CN112578803A - 基于三维传感技术的无人机识别规避电线系统及方法 - Google Patents

基于三维传感技术的无人机识别规避电线系统及方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了基于三维传感技术的无人机识别规避电线系统及方法,包括三维传感模块、航拍模块、飞行系统和导航系统,所述三维传感模块的输出端和航拍模块的输出端均与飞行系统的输入端连接,并且飞行系统的输出端与导航系统的输入端连接,所述飞行系统包括信息处理模块、微处理器和输电线识别模块,本发明涉及无人机技术领域。该三维传感技术的无人机识别规避电线系统及方法,利用独特的三维传感器配置,并通知该设备的自动驾驶仪,以防止与电线碰撞,这使得“无人飞行系统”能够自动避开或沿着探测到的输电线导航,克服限制无人机在输电线附近发挥作用,并充分发挥无人机在自动输电线检查以及其他超视距操作方面的潜力。

Description

基于三维传感技术的无人机识别规避电线系统及方法
技术领域
本发明涉及无人机技术领域,具体为基于三维传感技术的无人机识别规避电线系统及方法。
背景技术
无人机是一种自带动力的、无线电遥控或自主飞行的、能执行多种任务并能多次使用的无人驾驶飞行器。要实现无人机的自主飞行、顺利完成指定任务,其飞行控制、导航与制导是最关键的技术,无人机自动飞行控制系统的基本任务是当无人机在空中受到干扰时保持飞机姿态与航迹的稳定,以及按地面无线传输指令的要求,改变飞机姿态与航迹,并完成导航计算、遥测数据传送、任务控制与管理等。无人机导航系统的基本任务是控制无人机按照预定的任务航路飞行。现有的无人机使用非常广泛,且使用非常成熟,但还是存在着一些问题。
现有的无人机,在飞行的过程中,一般是通过人们肉眼观察其周围环境,对其进行操控,当无人机超出视野时,就存在很大的安全隐患,难以对无人机进行精准的操控,当无人机需要执行一些任务时,因为外界输电线路很多,很容易就与输电线路发生碰撞,造成很大的安全隐患,也增加了使用者的损失,无人机无法在输电线路便发挥作用。
因此有必要解决无人机无法对周围环境进行监测的问题。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足,本发明提供了基于三维传感技术的无人机识别规避电线系统及方法,解决了无人机无法对周围环境进行监测的问题。
(二)技术方案
为实现以上目的,本发明通过以下技术方案予以实现:基于三维传感技术的无人机识别规避电线系统及方法,包括三维传感模块、航拍模块、飞行系统和导航系统,所述三维传感模块的输出端和航拍模块的输出端均与飞行系统的输入端连接,并且飞行系统的输出端与导航系统的输入端连接,所述飞行系统包括信息处理模块、微处理器和输电线识别模块,所述信息处理模块的输出端与微处理器的输入端连接,并且微处理器的输出端与输电线识别模块的输入端连接,所述输电线识别模块的输出端与线路重新规划模块的输入端连接,所述微处理器的输入端分别与默认设置模块的输出端和距离设置模块的输出端连接,所述飞行系统与无线收发器之间实现双向连接,并且无线收发器与控制器之间实现双向连接,所述飞行系统的输出端与机体稳定系统的输入端连接。
优选的,所述三维传感模块包括雷达和光学传感器。
优选的,所述航拍系统包括摄像机和云台。
优选的,所述路线重新规划模块包括路线更改模块和输电线路巡航模块。
优选的,所述机体稳定系统包括GPS定位器、陀螺仪、加速度计和气压计。
优选的,所述且飞行系统的输出端与紧急预警系统的输入端连接。
优选的,所述紧急预警系统包括危险探测模块、紧急情况判断模块和单片机,所述危险探测模块的输出端与紧急情况判断模块的输入端连接,并且紧急情况判断模块的输出端与单片机的输入端连接,所述单片机的输出端分别与警报器的输入端和危险规避模块的输入端连接,所述单片机与存储模块之间实现双向连接。
优选的,所述飞行系统的输出端与推进系统的输入端连接。
优选的,所述飞行系统的输入端与电源系统的输出端连接。
本发明还公开了基于三维传感技术的无人机识别规避电线的方法,具体包括以下步骤:
