CN111006671B - 输电线路精细化巡检智能航线规划方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种输电线路精细化巡检智能航线规划方法，利用无人机对目标输电线路进行三维点云数据采集，然后以此三维点云数据作为基础，对三维点云数据进行加工最终生成符合要求的航线；三维点云数据模型进行加工处理得到符合要求的航点，需要考虑到航点与拍照点之间的安全距离、过塔高度、高度分层区域、中相区域范围等等参考因素，最终计算生成航线；上述输电线路精细化巡检智能航线规划方法，其具有避障精细化规划航线的功能，保障了输电线路的巡检效率和巡检质量。

Description

输电线路精细化巡检智能航线规划方法

技术领域

本发明涉及电力巡检技术领域，尤其涉及一种输电线路精细化巡检智能航线规划方法。

背景技术

目前，输电线路规模大、覆盖范围广、所经过的地形环境复杂，仅仅通过人工定期进行精细化巡检不仅工作强度大、时效性差，而且难以全方位观察线路本体。

随着激光雷达技术的发展，无人机激光雷达系统作业逐渐成为电力巡线的新手段。经过研发，我公司设计研发了多种型号的机载激光雷达系统；该机载激光雷达系统，是基于无人机平台利用激光雷达扫描系统可实时、动态、海量采集高精度点云数据及丰富的影像信息。然而在具体巡检过程中，有多种巡检任务要求，例如：有时需要扫描地形分析地形，有时需要对巡检线路上杆塔本体以及附属设备(例如：挂点、绝缘子、地线、防震锤等等关键部件)拍照点进行拍照。

但是，现有技术的无人机设备会从巡检线路上杆塔本体上方飞过进行粗放的巡检工作，并不能针对每个杆塔本体以及杆塔本体上的附属设备进行精细化巡检以及航线路径规划。因此针对现有技术而言，如何进行自主巡视，航线自主规划，并且在保证输电线路安全、无人机安全的情况下，实现智能飞行是本领域技术人员急需解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种输电线路精细化巡检智能航线规划方法，以解决上述问题。

为了达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

本发明一种输电线路精细化巡检智能航线规划方法，包括如下操作步骤：

首先获取基于目标输电线路的通道上所有三维点云数据，在整个目标输电线路上的有关杆塔本体和附属设备的三维点云数据进行识别，然后在三维点云数据中选择和标记目标输电线路上的每一个杆塔本体上的附属设备的拍照点(挂点、绝缘子、地线、防震锤等关键部件的拍照点)；

在对每一个杆塔本体上的附属设备的拍照点进行选择和标记时，都对当前的杆塔本体以及杆塔本体上的附属设备的航线路径先进行细分得到多个细分区域，在每个所述细分区域内计算航点生成细分区域航线；

然后将同一个杆塔本体，不同的所述细分区域生成的航线进行拼接，最后将整条目标输电线路上的所有杆塔本体的航线合并；

对整条目标输电线路上的所有的杆塔本体的航线进行安全验证；根据航点与点云数据的距离以及航点之间的关系进行安全验证和全局模型优化；

待验证合格后，将生成的所述整条目标输电线路上的所有杆塔本体的航线导出为通用格式。

优选的，作为一种可实施方案；所述在执行在三维点云数据中选择和标记目标输电线路上的每一个杆塔本体上的附属设备的拍照点操作时，具体包括如下操作步骤：

人工在所述三维点云数据中选择和标记目标输电线路上的每一个杆塔本体上的附属设备的拍照点；

同时对拍照点的拍摄控制参数进行设置，具体设置每一个所述杆塔本体上的每一个附属设备所需要拍摄的照片数量以及拍照位置。

优选的，作为一种可实施方案；所述在对每一个杆塔本体上的附属设备的拍照点进行选择和标记时，都对当前的杆塔本体以及杆塔本体上的附属设备的航线路径先进行细分得到多个细分区域，在每个所述细分区域内计算航点生成细分区域航线，具体包括如下操作步骤：

将三维点云数据(或称三维点云数据模型)中的杆塔本体标记为第一颜色体(例如第一颜色体为蓝色)，将三维点云数据中的杆塔本体上的电力线标记为第二颜色体(例如第二颜色体为黄色)，然后将三维点云数据中的杆塔本体上的附属设备标记为第三颜色体(例如第三颜色体为绿色的点)，将所述三维点云数据中的第三颜色体设置为拍照点(即人工交互的方式在点云中选取的要拍照的位置)；

