中心点之间的垂直距离为所述第三长度。第一拐弯点、第二拐弯点和塔顶中心点所在的平面与水平面垂直。

例如，参见图2c所示，拐弯点1位于线路杆塔的左侧，拐弯点1与线路杆塔的中心轴线之间的水平距离为10m，拐弯点1与线路杆塔的塔顶中心点之间的垂直距离为10m。拐弯点2位于线路杆塔的左侧，拐弯点2与线路杆塔的中心轴线之间的水平距离为10m，拐弯点2与线路杆塔的塔顶中心点之间的垂直距离为10m。

参见图2d，根据巡航点和拐弯点生成的巡视航线的示意图，无人机可以从巡航点I’飞行到巡航点A’，也可以从巡航点A’飞行到巡航点I’。

在一种可能的实施方式中，还包括：将所述巡航线路和所巡航线路中的每个巡航点的检测时间发送给所述无人机，以使所述无人机根据所述巡航线路对所述线路杆塔的每个检测点进行巡视。

实施本发明实施例，根据位置约束条件确定多个检测点对应的相同数量的多个巡航点的空间位置信息，根据多个巡航点的空间位置信息生成无人机的巡航线路，这样能自动生成无人机的巡航线路，避免人工操作无人机对线路杆塔进进行巡视精度差导致碰撞的问题，提高无人机巡视的安全性和提高线路巡视的效率。

上述图1、图2a、图2b、图2c和图2d详细阐述了本申请实施例的一种无人机自动巡视航线的生成方法。

请参见图3，图3是本发明实施例提供的一种无人机自动巡视航线的生成装置的结构示意图，以下简称装置3，该装置3可以包括获取单元301、刺点单元302、确定单元303和生成单元304。

获取单元301，用于获取线路杆塔的三维形状数据。

刺点单元302，用于对所述三维形状数据进行刺点操作得到所述线路杆塔的多个检测点。

确定单元303，用于根据预设的位置约束条件确定与所述多个检测点对应的相同数量的多个巡航点。

生成单元304，用于生成包括所述多个巡航点的巡视航线。

在一种可能的实施方式中，巡航点与对应的检测点之间的水平距离为第一长度，经过巡航点与对应的检测点的直线与水平线之间的夹角为第一角度。

在一种可能的实施方式中，经过巡航点和对应的检测点的直线为第一直线，经过所述检测点的水平线为第二直线，所述第一直线和所述第二直线所在的平面垂直于水平面。

在一种可能的实施方式中，所述巡航线路还包括第一拐弯点和第二拐弯点，所述第一拐弯点位于所述线路杆塔的中心轴线的左侧，所述第二拐弯点位于所述线路杆塔的中心轴线的右侧；所述第一拐弯点与所述线路杆塔的中心轴线之间的水平距离为第二长度，所述第一拐弯点与所述线路杆塔的塔顶中心点之间的垂直距离为第三长度；所述第二拐弯点与所述线路杆塔的中心轴线之间的水平距离为所述第二长度，所述第二拐弯点与所述线路杆塔的塔顶中心点之间的垂直距离为所述第三长度。

在一种可能的实施方式中，还包括：

发送单元，用于将所述巡航线路和所巡航线路中的每个巡航点的检测时间发送给所述无人机，以使所述无人机根据所述巡航线路对所述线路杆塔的每个检测点进行巡视。

装置3可以是终端设备，所述装置3也可以为实现相关功能的现场可编程门阵列(field-programmable gate array，FPGA)，专用集成芯片，系统芯片(system on chip，SoC)，中央处理器(central processor unit，CPU)，网络处理器(network processor，NP)，数字信号处理电路，微控制器(micro controller unit，MCU)，还可以采用可编程控制器(programmable logic device，PLD)或其他集成芯片。

本发明实施例和图1的方法实施例基于同一构思，其带来的技术效果也相同，具体过程可参照图1的方法实施例的描述，此处不再赘述。

图4为本发明实施例提供的一种无人机自动巡视航线的生成装置结构示意图，以下简称装置4，装置4可以集成于前述的终端设备，如图4所示，该装置包括：存储器402、处理器401以及收发器403。

存储器402可以是独立的物理单元，与处理器401、收发器403可以通过总线连接。存储器402、处理器401、收发器403也可以集成在一起，通过硬件实现等。

存储器402用于存储实现以上方法实施例，或者装置实施例各个模块的程序，处理器401调用该程序，执行以上方法实施例的操作。

可选地，当上述实施例的无人机自动巡视航线的生成方法中的部分或全部通过软件实现时，装置也可以只包括处理器。用于存储程序的存储器位于装置之外，处理器通过电路/电线与存储器连接，用于读取并执行存储器中存储的程序。

