CN114879731B - 一种输电杆塔的无人机巡检航线自动生成方法 - Google Patents

一种输电杆塔的无人机巡检航线自动生成方法 Download PDF

Info

Publication number
CN114879731B
CN114879731B CN202210548215.1A CN202210548215A CN114879731B CN 114879731 B CN114879731 B CN 114879731B CN 202210548215 A CN202210548215 A CN 202210548215A CN 114879731 B CN114879731 B CN 114879731B
Authority
CN
China
Prior art keywords
point
tower
transmission tower
point cloud
cross arm
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202210548215.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN114879731A (zh
Inventor
郭昕阳
郑建钢
李帅
韩庚
任振龙
李达
周磊
王斐然
侯子龙
蔡龙
李玉宝
许建敏
严彬彬
杨晓言
王梦钒
杨恬恬
郝新磊
李大伟
周志文
施鹏
蒋涛
刘德明
李坡
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ultra High Voltage Branch Of State Grid Jibei Electric Power Co ltd
State Grid Corp of China SGCC
Original Assignee
Ultra High Voltage Branch Of State Grid Jibei Electric Power Co ltd
State Grid Corp of China SGCC
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ultra High Voltage Branch Of State Grid Jibei Electric Power Co ltd, State Grid Corp of China SGCC filed Critical Ultra High Voltage Branch Of State Grid Jibei Electric Power Co ltd
Priority to CN202210548215.1A priority Critical patent/CN114879731B/zh
Publication of CN114879731A publication Critical patent/CN114879731A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN114879731B publication Critical patent/CN114879731B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05DSYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D1/00Control of position, course, altitude or attitude of land, water, air or space vehicles, e.g. using automatic pilots
    • G05D1/10Simultaneous control of position or course in three dimensions
    • G05D1/101Simultaneous control of position or course in three dimensions specially adapted for aircraft
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y04INFORMATION OR COMMUNICATION TECHNOLOGIES HAVING AN IMPACT ON OTHER TECHNOLOGY AREAS