然后确定了当前的杆塔本体的所有拍照点的高度位置；

根据高度位置对当前的杆塔本体上的所有拍照点进行区域细分，所处同一高度范围内的拍照点为同层拍照点，所述同层拍照点所在的同一细分区域为高度分层区域；在同一高度分层区域内，对同层拍照点进行整理计算航点位置，串联同一高度分层区域内的航点得到同一高度分层区域内的航线；计算航点位置时，确保保证每个航点与拍照点所在的第三颜色体处于安全距离之外，确保保证每个航点与杆塔本体所在的第一颜色体、电力线所在的第二颜色体处于安全距离之外，并确保每个航点处于中相区域范围之外，然后才能确定串联同一高度分层区域内的航点，最终通过空间最短路径算法确定当前高度分层区域内的航线；

优选的，作为一种可实施方案；所述确保每个航点处于中相区域范围之外，具体执行如下操作步骤：

判断当前所述杆塔本体的中间位置是否存在拍照点，若存在，则无人机在对杆塔本体的中间位置的拍照点进行拍照时，需要计算中相区域范围并且飞到中相区域范围内进行拍照。

优选的，作为一种可实施方案；所述将同一个杆塔本体，不同的所述细分区域生成的航线进行拼接，最后将整条目标输电线路上的所有杆塔本体的航线合并，包括执行如下操作步骤：

同一个杆塔本体上不同的所述细分区域生成的航线，自从上到下的顺序进行航线进行拼接设计；

确定每个杆塔本体上的入塔点和出塔点，在整个输电线路的杆塔本体排列方向上，将相邻的任意两个杆塔本体中当前杆塔本体的出塔点与排列方向上的杆塔本体的入塔点拼接，多个杆塔本体顺序拼接则将整条目标输电线路上的所有杆塔本体的航线合并。

其中，位于最顶层的高度分层区域，还需同时确保航线的过塔高度合格，从而在最顶层的高度分层区域内通过空间最短路径算法自动生成航线；

优选的，作为一种可实施方案；在执行确定每个杆塔本体上的入塔点和出塔点，相邻任意两个杆塔本体中，在前杆塔本体的出塔点与在后杆塔本体的入塔点位于同一侧。

优选的，作为一种可实施方案；所述对整条目标输电线路上的所有的杆塔本体的航线进行安全验证和全局模型优化，具体包括如下操作步骤：

对整条目标输电线路上的所有的杆塔本体的航线标记的航点逐一进行验证项目的安全验证；所述验证项目包括判断该航点与邻近的附属设备的点云数据的距离是否在标准安全距离之外以及判断相邻航点之间的距离是否符合标准的航点间安全距离关系；

对于不符合要求的航点，调整修正不符合要求的航点位置，直至航点符合要求，进而完成对整条目标输电线路上的所有的杆塔本体的航线的全局模型优化操作；

待优化完成整条目标输电线路上的所有的杆塔本体的航线后，在三维数据模型中显示优化后的航线轨迹；并且显示整条目标输电线路的系统参数信息、所有的杆塔本体的航点信息；

其中，所述目标输电线路的系统参数信息包括安全距离(即航点与拍照点之间的安全距离)、过塔高度，起始杆塔编号，结束杆塔编号和中相区域范围的拍照区半径；

所述杆塔本体的航点信息包括杆塔本体的编号以及当前杆塔本体上的所有航点的ID编号，以及当前杆塔本体上的所有航点对应的实际安全距离。

优选的，作为一种可实施方案；所述待验证合格后，将生成的所述整条目标输电线路上的所有杆塔本体的航线导出为通用格式，具体包括如下操作步骤：待验证合格后，将生成的所述整条目标输电线路上的所有杆塔本体的航线进行存储，存储格式为.Json格式文件。