S1、使用者首先通过控制器发送信号,信号会通过无线收发器传递给飞行系统,这时飞行系统控制推进系统启动,进而带动整个机身飞行,然后使用者可继续通过控制器进行操作,对机身的飞行路线进行规划,信号通过无线收发器传递给飞行系统,然后传递给导航系统执行飞行路线;
S2、在飞行过程中,三维传感模块中的雷达和光学传感器可以对周围的环境信息进行检测,然后将检测到的信息经过信息处理模块的处理后传递给微处理器,然后进入到输电线识别模块进行识别,如果在飞行过程中发现输电线或者障碍物时,这时路线重新规划模块会对路线规划,会有信息通过无线收发器传递给使用者的控制器,这时使用者通过路线更改模块对路线进行更改,防止机体与输电线路发生接触,也可以选择输电线路巡航模块使得机身沿着输电线路进行巡航,使用者可以提前在默认设置模块上进行设置,如果使用者没有及时对路线重新规划模块的信息进行处理,就会按照默认设置进行飞行;
S3、在飞行过程中,航拍系统会通过云台和摄像机对周围环境进行拍摄,机体稳定系统会检测到外界的各种信息,然后传递给飞行系统,这时飞行系统会及时根据外界情况调整飞机的飞行姿态;
S4、在使用时,危险探测模块会检测到外界的信息,然后将信息传递给紧急情况判断模块,进而传递给单片机,如果发现有紧急情况时,会通过危险规避模块做出反应,及时传递给飞行系统做出及时的调整,一方面也会传递给警报器,提醒人们的注意。
(三)有益效果
本发明提供了基于三维传感技术的无人机识别规避电线系统及方法。具备以下有益效果:
(1)、该三维传感技术的无人机识别规避电线系统及方法,通过飞行系统包括信息处理模块、微处理器和输电线识别模块,信息处理模块的输出端与微处理器的输入端连接,并且微处理器的输出端与输电线识别模块的输入端连接,输电线识别模块的输出端与线路重新规划模块的输入端连接,微处理器的输入端分别与默认设置模块的输出端和距离设置模块的输出端连接,飞行系统与无线收发器之间实现双向连接,并且无线收发器与控制器之间实现双向连接,利用独特的三维传感器配置,结合低功耗处理方法开发了这种创新的方法,以此检测电力线,并通知该设备的自动驾驶仪,以防止与电线碰撞,这使得“无人飞行系统”能够自动避开或沿着探测到的输电线导航,克服限制无人机在输电线附近发挥作用,并充分发挥无人机在自动输电线检查以及其他超视距操作方面的潜力。
附图说明
图1为本发明系统的结构原理框图;
图2为本发明紧急预警系统的结构原理框图;
图3为本发明机体稳定系统的结构原理框图;
图4本发明路线重新规划模块的结构原理框图。
图中,1-三维传感模块、101-雷达、102-光学传感器、2-航拍模块、201-摄像机、202-云台、3-飞行系统、31-信息处理模块、32-微处理器、33-输电线识别模块、34-线路重新规划模块、341-路线更改模块、342-输电线路巡航模块、35-默认设置模块、36-距离设置模块、4-导航系统、5-无线收发器、6-控制器、7-机体稳定系统、71-GPS定位器、72-陀螺仪、73-加速度计、74-气压计、8-紧急预警系统、81-危险探测模块、82-紧急情况判断模块、83-单片机、84-警报器、85-危险规避模块、86-存储模块、9-推进系统、10-电源系统。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅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。
请参阅图1-4,本发明实施例提供一种技术方案:基于三维传感技术的无人机识别规避电线系统及方法,包括三维传感模块1、航拍模块2、飞行系统3和导航系统4,三维传感模块1的输出端和航拍模块2的输出端均与飞行系统3的输入端连接,并且飞行系统3的输出端与导航系统4的输入端连接,飞行系统3包括信息处理模块31、微处理器32和输电线识别模块33,信息处理模块31的输出端与微处理器32的输入端连接,并且微处理器32的输出端与输电线识别模块33的输入端连接,输电线识别模块33的输出端与线路重新规划模块34的输入端连接,微处理器32的输入端分别与默认设置模块35的输出端和距离设置模块36的输出端连接,飞行系统3与无线收发器5之间实现双向连接,并且无线收发器5与控制器6之间实现双向连接,飞行系统3的输出端与机体稳定系统7的输入端连接。
