CN113534845B - 基于gnss定位的架空配电线路无人机自主巡检方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于GNSS定位的架空配电线路无人机自主巡检方法及系统，本发明方法包括：1)获取无人机的GNSS定位误差；2)根据GNSS定位误差对被巡视架空配电线路上每一基杆塔的坐标进行反向修正；3)以反向修正后的杆塔坐标为基准点，规划无人机的巡视、拍照参数并形成航线；4)无人机按航线自动执行巡视、拍照作业。本发明成本低、见效快，可实现架空配电线路的无人机自主巡检，有助于降低对高端无人机设备和飞行操控人员的依赖，并降低作业人员劳动强度、提升配电线路巡检效率和自动化、智能化水平。

Description

基于GNSS定位的架空配电线路无人机自主巡检方法及系统

技术领域

本发明涉及无人机自主巡检技术领域，具体涉及一种基于GNSS定位的架空配电线路无人机自主巡检方法及系统。

背景技术

近年来，随着无人机技术的快速发展，其在电力设备巡检领域的应用成效逐步凸显，国网、南网两大电网公司输电专业均将无人机作为核心来构建新一代智能运检体系，出台了一系列的发展规划和建设方案，并制定了配套的技术标准和规范。经过多年持续推进建设，两大电网公司架空输电线路的运行维护水平得到显著提升，供电可靠性进一步加强。无人机在输电专业的成功应用为配电专业提供了借鉴，以无人机自主飞行为载体、以可见光和红外成像设备为视觉感知、以图像识别为检测手段，实现“无人机+AI识别”的模式替代，将成为配电网智能运检模式的发展方向。与输电网相比，配电网的运行环境更为复杂，要实现无人机的自主巡检将面临更多的挑战。其一，配电网线路里程长、规模大，激光点云和倾斜摄影建模方法成本高、工作量大，且配电网线路及通道经常发生变化，模型数据需时时更新，基于三维模型规划无人机飞行航线的方法并不适用于配电网。其二，无人机自主巡检需要结合基于4G网络的实时动态差分定位(RTK)服务，而配电网架空线路大多分布在农村地区，通常这些地区的4G信号较差，导致RTK服务不稳定甚至中断，对无人机的自主飞行造成负面影响。其三，配电网运行维护人员的年龄结构偏大、学历偏低，对于新知识、新技能的学习、接受能力往往较差，过于复杂的系统和操作可能会超出其能力范围。综上所述，需要开发新的作业模式来解决架空配电线路的无人机自主巡检问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题：针对现有技术的上述问题，提供一种基于GNSS定位的架空配电线路无人机自主巡检方法及系统，本发明成本低、见效快，可实现架空配电线路的无人机自主巡检，有助于降低对高端无人机设备和飞行操控人员的依赖，并降低作业人员劳动强度、提升配电线路巡检效率和自动化、智能化水平。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种基于GNSS定位的架空配电线路无人机自主巡检方法，包括：

1)获取无人机的GNSS定位误差；

2)根据GNSS定位误差对被巡视架空配电线路上每一基杆塔的坐标进行反向修正；

3)以反向修正后的杆塔坐标为基准点，规划无人机的巡视、拍照参数并形成航线；

4)无人机按航线自动执行巡视、拍照作业。

可选地，所述无人机为具备GNSS定位功能的多旋翼无人机，步骤1)包括：操控无人机悬停于指定的杆塔o的正上方，记录此时无人机的卫星接收器观测到的经纬度l0_o,b⁰ _o；操控无人机飞行至与杆塔o最高点保持平齐，记录此时观测到的高度h⁰ _o，得到无人机观测到的WGS-84坐标系下的大地坐标(l⁰ _o,b⁰ _o,h⁰ _o)；将大地坐标(l⁰ _o,b⁰ _o,h⁰ _o)转换为WGS-84空间直角坐标(x⁰ _o,y⁰ _o,z⁰ _o)、杆塔o在WGS-84坐标系下的精确大地坐标(L_o,B_o,H_o)转换为WGS-84空间直角坐标(X_o,Y_o,Z_o)，再将WGS-84空间直角坐标(x⁰ _o,y⁰ _o,z⁰ _o)、(X_o,Y_o,Z_o)二者相减得到无人机的GNSS定位误差(Δx,Δy,Δz)。