与现有技术相比，本发明实施例的优点在于：

本发明提供的一种输电线路精细化巡检智能航线规划方法，分析上述主要技术内容可知：上述输电线路精细化巡检智能航线规划方法，利用无人机对目标输电线路进行三维点云数据采集，然后以此三维点云数据作为基础，对三维点云数据进行加工最终生成符合要求的航线(即三维点云数据模型进行加工处理得到符合要求的航点，拼接串联每个杆塔本体上的航点计算规划航线，然后拼接串联整个目标输电线路上的所有杆塔本体上的航线，最终生成符合要求的航线)；其中三维点云数据模型进行加工处理得到符合要求的航点，需要考虑到航点与拍照点之间的安全距离、过塔高度、高度分层区域、中相区域范围等等参考因素，最终通过空间最短路径算法自动生成航线(例如Dijkstra最短路径算法等等其他最短路径算法，对此不再赘述)；然后还需要对整条目标输电线路上的所有的杆塔本体的航线进行安全验证待验证合格后，将生成的所述整条目标输电线路上的所有杆塔本体的航线，导出为通用格式；最终在无人机执行飞行任务时，便可以自动按照该规划好的航线进行控制飞行了。

很显然，本发明提供的一种输电线路精细化巡检智能航线规划方法，其以三维点云数据模型为基础进行数据加工处理，规划设计航线，该航线设计合理，按照规划好的航线飞行便可以自主巡视规避杆塔本体和拍照点，采用最短最优化合理的路径对拍照点进行接近和拍摄；本发明提供的一种输电线路精细化巡检智能航线规划方法，其保障了输电线路精细化规划处理，显著提升了巡检效率和巡检质量。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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为本发明实施例一提供的输电线路精细化巡检智能航线规划方法的主要操作流程示意图；

图2为本发明实施例一提供的输电线路精细化巡检智能航线规划方法中步骤S100的具体操作流程示意图；

图3为本发明实施例一提供的输电线路精细化巡检智能航线规划方法中的步骤S200的具体操作流程示意图；

图4为本发明实施例一提供的输电线路精细化巡检智能航线规划方法中的步骤S300的具体操作流程示意图；

图5为本发明实施例一提供的输电线路精细化巡检智能航线规划方法中的步骤S400的具体操作流程示意图；

图6为本发明实施例一提供的输电线路精细化巡检智能航线规划方法的一种杆塔本体标记拍照点后的三维点云数据状态效果图；

图7为本发明实施例一提供的输电线路精细化巡检智能航线规划方法的杆塔本体标记拍照点并生成航点和航线后的三维点云数据状态效果图；

图8为本发明实施例一提供的输电线路精细化巡检智能航线规划方法中的目标输电线路的系统参数信息的显示效果图；

图9为本发明实施例一提供的输电线路精细化巡检智能航线规划方法中的当前某个杆塔本体的杆塔本体的航点信息的显示效果图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，某些指示的方位或位置关系的词语，其仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面通过具体的实施例子并结合附图对本发明做进一步的详细描述。

实施例一

如图1所示，本发明实施例一提供了一种输电线路精细化巡检智能航线规划方法，利用无人机对目标输电线路进行三维点云数据采集，然后以此三维点云数据作为基础，对三维点云数据进行加工最终生成符合要求的航线(即三维点云数据模型进行加工处理得到航点，串联航点计算规划航线，最终生成符合要求的航线)，包括如下操作步骤：

步骤S100：首先获取基于目标输电线路的通道上所有三维点云数据(其中上述三维点云数据的采集可以通过无人机或者直升机搭载激光雷达扫描仪对目标输电线路进行采集获取，对上述具体采集获取渠道不再赘述)，在整个目标输电线路上的有关杆塔本体和附属设备(或称拍照点)的三维点云数据进行识别，然后在三维点云数据中选择和标记目标输电线路上的每一个杆塔本体上的附属设备的拍照点(挂点、绝缘子、地线、防震锤等关键部件的拍照点)；需要说明的是，上述选择标记工作是人工完成的，即三维点云数据模型在文件打开时是通过三维方式呈现的，技术人员可以在三维点云数据模型轻易找到拍照点，然后人工选择和标记上述拍照点；

步骤S200：在对每一个杆塔本体上的附属设备的拍照点进行选择和标记时，都对当前的杆塔本体以及杆塔本体上的附属设备的航线路径先进行细分得到多个细分区域(即将一个杆塔本体自上而下的空间细分多个细分区域，即高度分层区域)，然后在每个所述细分区域内计算航点生成细分区域航线；