本发明中,三维传感模块1包括雷达101和光学传感器102。
本发明中,航拍系统2包括摄像机201和云台202,云台202可以对摄像机201的角度进行调节。
本发明中,路线重新规划模块34包括路线更改模块341和输电线路巡航模块342。
本发明中,机体稳定系统7包括GPS定位器71、陀螺仪72、加速度计73和气压计74。
本发明中,且飞行系统3的输出端与紧急预警系统8的输入端连接。
本发明中,紧急预警系统8包括危险探测模块81、紧急情况判断模块82和单片机83,危险探测模块81的输出端与紧急情况判断模块82的输入端连接,并且紧急情况判断模块82的输出端与单片机83的输入端连接,单片机83的输出端分别与警报器84的输入端和危险规避模块85的输入端连接,单片机83与存储模块86之间实现双向连接。
本发明中,飞行系统3的输出端与推进系统9的输入端连接。
本发明中,飞行系统3的输入端与电源系统10的输出端连接。
本发明还公开了基于三维传感技术的无人机识别规避电线的方法,具体包括以下步骤:
S1、使用者首先通过控制器6发送信号,信号会通过无线收发器5传递给飞行系统3,这时飞行系统3控制推进系统9启动,进而带动整个机身飞行,然后使用者可继续通过控制器6进行操作,对机身的飞行路线进行规划,信号通过无线收发器5传递给飞行系统3,然后传递给导航系统4执行飞行路线;
S2、在飞行过程中,三维传感模块1中的雷达101和光学传感器102可以对周围的环境信息进行检测,然后将检测到的信息经过信息处理模块31的处理后传递给微处理器32,然后进入到输电线识别模块33进行识别,如果在飞行过程中发现输电线或者障碍物时,这时路线重新规划模块34会对路线规划,会有信息通过无线收发器5传递给使用者的控制器6,这时使用者通过路线更改模块341对路线进行更改,防止机体与输电线路发生接触,也可以选择输电线路巡航模块342使得机身沿着输电线路进行巡航,使用者可以提前在默认设置模块35上进行设置,如果使用者没有及时对路线重新规划模块34的信息进行处理,就会按照默认设置进行飞行;
S3、在飞行过程中,航拍系统2会通过云台202和摄像机201对周围环境进行拍摄,机体稳定系统7会检测到外界的各种信息,然后传递给飞行系统3,这时飞行系统3会及时根据外界情况调整飞机的飞行姿态;
S4、在使用时,危险探测模块81会检测到外界的信息,然后将信息传递给紧急情况判断模块82,进而传递给单片机83,如果发现有紧急情况时,会通过危险规避模块85做出反应,及时传递给飞行系统3做出及时的调整,一方面也会传递给警报器84,提醒人们的注意。
需要说明的是,在本文中,诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来,而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且,术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其他要素,或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例,对于本领域的普通技术人员而言,可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型,本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.基于三维传感技术的无人机识别规避电线系统,包括三维传感模块(1)、航拍模块(2)、飞行系统(3)和导航系统(4),所述三维传感模块(1)的输出端和航拍模块(2)的输出端均与飞行系统(3)的输入端连接,并且飞行系统(3)的输出端与导航系统(4)的输入端连接,其特征在于:所述飞行系统(3)包括信息处理模块(31)、微处理器(32)和输电线识别模块(33),所述信息处理模块(31)的输出端与微处理器(32)的输入端连接,并且微处理器(32)的输出端与输电线识别模块(33)的输入端连接,所述输电线识别模块(33)的输出端与线路重新规划模块(34)的输入端连接,所述微处理器(32)的输入端分别与默认设置模块(35)的输出端和距离设置模块(36)的输出端连接,所述飞行系统(3)与无线收发器(5)之间实现双向连接,并且无线收发器(5)与控制器(6)之间实现双向连接,所述飞行系统(3)的输出端与机体稳定系统(7)的输入端连接。