    • Y04SSYSTEMS INTEGRATING TECHNOLOGIES RELATED TO POWER NETWORK OPERATION, COMMUNICATION OR INFORMATION TECHNOLOGIES FOR IMPROVING THE ELECTRICAL POWER GENERATION, TRANSMISSION, DISTRIBUTION, MANAGEMENT OR USAGE, i.e. SMART GRIDS
    • Y04S10/00Systems supporting electrical power generation, transmission or distribution
    • Y04S10/50Systems or methods supporting the power network operation or management, involving a certain degree of interaction with the load-side end user applications

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Electric Cable Installation (AREA)

Abstract

本发明公开了一种输电杆塔的无人机巡检航线自动生成方法,包括:获取待巡检输电杆塔的塔基点云投影;根据塔基点云投影,提取区域点云;区域点云包含输电杆塔的横担及左右地线的完整结构;在区域点云内自下往上动态截取第一预设距离范围内的平面点云,构造点云组;根据是否满足横担高程间隔距离对点云组进行过滤;根据过滤后的点云组,获取输电杆塔的横担层数和每层横担中心点的位置;识别输电杆塔的塔型,并获取挂点位置信息;根据挂点位置信息,由穿针引线的方式生成航点序列对;根据航点序列对,按预设安全航线距离生成自动巡检航线。可实现自动识别输电杆塔类型,并自动提取杆塔横担和地线的激光点云特征点,自动规划生成无人机巡检航线。

Description

一种输电杆塔的无人机巡检航线自动生成方法
技术领域
本发明涉及输电线路无人机巡检航线自动规划技术领域,特别涉及一种输电杆塔的无人机巡检航线自动生成方法。
背景技术
随着无人机技术的快速发展,利用无人机对输电线路进行精细化巡检已经成为常态。现有的巡检大多是巡检人员操作无人机飞到特定位置进行拍照巡检,或者基于激光点云三维空间坐标体系下打点生成无人机航线,进而实现自动巡检。
杆塔精细化航线规划时,通常需要人为拾取拍照位置及无人机位置,实现巡检航线的完整规划,但这种规划方式每个航点都需要人为指定,对于较复杂的耐张线路,航点个数可能超过百个,人工负担太大且效率较低。
因此,在现有无人机航线规划的基础上,如何对输电杆塔类型进行自动识别,以及对杆塔横担和地线激光点云特征点进行自动提取,并自动规划生成无人机巡检航线,成为本领域技术人员亟需解决的问题。
发明内容
鉴于上述问题,本发明提出了一种至少解决上述部分技术问题的输电杆塔的无人机巡检航线自动生成方法,该方法可对无人机的空间三维航线进行自动规划。
本发明实施例提供一种输电杆塔的无人机巡检航线自动生成方法,包括如下步骤:
S1、获取待巡检输电杆塔的塔基点云投影;根据所述塔基点云投影,提取区域点云;所述区域点云包含所述输电杆塔的横担及左右地线的完整结构;
S2、在所述区域点云内自下往上动态截取第一预设距离范围内的平面点云,构造点云组;根据是否满足横担高程间隔距离对所述点云组进行过滤;根据过滤后的所述点云组,获取所述输电杆塔的横担层数和每层横担中心点的位置;
S3、根据所述横担层数和每层横担中心点的位置,识别所述输电杆塔的塔型,并获取挂点位置信息;
S4、根据所述挂点位置信息,由穿针引线的方式生成航点序列对;根据所述航点序列对,按预设安全航线距离生成自动巡检航线。
进一步地,还包括:
S5、对所述自动巡检航线进行安全检测,获取不满足所述输电杆塔的安全距离要求的航点区段,筛选出待调整航点;对所述待调整航点进行调整,直至满足所述输电杆塔的安全距离要求;所述待调整航点为所述航点区段的两端航点中距离点云最近的点;
S6、根据调整后的航点序列对,按预设安全航线距离生成自动巡检航线。
进一步地,对所述待调整航点进行调整,包括:
对所述待调整航点按照先调整与最近点云的距离,再调整竖直角度,后调整水平角度的顺序进行调整;
监测调整后的航点与所述最近点云的距离的增量是否是正相关,如果为正相关,则继续调整;如果为负相关,则反向调整或停止调整;
直至所述待调整航点满足所述输电杆塔的安全距离要求或者迭代计算次数超过预设阈值,停止调整。
进一步地,所述步骤S1包括:
S11、获取待巡检输电杆塔的塔基点云投影;根据所述塔基点云投影的最小包围框对角线的交点,确定所述输电杆塔的中心点;根据所述输电杆塔的中心点,确定所述输电杆塔的塔切面;
S12、以所述输电杆塔的中心点为中心,分别沿所述塔切面的方向的两侧以及所述塔切面的法向量方向的两侧外延第二预设距离,构造选择范围;