步骤S300：然后将同一个杆塔本体，不同的所述细分区域生成的航线进行拼接，最后将整条目标输电线路上的所有杆塔本体的航线合并；

步骤S400：对整条目标输电线路上的所有的杆塔本体的航线进行安全验证；根据航点与点云数据的距离以及航点之间的关系进行安全验证和全局模型优化；

步骤S500：待验证合格后，将生成的所述整条目标输电线路上的所有杆塔本体的航线导出为通用格式。

需要说明的是，在本发明实施例的具体技术方案中，上述三维点云数据指的是激光雷达三维点云数据的简称。上述输电线路精细化巡检智能航线规划方法，利用无人机对目标输电线路进行三维点云数据采集，然后以此三维点云数据作为基础，对三维点云数据进行加工最终生成符合要求的航线(即三维点云数据模型进行加工处理得到符合要求的航点，拼接串联每个杆塔本体上的航点计算规划航线，然后拼接串联整个目标输电线路上的所有杆塔本体上的航线，最终生成符合要求的航线)；其中三维点云数据模型进行加工处理得到符合要求的航点，需要考虑到航点与拍照点之间的安全距离、过塔高度、高度分层区域、中相区域范围等等参考因素，最终通过空间最短路径算法自动生成航线(例如Dijkstra最短路径算法等等其他最短路径算法，对此不再赘述)；然后还需要对整条目标输电线路上的所有的杆塔本体的航线进行安全验证待验证合格后，将生成的所述整条目标输电线路上的所有杆塔本体的航线，导出为通用格式；最终在无人机执行飞行任务时，便可以自动按照该规划好的航线进行控制飞行了。

如图2所示，在上述步骤S100中，在执行在三维点云数据中选择和标记目标输电线路上的每一个杆塔本体上的附属设备的拍照点操作时，具体包括如下操作步骤：

步骤S110：人工在所述三维点云数据中选择和标记目标输电线路上的每一个杆塔本体上的附属设备的拍照点；

步骤S120：同时对拍照点的拍摄控制参数进行设置，具体设置每一个所述杆塔本体上的每一个附属设备所需要拍摄的照片数量以及拍照位置。

需要说明的是，在本实施例的具体技术方案中，在三维点云数据的加工第一步步骤是，人工进行拍照点的选择标记；即上述选择标记工作是人工完成的，三维点云数据模型在文件打开时是通过三维方式呈现的，技术人员可以在三维点云数据模型轻易找到拍照点，然后人工选择和标记上述拍照点；如图6以及图7所示，蓝色和黄色的点就是杆塔和电力线的激光雷达点云数据，绿色的点是通过人工交互的方式在点云中选取的要拍照的拍照点位置，图6以及图7中的标号1-6就是绝缘子的挂点位置，标号7和标号8是地线和杆塔本体的连接点位置；上述每一个附属设备所需要拍摄的照片数量以及拍照位置也可以通过作为系统参数进行统一设置，也可以针对不同的附属设备进行单独设置。

如图3所示，在步骤S200中，在对每一个杆塔本体上的附属设备的拍照点进行选择和标记时，都对当前的杆塔本体以及杆塔本体上的附属设备的航线路径先进行细分得到多个细分区域，在每个所述细分区域内计算航点生成细分区域航线，具体包括如下操作步骤：

步骤S210：将三维点云数据(或称三维点云数据模型)中的杆塔本体标记为第一颜色体(例如：第一颜色体为蓝色)，将三维点云数据中的杆塔本体上的电力线标记为第二颜色体(例如：第二颜色体为黄色)，然后将三维点云数据中的杆塔本体上的附属设备标记为第三颜色体(例如：第三颜色体为绿色的拍照点)，将所述三维点云数据中的第三颜色体设置为拍照点(即人工交互的方式在点云中选取的要拍照的位置)；如图6以及图7所示，蓝色和黄色的点就是杆塔和电力线的激光雷达点云数据，绿色的点是通过人工交互的方式在点云中选取的要拍照的拍照点位置，图6以及图7中的标号1-6就是绝缘子的挂点位置，标号7和标号8是地线和杆塔本体的连接点位置；

步骤S220：然后确定了当前的杆塔本体的所有拍照点的高度位置；

步骤S230：根据高度位置对当前的杆塔本体上的所有拍照点进行区域细分，所处同一高度范围内的拍照点为同层拍照点，所述同层拍照点所在的同一细分区域为高度分层区域；在同一高度分层区域内，对同层拍照点进行整理计算航点位置，串联同一高度分层区域内的航点得到同一高度分层区域内的航线；计算航点位置时，确保保证每个航点与拍照点所在的第三颜色体处于安全距离之外，确保保证每个航点与杆塔本体所在的第一颜色体、电力线所在的第二颜色体处于安全距离之外，并确保每个航点处于中相区域范围之外，然后才能确定串联同一高度分层区域内的航点，最终通过空间最短路径算法确定当前高度分层区域内的航线；