2.根据权利要求1所述的基于三维传感技术的无人机识别规避电线系统,其特征在于:所述三维传感模块(1)包括雷达(101)和光学传感器(102)。
3.根据权利要求1所述的基于三维传感技术的无人机识别规避电线系统,其特征在于:所述航拍系统(2)包括摄像机(201)和云台(202)。
4.根据权利要求1所述的基于三维传感技术的无人机识别规避电线系统,其特征在于:所述路线重新规划模块(34)包括路线更改模块(341)和输电线路巡航模块(342)。
5.根据权利要求1所述的基于三维传感技术的无人机识别规避电线系统,其特征在于:所述机体稳定系统(7)包括GPS定位器(71)、陀螺仪(72)、加速度计(73)和气压计(74)。
6.根据权利要求1所述的基于三维传感技术的无人机识别规避电线系统,其特征在于:所述且飞行系统(3)的输出端与紧急预警系统(8)的输入端连接。
7.根据权利要求6所述的基于三维传感技术的无人机识别规避电线系统,其特征在于:所述紧急预警系统(8)包括危险探测模块(81)、紧急情况判断模块(82)和单片机(83),所述危险探测模块(81)的输出端与紧急情况判断模块(82)的输入端连接,并且紧急情况判断模块(82)的输出端与单片机(83)的输入端连接,所述单片机(83)的输出端分别与警报器(84)的输入端和危险规避模块(85)的输入端连接,所述单片机(83)与存储模块(86)之间实现双向连接。
8.根据权利要求1所述的基于三维传感技术的无人机识别规避电线系统,其特征在于:所述飞行系统(3)的输出端与推进系统(9)的输入端连接。
9.根据权利要求1所述的基于三维传感技术的无人机识别规避电线系统,其特征在于:所述飞行系统(3)的输入端与电源系统(10)的输出端连接。
10.根据权利要求1-9任意一项所述的基于三维传感技术的无人机识别规避电线系统,其特征在于:其识别方法具体包括以下步骤:
S1、使用者首先通过控制器(6)发送信号,信号会通过无线收发器(5)传递给飞行系统(3),这时飞行系统(3)控制推进系统(9)启动,进而带动整个机身飞行,然后使用者可继续通过控制器(6)进行操作,对机身的飞行路线进行规划,信号通过无线收发器(5)传递给飞行系统(3),然后传递给导航系统(4)执行飞行路线;
S2、在飞行过程中,三维传感模块(1)中的雷达(101)和光学传感器(102)可以对周围的环境信息进行检测,然后将检测到的信息经过信息处理模块(31)的处理后传递给微处理器(32),然后进入到输电线识别模块(33)进行识别,如果在飞行过程中发现输电线或者障碍物时,这时路线重新规划模块(34)会对路线规划,会有信息通过无线收发器(5)传递给使用者的控制器(6),这时使用者通过路线更改模块(341)对路线进行更改,防止机体与输电线路发生接触,也可以选择输电线路巡航模块(342)使得机身沿着输电线路进行巡航,使用者可以提前在默认设置模块(35)上进行设置,如果使用者没有及时对路线重新规划模块(34)的信息进行处理,就会按照默认设置进行飞行;
S3、在飞行过程中,航拍系统(2)会通过云台(202)和摄像机(201)对周围环境进行拍摄,机体稳定系统(7)会检测到外界的各种信息,然后传递给飞行系统(3),这时飞行系统(3)会及时根据外界情况调整飞机的飞行姿态;
S4、在使用时,危险探测模块(81)会检测到外界的信息,然后将信息传递给紧急情况判断模块(82),进而传递给单片机(83),如果发现有紧急情况时,会通过危险规避模块(85)做出反应,及时传递给飞行系统(3)做出及时的调整,一方面也会传递给警报器(84),提醒人们的注意。
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