S13、在所述选择范围内提取区域点云;所述区域点云包含所述输电杆塔的横担及左右地线的完整结构。
进一步地,所述步骤S2中,根据过滤后的所述点云组,获取所述输电杆塔的横担层数和每层横担中心点的位置,包括:
S21、计算过滤后的每组所述点云组的二维最小包围框;将所述二维最小包围框的短边中点在所述塔切面上的投影作为横担中心点;所述二维最小包围框的高程为每组所述点云组内点云的最小高程;
S22、获取每组所述点云组的横担中心点;
S23、循环执行步骤S21~步骤S22,直至所述横担中心点的个数满足预设条件;记录所述输电杆塔的横担层数和每层横担中心点的位置;所述横担层数等于所述横担中心点的个数的预设倍数。
进一步地,所述步骤S3中,根据所述横担层数和每层横担中心点的位置,识别所述输电杆塔的塔型,包括:
S31、自所述横担中心点向远离所述输电杆塔的方向外延第三预设距离,并在向下第四预设距离的位置处设置第一标记,将距离所述第一标记的最近点云投影到所述塔切面的点作为下挂点;
S32、分别在所述下挂点的左右两侧第五预设距离处设置第二标记和第三标记,获取所述第二标记和第三标记的最近点云;若所述第二标记和第三标记的最近点云的高程均大于所述下挂点的高程,则所述输电杆塔为耐张杆塔;否则,为直线杆塔;若所述横担层数小于3,则所述输电杆塔的塔型为单回;若所述横担层数等于3,则所述输电杆塔的塔型为双回。
进一步地,所述步骤S3中,获取挂点位置信息,包括:
以所述横担中心点为中心,分别沿所述塔切面的法向量方向的两侧外延第六预设距离,等预设间隔划分构造矩形范围,提取局部点云;当所述局部点云中存在点云的高程低于第七预设距离且外延距离大于第八预设距离时,则将所述点云的位置信息标记为左右挂点的位置信息;
以所述下挂点与所述横担中心点的连线中点为中心,构造半径为第九预设距离的球型范围;若所述球型范围内的点云个数大于1,则将所述点云的位置信息标记为跳线绝缘子航点的位置信息;
重复执行上述步骤,获取每层横担的左右挂点和跳线绝缘子航点的位置信息,作为挂点位置信息。
本发明实施例提供的上述技术方案的有益效果至少包括:
本发明实施例提供的一种输电杆塔的无人机巡检航线自动生成方法,包括如下:获取待巡检输电杆塔的塔基点云投影;根据塔基点云投影,提取区域点云;区域点云包含输电杆塔的横担及左右地线的完整结构;在区域点云内自下往上动态截取第一预设距离范围内的平面点云,构造点云组;根据是否满足横担高程间隔距离对点云组进行过滤;根据过滤后的点云组,获取输电杆塔的横担层数和每层横担中心点的位置;根据横担层数和每层横担中心点的位置,识别输电杆塔的塔型,并获取挂点位置信息;根据挂点位置信息,由穿针引线的方式生成航点序列对;根据航点序列对,按预设安全航线距离生成自动巡检航线。可自动识别输电杆塔类型,并自动提取杆塔横担和地线的激光点云特征点,自动规划生成无人机巡检航线。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述,并且,部分地从说明书中变得显而易见,或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
下面通过附图和实施例,对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解,并且构成说明书的一部分,与本发明的实施例一起用于解释本发明,并不构成对本发明的限制。在附图中:
图1为本发明实施例提供的输电杆塔的无人机巡检航线自动生成方法流程图;
图2为本发明实施例提供的整体流程图;
图3为本发明实施例提供的提取出的所有挂点特征点位置示意图;
图4为本发明实施例提供的提取出的部分局部挂点特征点位置示意图;
图5为本发明实施例提供的生成的自动航线示意图。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例,然而应当理解,可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反,提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开,并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
本发明实施例提供一种输电杆塔的无人机巡检航线自动生成方法,参照图1所示,包括如下步骤:
S1、获取待巡检输电杆塔的塔基点云投影;根据塔基点云投影,提取区域点云;区域点云包含输电杆塔的横担及左右地线的完整结构;
S2、在区域点云内自下往上(按高程由低到高的顺序筛选处理点云)动态截取第一预设距离范围内的平面点云,构造点云组;根据是否满足横担高程间隔对点云组进行过滤;根据过滤后的点云组,获取输电杆塔的横担层数和每层横担中心点的位置;
S3、根据横担层数和每层横担中心点的位置,识别输电杆塔的塔型,并获取挂点位置信息;