可选地，步骤2)包括：针对被巡视架空配电线路上每一基杆塔i在WGS-84坐标系下的大地坐标(L_i,B_i,H_i)_{i＝1,2,…,n}，首先分别转换为WGS-84空间直角坐标(X_i,Y_i,Z_i)_{i＝1,2,…,n}；再分别加上无人机的GNSS定位误差(Δx,Δy,Δz)，得到反向修正后的杆塔坐标(X′_i,Y′_i,Z′_i)_{i＝1,2,…,n}。

可选地，步骤3)中规划无人机的巡视、拍照参数包括：分别为被巡视架空配电线路上每一基杆塔i规划五个拍照点，五个拍照点分别位于杆塔i(X′_i,Y′_i,Z′_i)_{i＝1,2,…,n}的小号侧斜上方、大号侧斜上方、左侧斜上方、右侧斜上方以及正上方；拍照点的坐标以地心O(0,0,0)、杆塔i(X′_i,Y′_i,Z′_i)_{i＝1,2,…,n}、相邻下游杆塔i+1(X′_i+1,Y′_i+1,Z′_i+1)_{i＝1,2,…,n}所确定的平面为基准进行计算，拍照点的偏航角以杆塔i(X′_i,Y′_i,Z′_i)_{i＝1,2,…,n}、相邻下游杆塔i+1(X′_i+1,Y′_i+1,Z′_i+1)_{i＝1,2,…,n}所确定的方向为基准进行计算，拍照点的云台俯仰角以拍照点与杆塔i(X′_o,Y′_o,Z′_o)_{i＝1,2,…,n}的相对位置确定，偏航角和云台俯仰角确保相机正对杆塔的塔头。

可选地，步骤4)中无人机按航线自动执行巡视、拍照作业为在步骤1)获取无人机在当前区域内的GNSS定位误差后的指定时间内完成，且执行巡视、拍照作业的半径不超过以杆塔o为中心的指定距离的范围。

可选地，步骤1)之前还包括测量被巡视架空配电线路上每一基杆塔的精确坐标的步骤：S1)采用无人机采集被巡视架空配电线路每一基杆塔的杆塔坐标数据和观测时间数据；S2)将每一基杆塔的杆塔坐标数据和观测时间数据进行解算，得到被巡视架空配电线路上每一基杆塔的精确坐标。

可选地，步骤S1)包括：针对被巡视架空配电线路每一基杆塔i，手动操控无人机悬停于杆塔i正上方，记录此时无人机的卫星接收器的卫星观测数据、星历数据、经纬度坐标(l_i，b_i)以及观测时间t_lb,i；手动操控飞行器的相机与杆塔i最高点保持平齐，记录此时无人机的卫星接收器的卫星观测数据、星历数据、高度坐标h_i以及观测时间t_h,i，最终得到杆塔i的杆塔坐标数据(l_i,b_i,h_i)_i＝2,…,n和时间数据(t_lb,i,t_h,i)_i＝2,…,n。

可选地，步骤S2)包括：针对被巡视架空配电线路每一基杆塔i，按Rinex标准格式准备杆塔i的杆塔坐标数据(l_i,b_i,h_i)_i＝2,…,n，按ASCII码格式准备杆塔i的时间数据(t_lb,i,t_h,i)_i＝2,…,n，获取基站静态数据文件，将获得的三类文件导入解算软件进行解算并导出计算结果，然后从计算结果的奇数行记录中取得经纬度坐标、从偶数行记录中取得高度坐标，组合成杆塔i的在WGS-84坐标系下的精确大地坐标(L_i,B_i,H_i)_{i＝1,2,…,n}。