需要说明的是，在本实施例的具体技术方案中，安全距离指的是无人机拍照时候(航点位置)距离输电线路最近点的安全距离；其中，划分同一高度分层区域是为了逐层进行航线设计规划，从图8中可以看到标号1和标号6、标号2和标号5、标号3和标号4分别在同一高度(同一层)，设置航线的时候先拍完同一层的拍照点，然后再移到其它层拍照，而不是不停的变换高度来拍照；在图6以及图7中，标号1-8均为拍照点，然而在图7中，标号A1-A14所示意的是根据上述拍照点生成的航点。将A1-A14航点拼接按照对应顺序连接则形成了航线。

需要补充的是，在步骤S230中，确保每个航点处于中相区域范围之外，执行如下操作步骤：判断当前所述杆塔本体的中间位置是否存在拍照点，若存在，则无人机在对杆塔本体的中间位置的拍照点进行拍照时，需要计算中相区域范围并且飞到中相区域范围内进行拍照。在本发明实施例的具体技术方案中，中相区域范围是指如果选取的拍照点位于杆塔本体中间位置，无人机拍照的时候需要飞到中间区域进行拍照。

如图4所示，在步骤S300中，然后将同一个杆塔本体，不同的所述细分区域生成的航线进行拼接，最后将整条目标输电线路上的所有杆塔本体的航线合并，包括执行如下操作步骤：

步骤S310：同一个杆塔本体上不同的所述细分区域生成的航线，自从上到下的顺序进行航线进行拼接设计(需要说明的是，通过上述自上而下将不同细分区域航线拼接，便可以实现航线飞行顺序是先拍顶层的高度分层区域，然后再移到其它层的高度分层区域内拍照，而不是不停的变换高度来拍照，也不是杂乱无序的进行拍照；自上而下对当前杆塔本体进行区域细分，然后逐层进行拍摄，拍摄顺序设计更为合理，而且逐层降低拍摄高度，无人机则可更长时间处于平飞和下降拍摄状态，一方面可以节省无人机的动力(燃油或是电力)，另一方面也保障了飞行规划路径的合理性)；

步骤S320：在每个杆塔本体上都设计有入塔点(即无人机飞行航线上飞入到当前杆塔本体的顶部位置的航点)和出塔点(即无人机飞行航线上从当前杆塔本体的底部位置飞出的航点)，在整个输电线路的杆塔本体排列方向上，将相邻的任意两个杆塔本体中当前杆塔本体的出塔点与排列方向上的杆塔本体的入塔点拼接，多个杆塔本体顺序拼接则将整条目标输电线路上的所有杆塔本体的航线合并。其中，位于最顶层的高度分层区域，还需同时确保航线的过塔高度合格，从而在最顶层的高度分层区域内通过空间最短路径算法自动生成航线；

需要说明的是，由于在具体飞行时无人机都是从每个杆塔本体顶部高度分层区域开始拍摄的，然后从最底部的高度分层区域离开的，因此说入塔点都在杆塔本体的顶部，出塔点都在杆塔本体的底部，但是杆塔本体的顶部一般由左右两侧构成(具体哪一侧是入塔点？这个需要在后续多个杆塔本体航线合并时处理)，杆塔本体的底部也有由左右两侧构成(具体哪一侧是出塔点？这个需要在后续多个杆塔本体航线合并时处理)；即由起始位置的杆塔本体先确定入塔点和出塔点，然后与其相邻的下一个杆塔本体的入塔点与前一个杆塔本体的出塔点位于同一侧；即任意两个杆塔本体中当前杆塔本体的出塔点与排列方向上的下一个杆塔本体的入塔点拼接；入塔点位置是无人机从当前杆塔本体一侧(例如左侧)拍完后上升到下一个杆塔本体的同一侧(即仍然是左侧)距离杆塔本体顶点位置处(此位置需要满足过塔高度)处)；整条线路的合并是根据不同杆塔本体的入塔点和出塔点拼接完成的。

在执行步骤S320时，相邻任意两个杆塔本体中，在前杆塔本体的出塔点与在后杆塔本体的入塔点位于同一侧。需要说明的是，在本发明实施例的具体技术方案中，这样可使整个输电线路上所有杆塔本体所形成的航线。