处理器可以是中央处理器(central processing unit，CPU)，网络处理器(network processor，NP)或者CPU和NP的组合。

处理器还可以进一步包括硬件芯片。上述硬件芯片可以是专用集成电路(application-specific integrated circuit，ASIC)，可编程逻辑器件(programmablelogic device，PLD)或其组合。上述PLD可以是复杂可编程逻辑器件(complexprogrammable logic device，CPLD)，现场可编程逻辑门阵列(field-programmable gatearray，FPGA)，通用阵列逻辑(generic array logic，GAL)或其任意组合。

存储器可以包括易失性存储器(volatile memory)，例如随机存取存储器(random-access memory，RAM)；存储器也可以包括非易失性存储器(non-volatilememory)，例如快闪存储器(flash memory)，硬盘(hard disk drive，HDD)或固态硬盘(solid-state drive，SSD)；存储器还可以包括上述种类的存储器的组合。

上述实施例中，发送单元或发射器执行上述各个方法实施例发送的步骤，接收单元或接收器执行上述各个方法实施例接收的步骤，其它步骤由其他模块或处理器执行。发送单元和接收单元可以组成收发单元，接收器和发射器可以组成收发器。

本申请实施例还提供了一种计算机存储介质，存储有计算机程序，该计算机程序用于执行上述实施例提供的无人机自动巡视航线的生成方法。

本申请实施例还提供了一种包含指令的计算机程序产品，当其在计算机上运行时，使得计算机执行上述实施例提供的无人机自动巡视航线的生成方法。

本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

Claims (10)

1.一种无人机自动巡视航线的生成方法，其特征在于，包括：

获取线路杆塔的三维形状数据；

对所述三维形状数据进行刺点操作得到所述线路杆塔的多个检测点；

根据预设的位置约束条件确定与所述多个检测点对应的相同数量的多个巡航点；

生成包括所述多个巡航点的巡视航线。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，巡航点与对应的检测点之间的水平距离为第一长度，经过巡航点与对应的检测点的直线与水平线之间的夹角为第一角度。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，经过巡航点和对应的检测点的直线为第一直线，经过所述检测点的水平线为第二直线，所述第一直线和所述第二直线所在的平面垂直于水平面。

4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述巡航线路还包括第一拐弯点和第二拐弯点，所述第一拐弯点位于所述线路杆塔的中心轴线的左侧，所述第二拐弯点位于所述线路杆塔的中心轴线的右侧；所述第一拐弯点与所述线路杆塔的中心轴线之间的水平距离为第二长度，所述第一拐弯点与所述线路杆塔的塔顶中心点之间的垂直距离为第三长度；所述第二拐弯点与所述线路杆塔的中心轴线之间的水平距离为所述第二长度，所述第二拐弯点与所述线路杆塔的塔顶中心点之间的垂直距离为所述第三长度。

5.如权利要求1至4任意一项所述的方法，其特征在于，还包括：

将所述巡航线路和所巡航线路中的每个巡航点的检测时间发送给所述无人机，以使所述无人机根据所述巡航线路对所述线路杆塔的每个检测点进行巡视。

6.一种无人机自动巡视航线的生成装置，其特征在于，包括：

获取单元，用于获取线路杆塔的三维形状数据；

刺点单元，用于对所述三维形状数据进行刺点操作得到所述线路杆塔的多个检测点；

确定单元，用于根据预设的位置约束条件确定与所述多个检测点对应的相同数量的多个巡航点；

生成单元，用于生成包括所述多个巡航点的巡视航线。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，巡航点与对应的检测点之间的水平距离为第一长度，巡经过航点与对应的检测点的直线与水平线之间的夹角为第一角度。

8.根据权利要求6或7所述的装置，其特征在于，经过巡航点和对应的检测点的直线为第一直线，经过所述检测点的水平线为第二直线，所述第一直线和所述第二直线所在的平面垂直于水平面。

9.根据权利要求6至8任意一项所述的装置，其特征在于，所述巡航线路还包括第一拐弯点和第二拐弯点，所述第一拐弯点位于所述线路杆塔的中心轴线的左侧，所述第二拐弯点位于所述线路杆塔的中心轴线的右侧；所述第一拐弯点与所述线路杆塔的中心轴线之间的水平距离为第二长度，所述第一拐弯点与所述线路杆塔的塔顶中心点之间的垂直距离为第三长度；所述第二拐弯点与所述线路杆塔的中心轴线之间的水平距离为所述第二长度，所述第二拐弯点与所述线路杆塔的塔顶中心点之间的垂直距离为所述第三长度。

10.如权利要求8所述的装置，其特征在于，还包括：

发送单元，用于将所述巡航线路和所巡航线路中的每个巡航点的检测时间发送给所述无人机，以使所述无人机根据所述巡航线路对所述线路杆塔的每个检测点进行巡视。