此外，本发明还提供一种基于GNSS定位的架空配电线路无人机自主巡检系统，包括相互连接的微处理器和存储器，该微处理器被编程或配置以执行前述基于GNSS定位的架空配电线路无人机自主巡检方法的步骤。

此外，本发明还提供一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质中存储有被编程或配置以执行前述基于GNSS定位的架空配电线路无人机自主巡检方法的计算机程序。

和现有技术相比，本发明具有下述优点：

1、本发明所提供的方法可实现架空配电线路的无人机自主巡检，从而降低一线班组的巡线作业强度和飞行资质要求，达到提升配电线路巡视效率和效果的目的。

2、本发明提供的架空配电线路无人机自主巡检方法，无需实时动态差分定位(RTK)服务，一方面可减少高端无人机设备的软、硬件投资成本，另一方面可将自主巡检从4G网络的限制中释放出来，使其具备更加广泛的应用范围。

3、本发明提供的架空配电线路无人机自主巡检方法，无需一系列繁杂的线路扫描、三维建模、航线规划等工作，以一个基准点代表一座杆塔，可通过移动开发工具(MSDK)自动、快速规划好拍摄点位相关参数、形成航线，从而节省大量的前期资金、人力投入。

附图说明

图1为本发明实施例方法的核心流程示意图。

图2为本发明实施例方法的完整流程示意图。

具体实施方式

如图1所示，本实施例基于GNSS定位的架空配电线路无人机自主巡检方法包括：

1)获取无人机的GNSS定位误差；

2)根据GNSS定位误差对被巡视架空配电线路上每一基杆塔的坐标进行反向修正；

3)以反向修正后的杆塔坐标为基准点，规划无人机的巡视、拍照参数并形成航线；

4)无人机按航线自动执行巡视、拍照作业。

本实施例中，无人机为具备GNSS定位功能的多旋翼无人机，步骤1)包括：操控无人机悬停于指定的杆塔o的正上方，记录此时无人机的卫星接收器观测到的经纬度l⁰ _o,b⁰ _o；操控无人机飞行至与杆塔o最高点保持平齐，记录此时观测到的高度h⁰ _o，得到无人机观测到的WGS-84坐标系下的大地坐标(l⁰ _o,b⁰ _o,h⁰ _o)；将大地坐标(l⁰ _o,b⁰ _o,h⁰ _o)转换为WGS-84空间直角坐标(x⁰ _o,y⁰ _o,z⁰ _o)、杆塔o在WGS-84坐标系下的精确大地坐标(L_o,B_o,H_o)转换为WGS-84空间直角坐标(X_o,Y_o,Z_o)，再将WGS-84空间直角坐标(x⁰ _o,y⁰ _o,z⁰ _o)、(X_o,Y_o,Z_o)二者相减得到无人机的GNSS定位误差(Δx,Δy,Δz)。本实施例中，手动操控飞行器悬停于被巡视线路某杆塔o的正上方，调整云台俯仰角为-90度，小幅移动飞行器使塔顶位于相机画面的正中心，记录此时卫星接收器观测到的经纬度l⁰ _o，b⁰ _o；调整云台俯仰角为0度，手动操控飞行器从侧面靠近杆塔最高点，小幅移动飞行器使杆塔最高点位于相机画面的正中心，记录此时观测到的高度h⁰ _o-；将WGS-84坐标系下的大地坐标(l⁰ _o,b⁰ _o,h⁰ _o)、(L_o,B_o,H_o)转换为空间直角坐标(x⁰ _o,y⁰ _o,z⁰ _o)、(X_o,Y_o,Z_o)，二者相减得到当前区域内的GNSS定位误差(Δx,Δy,Δz)。