如图5所示，在执行步骤S400时，对整条目标输电线路上的所有的杆塔本体的航线进行安全验证和全局模型优化，具体包括如下操作步骤：

步骤S410：对整条目标输电线路上的所有的杆塔本体的航线标记的航点逐一进行验证项目的安全验证；所述验证项目包括判断该航点与邻近的附属设备的点云数据的距离是否在标准安全距离之外以及判断相邻航点之间的距离是否符合标准的航点间安全距离关系；

步骤S420：对于不符合要求的航点，调整修正不符合要求的航点位置，直至航点符合要求，进而完成对整条目标输电线路上的所有的杆塔本体的航线的全局模型优化操作；

步骤S430：待优化完成整条目标输电线路上的所有的杆塔本体的航线后，在三维数据模型中显示优化后的航线轨迹；并且显示整条目标输电线路的系统参数信息、所有的杆塔本体的航点信息；

如图8以及图9所示，其中，所述目标输电线路的系统参数信息包括安全距离(即航点与拍照点之间的安全距离)、过塔高度，起始杆塔编号，结束杆塔编号、中相区域范围的拍照区半径；另外还可以设置一些非核心数据参数包括绝缘子高度、基本高度(即一个水平参考高度)和补偿参数(即水平距离补偿和拍照俯视角度)，对此不再赘述；

所述杆塔本体的航点信息包括杆塔本体的编号以及当前杆塔本体上的所有航点的ID编号，以及当前杆塔本体上的所有航点对应的实际安全距离和水平距离和垂直距离。

需要说明的是，在本发明实施例的具体技术方案中，当然设计的航点数量越多越好，但是太多计算量就会很大。因此航线上不是所有航线位置点都是最佳的航点位置，因此需要对航点位置进行安全距离以及航点间安全距离的验证。上述验证内容包括多种安全距离参数，拍摄角度等。

在上述步骤S500中，待验证合格后，将生成的所述整条目标输电线路上的所有杆塔本体的航线导出为通用格式，具体包括如下操作步骤：待验证合格后，将生成的所述整条目标输电线路上的所有杆塔本体的航线进行存储，存储格式为.Json格式文件。然后再无人机进行飞行任务时，基于该规划路径便可以调整控制无人机的杆塔本体的绕飞精细化飞行路径和拍摄角度锁定，拍摄点位置锁定等任务了。

本发明提供了一种输电线路精细化巡检智能航线规划方法，利用无人机对目标输电线路进行三维点云数据采集，然后以此三维点云数据作为基础，对三维点云数据进行加工最终生成符合要求的航线，解决了无人机精细化巡检的航线规划问题，在保证输电线路安全、无人机安全的情况下，实现了智能飞行。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (6)

1.一种输电线路精细化巡检智能航线规划方法，包括如下操作步骤：首先获取基于目标输电线路的通道上所有三维点云数据，在整个目标输电线路上的有关杆塔本体和附属设备的三维点云数据进行识别，然后在三维点云数据中选择和标记目标输电线路上的每一个杆塔本体上的附属设备的拍照点；

在对每一个杆塔本体上的附属设备的拍照点进行选择和标记时，都对当前的杆塔本体以及杆塔本体上的附属设备的航线路径先进行细分得到多个细分区域，在每个所述细分区域内计算航点生成细分区域航线；

然后将同一个杆塔本体，不同的所述细分区域生成的航线进行拼接，最后将整条目标输电线路上的所有杆塔本体的航线合并；

对整条目标输电线路上的所有的杆塔本体的航线进行安全验证；根据航点与点云数据的距离以及航点之间的关系进行安全验证和全局模型优化；

待验证合格后，将生成的所述整条目标输电线路上的所有杆塔本体的航线导出为通用格式；

所述在执行在三维点云数据中选择和标记目标输电线路上的每一个杆塔本体上的附属设备的拍照点操作时，具体包括如下操作步骤：

人工在所述三维点云数据中选择和标记目标输电线路上的每一个杆塔本体上的附属设备的拍照点；

同时对拍照点的拍摄控制参数进行设置，具体设置每一个所述杆塔本体上的每一个附属设备所需要拍摄的照片数量以及拍照位置；

所述在对每一个杆塔本体上的附属设备的拍照点进行选择和标记时，都对当前的杆塔本体以及杆塔本体上的附属设备的航线路径先进行细分得到多个细分区域，在每个所述细分区域内计算航点生成细分区域航线，具体包括如下操作步骤：