S4、根据挂点位置信息,生成航点序列对;根据航点序列对,按预设安全航线距离生成自动巡检航线。
本实施例提供的输电杆塔的无人机巡检航线自动生成方法,可解决输电杆塔的无人机巡检航线规划需要人为干预规划、人为针对安全隐患进行调整的问题,提出了航线自动生成、自动修正的可操作方法,可自动识别塔杆类型,自动提取塔杆横担及地线等特征结构点,并在安全距离内自动生成巡检航线,极大的提高了航线的规划效率,减轻了人工负担。
下面具体对本实施例提供的输电杆塔的无人机巡检航线自动生成方法进行详细说明,图2为整体流程图:
步骤一:计算杆塔模型高程范围(zMin,zMax),按zMin+3<高程范围<zMin+3+5,提取点云,生成塔基点云投影,并将每个点云的高程设置成一致,比如0。此处高程范围里的3为底部误差增量,5为实际高程提取范围。
获取待巡检输电杆塔的塔基点云投影,确定塔基点云投影最小包围框对角线的交点为该待巡检输电杆塔模型的中心点。选取该待巡检输电杆塔相邻的前后两个个塔(此为几何关系描述,不表示实际巡检,即规划当前塔航线时,需要先知道当前塔前后两个杆塔位置,做辅助计算),前后两个塔与当前塔三个杆塔中心点组成的角的角平分线所在的平面作为杆塔中心的切面方向,即塔切面。
基于杆塔模型的中心点及切面方向,提取塔头左右两侧中心位置:根据杆塔点云高程范围zMin、zMax;构造参考点ptCenter(x,y,zMax),以ptCenter为基准,沿切面正反两个方向各外延100米生成线段(ptTop1、ptTop2);遍历点云找到该线段上到杆塔点云的最近点ptTop11、ptTop22;计算ptTop11到该线段上的投影点,即一侧中心位置;计算ptTop22到该线段上的投影点,即另一侧中心位置。
以该杆塔模型的中心点及切面方向为基准,沿切面方向两侧及切面的法向量方向两侧外延一定距离(即第二预设距离,可等于输电杆塔最大的横担宽度,经验值一般取一侧外延2米,两侧4米)构造选择范围,以此范围提取包含横担及左右地线完整结构范围内的区域点云(不考虑高程),具体为:构造出矩形范围(即选择范围)后,遍历点云,把落在矩形范围内的点云记录下来得到区域点云。可以理解为过杆塔模型的中心点,在切面这一二维平面以及切面法向量构成的二维平面上分别选取一个线段,该线段的两端点到中心点的距离均为第二预设距离,如此构造一个矩形范围,忽略高程的情况下把落在矩形范围的点都提取出来,得到区域点云。
步骤二:在区域点云内自上往下动态截取高程距离为d=塔高/30(即第一预设距离,约2m左右)的范围内点云,构造点云组(上一组的点云最低端为下一组点云的最高端)。其中,总组数=(zMax-zMin)/d,d=(zMax-zMin)/30,即以点云高程差的1/30为间隔,近似提取30组(此处30为经验值,可根据实际需要进行增减),忽略高程构造平面点云。
按点云组每组包含点云个数是否大于区域点云总数的1/100,计算密度突变处在点云组中的索引(此处索引指区域点云在高程方向等距离划分后,得到点云序列组a[i],i=0,1,2,3...;其中i作为索引进行记录),目的在于判定横担在高程上的位置,正常采集到的杆塔点云数据,横担点云范围面积及密度均大于其他位置。同时指定合理的横担高程间隔距离,满足要求的进行记录(记录该层横担左右两侧的中点及高程),不满足的进行过滤。其中,横担高程间隔距离指输电线路多回路杆塔会存在多层横担,每层横担和上层横担之间的高程值,可选地,500kV多回路杆塔及以上线路一般为9米,220kV多回路杆塔及以下一般为5米。
步骤三:计算该点云组中每组的二维最小包围框。几何平面的二维最小包围框,即指计算带朝向最小外包矩形,简称OBB,常规采用PCA(主成分分析)算法进行计算。包围框高程为该组点云的最小高程,指每组点云的均值高程,最小高程=zMin+d*i,i=1、2、3...,i为点云组组数。构造的每组平面外包矩形大多为长方形,短边为挂点区域,短边中点为横担挂点位置,将短边中点作为横担中心点。将该短边中点在塔切面上的投影作为两侧地线挂点并记录。
步骤四:循环执行步骤三,获取所有横担的中心位置并记录,直到横担层数趋于合理(横担的层数为横担中心点/中心位置的个数的预设倍数),例如:交流双回路输电杆塔的层数为3,交流单回路输电杆塔的层数为1,可根据实际使用情况进行设定。最终得到杆塔每层横担中心点并记录。针对交流、直流输电线路的双回路、单回路,基本是一层有左右两个横担,横担层数和记录的横担中心点个数为倍数出现。
步骤五:在步骤四的基础上,识别输电杆塔的塔型,例如:横担层数小于3确定塔型是“单回”;等于3确定塔型是“双回”;大于3存在不同电压等级线路共线时的输电杆塔,情况不多见。将左右地线挂点(步骤三获得)长度作为塔头长度,并以此估算出电压等级值,例如:220kV、500kV、1000kV(此处的电压等级是一个辅助参考值,用于后续区分不同电压等级下的航线生成策略不同)。