本实施例中，步骤2)包括：针对被巡视架空配电线路上每一基杆塔i的在WGS-84坐标系下的大地坐标(L_i,B_i,H_i)_{i＝1,2,…,n}，首先分别转换为WGS-84空间直角坐标(X_i,Y_i,Z_i)_{i＝1,2,…,n}；再分别加上无人机的GNSS定位误差(Δx,Δy,Δz)，得到反向修正后的杆塔坐标(X′_i,Y′_i,Z′_i)_{i＝1,2,…,n}。

本实施例中，步骤3)中规划无人机的巡视、拍照参数包括：考虑到架空配电杆塔结构简单、体积较小，每基杆塔五个拍照点位即可满足多视角精细化巡检需求，本实施例中分别为被巡视架空配电线路上每一基杆塔i规划五个拍照点，五个拍照点分别位于杆塔i(X′_i,Y′_i,Z′_i)_{i＝1,2,…,n}的小号侧斜上方、大号侧斜上方、左侧斜上方、右侧斜上方以及正上方；拍照点的坐标以地心O(0,0,0)、杆塔i(X′_i,Y′_i,Z′_i)_{i＝1,2,…,n}、相邻下游杆塔i+1(X′_i+1,Y′_i+1,Z′_i+1)_{i＝1,2,…,n}所确定的平面为基准进行计算，拍照点的偏航角以杆塔i(X′_i,Y′_i,Z′_i)_{i＝1,2,…,n}、相邻下游杆塔i+1(X′_i+1,Y′_i+1,Z′_i+1)_{i＝1,2,…,n}所确定的方向为基准进行计算，拍照点的云台俯仰角以拍照点与杆塔i(X′_o,Y′_o,Z′_o)_{i＝1,2,…,n}的相对位置确定，偏航角和云台俯仰角确保相机正对杆塔的塔头。

记五个拍照点分别为拍照点A_{i＝1,2,…,n}～拍照点E_{i＝1,2,…,n}。计算每基杆塔的五个拍照点的三维坐标时，拍照点A_{i＝1,2,…,n}位于杆塔i正上方，与地心O(0,0,0)、i(X′_i,Y′_i,Z′_i)_{i＝1,2,…,n}在同一直线上，其坐标为：

上式中，(X′_A,i，Y′_A,i，Z′_A,i)为拍照点A_{i＝1,2,…,n}的坐标，b为拍照点A_{i＝1,2,…,n}到杆塔i(X′_i,Y′_i,Z′_i)_{i＝1,2,…,n}的距离，为自设置参数；α_i、β_i、γ_i分别为WGS-84空间直角坐标系中地心O(0,0,0)与杆塔i(X′_i,Y′_i,Z′_i)_{i＝1,2,…,n}的连线与三个坐标轴的夹角。其中：

拍照点B_{i＝1,2,…,n}位于杆塔i大号侧斜上方，其坐标为：

X′_B,i＝X′_A,i+a·cosα′_i，

Y′_B,i＝Y′_A,i+a·cosβ′_i，

Z′_B,i＝Z′_A,i+a·cosγ′_i，

上式中，(X′_B,i，Y′_B,i，Z′_B,i)为拍照点B_{i＝1,2,…,n}的坐标，a为拍照点B_{i＝1,2,…,n}到拍照点A_{i＝1,2,…,n}的距离，为自设置参数；α′_i、β′_i、γ′_i分别为WGS-84空间直角坐标系中杆塔i(X′_i,Y′_i,Z′_i)_{i＝1,2,…,n}与相邻下游杆塔i+1(X′_i+1,Y′_i+1,Z′_i+1)_{i＝1,2,…,n}的连线与三个坐标轴的夹角，其中：