将三维点云数据中的杆塔本体标记为第一颜色体，将三维点云数据中的杆塔本体上的电力线标记为第二颜色体，然后将三维点云数据中的杆塔本体上的附属设备标记为第三颜色体，将所述三维点云数据中的第三颜色体设置为拍照点；

然后确定了当前的杆塔本体的所有拍照点的高度位置；

根据高度位置对当前的杆塔本体上的所有拍照点进行区域细分，所处同一高度范围内的拍照点为同层拍照点，所述同层拍照点所在的同一细分区域为高度分层区域；在同一高度分层区域内，对同层拍照点进行整理计算航点位置，串联同一高度分层区域内的航点得到同一高度分层区域内的航线；计算航点位置时，确保保证每个航点与拍照点所在的第三颜色体处于安全距离之外，确保保证每个航点与杆塔本体所在的第一颜色体、电力线所在的第二颜色体处于安全距离之外，并确保每个航点处于中相区域范围之外，然后才能确定串联同一高度分层区域内的航点，最终通过空间最短路径算法确定当前高度分层区域内的航线。

2.如权利要求1所述的输电线路精细化巡检智能航线规划方法，其特征在于，确保每个航点处于中相区域范围之外，具体执行如下操作步骤：

判断当前所述杆塔本体的中间位置是否存在拍照点，若存在，则无人机在对杆塔本体的中间位置的拍照点进行拍照时，需要计算中相区域范围并且飞到中相区域范围内进行拍照。

3.如权利要求2所述的输电线路精细化巡检智能航线规划方法，其特征在于，所述将同一个杆塔本体，不同的所述细分区域生成的航线进行拼接，最后将整条目标输电线路上的所有杆塔本体的航线合并，包括执行如下操作步骤：

同一个杆塔本体上不同的所述细分区域生成的航线，自从上到下的顺序进行航线进行拼接设计；

确定每个杆塔本体上的入塔点和出塔点，在整个输电线路的杆塔本体排列方向上，将相邻的任意两个杆塔本体中当前杆塔本体的出塔点与排列方向上的杆塔本体的入塔点拼接，多个杆塔本体顺序拼接则将整条目标输电线路上的所有杆塔本体的航线合并；

其中，位于最顶层的高度分层区域，还需同时确保航线的过塔高度合格，从而在最顶层的高度分层区域内通过空间最短路径算法自动生成航线。

4.如权利要求3所述的输电线路精细化巡检智能航线规划方法，其特征在于，在执行确定每个杆塔本体上的入塔点和出塔点，相邻任意两个杆塔本体中，在前杆塔本体的出塔点与在后杆塔本体的入塔点位于同一侧。

5.如权利要求4所述的输电线路精细化巡检智能航线规划方法，其特征在于，所述对整条目标输电线路上的所有的杆塔本体的航线进行安全验证和全局模型优化，具体包括如下操作步骤：

对整条目标输电线路上的所有的杆塔本体的航线标记的航点逐一进行验证项目的安全验证；所述验证项目包括判断该航点与邻近的附属设备的点云数据的距离是否在标准安全距离之外以及判断相邻航点之间的距离是否符合标准的航点间安全距离关系；

对于不符合要求的航点，调整修正不符合要求的航点位置，直至航点符合要求，进而完成对整条目标输电线路上的所有的杆塔本体的航线的全局模型优化操作；

待优化完成整条目标输电线路上的所有的杆塔本体的航线后，在三维数据模型中显示优化后的航线轨迹；并且显示整条目标输电线路的系统参数信息、所有的杆塔本体的航点信息；

其中，所述目标输电线路的系统参数信息包括安全距离、过塔高度，起始杆塔编号，结束杆塔编号和中相区域范围的拍照区半径；

所述杆塔本体的航点信息包括杆塔本体的编号以及当前杆塔本体上的所有航点的ID编号，以及当前杆塔本体上的所有航点对应的实际安全距离。

6.如权利要求5所述的输电线路精细化巡检智能航线规划方法，其特征在于，所述待验证合格后，将生成的所述整条目标输电线路上的所有杆塔本体的航线导出为通用格式，具体包括如下操作步骤：待验证合格后，将生成的所述整条目标输电线路上的所有杆塔本体的航线进行存储，存储格式为.Json格式文件。

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