拍照点C_{i＝1,2,…,n}位于杆塔i小号侧斜上方，其坐标为：

X′_C,i＝X′_A,i-a·cosα′_i，

Y′_C,i＝Y′_A,i-a·cosβ′_i，

Z′_C,i＝Z′_A,i-a·cosγ′_i，

拍照点D_{i＝1,2,…,n}位于杆塔i左侧斜上方，其坐标为：

X′_D,i＝X′_A,i+a·cosα″_i，

Y′_D,i＝Y′_A,i+a·cosβ″_i，

Z′_D,i＝Z′_A,i+a·cosγ″_i，

上式中，α″_i、β″_i、γ″_i分别为WGS-84空间直角坐标系中过拍照点A_{i＝1,2,…,n}且与地心O(0,0,0)、杆塔i(X′_i,Y′_i,Z′_i)_{i＝1,2,…,n}、相邻下游杆塔i+1(X′_i+1,Y′_i+1,Z′_i+1)_{i＝1,2,…,n}所组成平面垂直的直线与三个坐标轴的夹角，其中：

上式中，m_i、n_i、k_i为地心O(0,0,0)、杆塔i(X′_i,Y′_i,Z′_i)_{i＝1,2,…,n}、相邻下游杆塔i+1(X′_i+1,Y′_i+1,Z′_i+1)_{i＝1,2,…,n}所组成平面的法向量，其中：

m_i＝Y′_iZ′_i+1-Y′_i+1Z′_i，

n_i＝X′_iZ′_i+1-X′_i+1Z′_i，

k_i＝X′_iY′_i+1-X′_i+1Y′_i，

拍照点E_{i＝1,2,…,n}位于杆塔i右侧斜上方，其坐标为：

X′_E,i＝X′_A,i-a·cosα″_i，

Y′_E,i＝Y′_A,i-a·cosβ″_i，

Z′_E,i＝Z′_A,i-a·cosγ″_i，

将上述拍照点从WGS-84空间直角坐标转换为WGS-84大地坐标。设置拍照点A_{i＝1,2,…,n}的偏航角为θ_{i＝1,2,…,n}，θ_{i＝1,2,…,n}为杆塔i(X′_i,Y′_i,Z′_i)_{i＝1,2,…,n}与相邻下游杆塔i+1(X′_i,Y′_i,Z′_i)_{i＝1,2,…,n}的连线与正北方向的夹角，以右偏为正、左偏为负，设置拍照点B的偏航角为θ_{i＝1,2,…,n}-180°或θ_{i＝1,2,…,n}+180°，设置拍照点C的偏航角为θ_{i＝1,2,…,n}，设置拍照点D的偏航角为θ_{i＝1,2,…,n}+90°，设置拍照点E的偏航角为θ_{i＝1,2,…,n}-90°；设置拍照点A_{i＝1,2,…,n}的云台俯仰角为-90°，设置拍照点B_{i＝1,2,…,n}、C_{i＝1,2,…,n}、D_{i＝1,2,…,n}、E_{i＝1,2,…,n}的云台俯仰角为

最终将所有拍照点的上述三维坐标、偏航角、云台俯仰角等参数按KML格式顺序保存为KML航线文件。

本实施例中，在DJI GO4飞控APP中导入KML航线文件；无人机按照KML航线文件中的三维坐标、偏航角、云台俯仰角等参数设置自动执行飞行、拍照作业。

本实施例中，步骤4)中无人机按航线自动执行巡视、拍照作业为在步骤1)获取无人机在当前区域内的GNSS定位误差后的指定时间内完成，且执行巡视、拍照作业的半径不超过以杆塔o为中心的指定距离的范围。例如，本实施例中无人机按航线自动执行巡视、拍照作业，应在步骤1)结束后30分钟内完成，且作业区域不应超出杆塔o两公里范围，如超出三十分钟或两公里范围，则无人机自主巡检作业效果将有所下降。目前电力设备巡检所用的无人机以小型、四旋翼为主，单块电池的续航时间低于30分钟，进行精细化巡检时作业半径在1.5公里左右，每次更换电池后重复步骤1)～步骤3)，即能够保证无人机自主巡检的作业效果。步骤1)～步骤4)可基于移动开发工具(MSDK)，在飞行控制软件中自动执行、完成。

此外，如图2所示，本实施例步骤1)之前还包括测量被巡视架空配电线路上每一基杆塔的精确坐标的步骤：S1)采用无人机采集被巡视架空配电线路每一基杆塔的杆塔坐标数据和观测时间数据；S2)将每一基杆塔的杆塔坐标数据和观测时间数据进行解算，得到被巡视架空配电线路上每一基杆塔的精确坐标。

本实施例中，步骤S1)包括：针对被巡视架空配电线路每一基杆塔i，手动操控无人机悬停于杆塔i正上方，记录此时无人机的卫星接收器的卫星观测数据、星历数据、经纬度坐标(l_i，b_i)以及观测时间t_lb,i；手动操控飞行器的相机与杆塔i最高点保持平齐，记录此时无人机的卫星接收器的卫星观测数据、星历数据、高度坐标h_i以及观测时间t_h,i，最终得到杆塔i的杆塔坐标数据(l_i,b_i,h_i)_i＝2,…,n和时间数据(t_lb,i,t_h,i)_i＝2,…,n。本实施例中，用无人机采集被巡视架空配电线路每一基杆塔的经纬度坐标和海拔高度和正式进行巡线作业之前，获取当前区域内无人机的GNSS定位误差采用的是关闭了实时动态差分(RTK)定位功能的大疆精灵4RTK无人机。从起始杆塔1开始：手动操控飞行器悬停于被巡视线路起始杆塔1正上方，调整云台俯仰角为-90度，小幅移动飞行器使塔顶位于相机画面的正中心，然后拍照；卫星观测数据、星历数据自动记录在图像所在目录的PPKRAW.bin文件里，经纬度坐标(l₁，b₁)自动写入新生成的图像文件里，观测时间即相机曝光时间t_lb,1被记录在图像所在目录的Timestamps.MRK文件里；调整云台俯仰角为0度，手动操控飞行器从侧面靠近起始杆塔1的最高点，小幅移动飞行器使最高点位于相机画面的正中心，然后拍照；卫星观测数据、星历数据自动记录在图像所在目录的PPKRAW.bin文件里，高度坐标h₁自动写入新生成的图像文件里，观测时间即相机曝光时间t_h,1被记录在图像所在目录的Timestamps.MRK文件里；依次对被巡视线路余下杆塔重复以上过程，最终得到完整记录了所有杆塔的坐标采集过程的图像文件以及PPKRAW.bin文件、Timestamps.MRK文件。

本实施例中，步骤S2)包括：针对被巡视架空配电线路每一基杆塔i，按Rinex标准格式准备杆塔i的杆塔坐标数据(l_i,b_i,h_i)_i＝2,…,n，按ASCII码格式准备杆塔i的时间数据(t_lb,i,t_h,i)_i＝2,…,n，获取基站静态数据文件，将获得的三类文件导入解算软件进行解算并导出计算结果，然后从计算结果的奇数行记录中取得经纬度坐标、从偶数行记录中取得高度坐标，组合成杆塔i的在WGS-84坐标系下的精确大地坐标(L_i,B_i,H_i)_{i＝1,2,…,n}。具体地，本实施例中用Rinex格式数据转换工具RTKCONV将PPKRAW.bin文件转换为标准的Rinex观测文件(O文件)和星历文件(N文件)；从基准站下载静态文件；将无人机拍摄的图像、O文件、N文件、Timestamps.MRK文件和基准站静态文件导入GNSS动态后处理(PPK)解算软件；设置基准站和无人机相关参数后开始解算，达到固定解后以csv格式导出计算结果；从奇数行记录中取得经纬度坐标，从偶数行记录中取得高度坐标，组合成精确的杆塔坐标(L_i,B_i,H_i)_{i＝1,2,…,n}。

综上所述，当前，采用无人机对电力设备进行自主巡检通常需要高精度的三维模型和实时动态差分定位(RTK)服务，建模成本高，而且巡检过程受4G网络信号限制。针对架空配电线路的特点，本实施例基于GNSS定位的架空配电线路无人机自主巡检方法用无人机采集被巡视架空配电线路每一基杆塔的经纬度坐标和海拔高度；对所采集杆塔坐标进行高精度定位修正，得到精确的杆塔坐标；正式进行巡线作业之前，获取当前区域内无人机的GNSS定位误差；用当前定位误差对精确的杆塔坐标进行反向修正，得到修正后的杆塔坐标；以修正后的杆塔坐标为基准点，规划无人机的拍照点位、相机角度等参数，形成航线；无人机按航线自动执行巡视、拍照作业。本实施例无需高精度三维模型和实时动态差分定位(RTK)服务即可实现无人机自主巡检，成本低、见效快，可实现架空配电线路的无人机自主巡检，有助于降低对高端无人机设备和飞行操控人员的依赖，减少线路运行维护成本，并降低作业人员劳动强度，提升巡检作业效率和线路巡视效果，提升配电线路巡检效率和自动化、智能化水平。

此外，本实施例还提供一种基于GNSS定位的架空配电线路无人机自主巡检系统，包括相互连接的微处理器和存储器，该微处理器被编程或配置以执行前述基于GNSS定位的架空配电线路无人机自主巡检方法的步骤。

此外，本实施例还提供一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质中存储有被编程或配置以执行前述基于GNSS定位的架空配电线路无人机自主巡检方法的的计算机程序。

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读存储介质(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。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种基于GNSS定位的架空配电线路无人机自主巡检方法，其特征在于，包括：

1)获取无人机的GNSS定位误差；

2)根据GNSS定位误差对被巡视架空配电线路上每一基杆塔的坐标进行反向修正；

3)以反向修正后的杆塔坐标为基准点，规划无人机的巡视、拍照参数并形成航线；

4)无人机按航线自动执行巡视、拍照作业；

所述无人机为具备GNSS定位功能的多旋翼无人机，步骤1)包括：操控无人机悬停于指定的杆塔o的正上方，记录此时无人机的卫星接收器观测到的经纬度( l⁰ _o,b⁰ _o) ；操控无人机飞行至与杆塔o最高点保持平齐，记录此时观测到的高度h⁰ _o，得到无人机观测到的WGS-84坐标系下的大地坐标(l⁰ _o,b⁰ _o,h⁰ _o)；将大地坐标(l⁰ _o,b⁰ _o,h⁰ _o)转换为WGS-84空间直角坐标(x⁰ _o,y⁰ _o,z⁰ _o)、杆塔o在WGS-84坐标系下的精确大地坐标(L_o,B_o,H_o)转换为WGS-84空间直角坐标(X_o,Y_o,Z_o)，再将WGS-84空间直角坐标(x⁰ _o,y⁰ _o,z⁰ _o)、(X_o,Y_o,Z_o)二者相减得到无人机的GNSS定位误差(Δx,Δy,Δz)；步骤3)中规划无人机的巡视、拍照参数包括：分别为被巡视架空配电线路上每一基杆塔i规划五个拍照点，五个拍照点分别位于杆塔i(X′_i,Y′_i,Z′_i)_{i＝1,2,…,n}的小号侧斜上方、大号侧斜上方、左侧斜上方、右侧斜上方以及正上方；拍照点的坐标以地心O(0,0,0)、杆塔i(X′_i,Y′_i,Z′_i)_{i＝1,2,…,n}、相邻下游杆塔i+1(X′_i+1,Y′_i+1,Z′_i+1)_{i＝1,2,…,n}所确定的平面为基准进行计算，拍照点的偏航角以杆塔i(X′_i,Y′_i,Z′_i)_{i＝1,2,…,n}、相邻下游杆塔i+1(X′_i+1,Y′_i+1,Z′_i+1)_{i＝1,2,…,n}所确定的方向为基准进行计算，拍照点的云台俯仰角以拍照点与杆塔i(X′_o,Y′_o,Z′_o)_{i＝1,2,…,n}的相对位置确定，偏航角和云台俯仰角确保相机正对杆塔的塔头。

2.根据权利要求1所述的基于GNSS定位的架空配电线路无人机自主巡检方法，其特征在于，步骤2)包括：针对被巡视架空配电线路上每一基杆塔i在WGS-84坐标系下的大地坐标(L_i,B_i,H_i)_{i＝1,2,…,n}，首先分别转换为WGS-84空间直角坐标(X_i,Y_i,Z_i)_{i＝1,2,…,n}；再分别加上无人机的GNSS定位误差(Δx,Δy,Δz)，得到反向修正后的杆塔坐标(X′_i,Y′_i,Z′_i)_{i＝1,2,…,n}。

3.根据权利要求2所述的基于GNSS定位的架空配电线路无人机自主巡检方法，其特征在于，步骤4)中无人机按航线自动执行巡视、拍照作业为在步骤1)获取无人机在当前区域内的GNSS定位误差后的指定时间内完成，且执行巡视、拍照作业的半径不超过以杆塔o为中心的指定距离的范围。

4.根据权利要求1～3中任意一项所述的基于GNSS定位的架空配电线路无人机自主巡检方法，其特征在于，步骤1)之前还包括测量被巡视架空配电线路上每一基杆塔的精确坐标的步骤：S1)采用无人机采集被巡视架空配电线路每一基杆塔的杆塔坐标数据和观测时间数据；S2)将每一基杆塔的杆塔坐标数据和观测时间数据进行解算，得到被巡视架空配电线路上每一基杆塔的精确坐标。

5.根据权利要求4所述的基于GNSS定位的架空配电线路无人机自主巡检方法，其特征在于，步骤S1)包括：针对被巡视架空配电线路每一基杆塔i，手动操控无人机悬停于杆塔i正上方，记录此时无人机的卫星接收器的卫星观测数据、星历数据、经纬度坐标(l_i，b_i)以及观测时间t_lb,i；手动操控飞行器的相机与杆塔i最高点保持平齐，记录此时无人机的卫星接收器的卫星观测数据、星历数据、高度坐标h_i以及观测时间t_h,i，最终得到杆塔i的杆塔坐标数据(l_i,b_i,h_i)_i＝2,…,n和时间数据(t_lb,i,t_h,i)_i＝2,…,n。

6.根据权利要求5所述的基于GNSS定位的架空配电线路无人机自主巡检方法，其特征在于，步骤S2)包括：针对被巡视架空配电线路每一基杆塔i，按Rinex标准格式准备杆塔i的杆塔坐标数据(l_i,b_i,h_i)_i＝2,…,n，按ASCII码格式准备杆塔i的时间数据(t_lb,i,t_h,i)_i＝2,…,n，获取基站静态数据文件，将获得的三类文件导入解算软件进行解算并导出计算结果，然后从计算结果的奇数行记录中取得经纬度坐标、从偶数行记录中取得高度坐标，组合成杆塔i的在WGS-84坐标系下的精确大地坐标(L_i,B_i,H_i)_{i＝1,2,…,n}。

7.一种基于GNSS定位的架空配电线路无人机自主巡检系统，包括相互连接的微处理器和存储器，其特征在于，该微处理器被编程或配置以执行权利要求1～6中任意一项所述基于GNSS定位的架空配电线路无人机自主巡检方法的步骤。

8.一种计算机可读存储介质，其特征在于，该计算机可读存储介质中存储有被编程或配置以执行权利要求1～6中任意一项所述基于GNSS定位的架空配电线路无人机自主巡检方法的计算机程序。

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