由横担中心点向塔外方向外延2m(第三预设距离)、向下1/2塔头长度(第四预设距离)位置放置探针(即设置第一标记,此为立方体探针,为软件计算时模拟构造的辅助计算单元),找出距探针最近的点云,并投影到塔切面的点作为下挂点。同时左右一定距离(第五预设距离和第六预设距离,两个距离均可为当前电压等级下杆塔绝缘子长度)放置探针(即,设置第二标记和第三标记),找出两处最近的点云,若两处最近的点云的高程均大于下挂点的高程,塔型即可判定为“耐张”,否则为“直线”。通过如下方式确定下挂点的左右两侧一定距离:当前杆塔位置与前一个和后一个杆塔位置构造两个方向向量,在当前挂点位置对其两个向量方向上,给定一个距离做标记(设置第二标记和第三标记)。
具体地,模型中线将塔切面一分为二,面向大号侧,向左侧延伸或向右侧延伸都为塔外,即远离输电杆塔的方向。其中,小号侧、大号侧是依据实际线路走向塔号牌序号相对来进行确定的,例如:站在2号塔一侧,左侧为1,右侧为3,此时1为小号侧,3为大号侧。
步骤六:已知输电杆塔塔型和横担中心点的基础上,以耐张绝缘子串为例,以横担中心点为基准,向大号侧、小号侧方向外延1/2塔头长度(第六预设距离,塔头的长度等于左右地线的宽度),等0.5m间隔划分提取点云,即:沿塔切面的法向量的正反两个方向构造延伸向量,在向量方向上等0.5m距离划分构造矩形范围,提取局部点云。当点云高程范围小于1.5m(第七预设距离),同时外延距离大于1/4塔头长度(第八预设距离)时,则判断已找到左右挂点位置并记录。其中,耐张塔存在前后两组绝缘子单元,靠近塔号牌数字小的绝缘子单元为小号侧,另一侧为大号侧。
获取下挂点到所属横担中心点线段的中点,以此中点为中心构造半径为1.5m(第九预设距离)的球型范围,若该范围内点云个数大于1,则认为有跳线绝缘子并记录标记其三维坐标,否则不记录。记录的跳线绝缘子(也可为导线端挂点或跳线最低点)作为后续需要添加的跳线绝缘子航点。此处指提取结构点,针对不同的塔型描述会不同,比如:输电线路交流直线塔此处为导线端挂点,输电线路交流耐张塔此处为跳线(或叫引流线),在后面的航点添加时会在此控制点的空间位置处添加对应航点点位。通过横担中心点提取跳线绝缘子,为关联提取的信息,先提取横担、再提取挂点(跳线绝缘子航点)的时候,以当前横担为基准提取到的挂点数据会记录所属横担ID,进行关系记录,方便关联计算。
步骤七:循环执行步骤六,以横担中心点为基准(中心),按从下到上、从左到右、先小号侧后大号侧的顺序提取并组织记录挂点位置信息,该挂点包括之前的左右挂点及跳线绝缘子。输电杆塔一般存在多层横担,需要找到并记录每层横担的左右挂点以及跳线最低点;同时每个单元结构基本一样,重复执行步骤六找到并记录其余挂点位置信息。参照图3所示,为提取出的所有挂点特征点位置示意图。参照图4所示,为提取出的部分局部挂点特征点位置示意图。
步骤八:按面向大号侧方向由上到下生成基础航点,包括:塔全貌、塔头、塔身、塔号牌等基础点。按照先下中上相、先小号侧后大号侧、左侧地线、饶塔辅助点,再右侧地线、上中下相、先小号侧后大号侧、之后是大小号通道的顺序原则,由穿针引线的方式生成航点序列对。计算单个航点在输电杆塔的中心点的左侧或右侧,并沿塔切面远离塔外的方向生成无人机位置。由航点序列对按预设安全航线距离要求生成自动航线。参照图5所示,为生成的自动航线示意图。此安全航线距离和要求的安全距离存在正相关,如:精灵4RTK无人机安全航线距离为3米,M300等无人机安全航线距离可以达到5米。具体地,下中上相为电力范畴规则性描述,如交流双回路线路有三相,包括三层横担,下相、中相和上相。
步骤九:将生成的航线与点云进行安全检测,针对不满足记录的位置,采用反馈调整机制对航线进行自动调整,具体为:依次连接当前航点与下一个航点构造航点区段,以不满足安全距离要求的航点区段的前、后航点为检测单元,按最近点云距前、后航点的靠近程度,筛出待调整航点。计算待调整航点距最近点云的最近距离,按照先调整距离、再竖直角度、再水平角度的原则进行调整,同时监测调整后的最近距离增量是否是正相关,如果是正相关则继续调整;如果是负相关,则反向调整或停止调整。此处调整的是航点位置,航点位置和拍照点位构成一个线段,先调整距离,调整后若不满足,则在垂直(竖直)方向调整,满足跳过,不满足继续调整水平角度。
具体地,此处比较的都是当前待调整的航点位置,按距离或垂直(竖直)、水平方向调后,待调整航点与最近点云的距离是增大还是减小,如是增大(即航线距离杆塔越远,飞行越安全),则为正相关,否则为负相关。依此为参考自动调整所有不满足的位置。直到所有航点满足安全距离要求或者迭代计算超过阈值(比如10000次)。安全距离为无人机在整个航线执行过程中不会碰撞到点云的最小支持距离,不同无人机距离要求稍有区分,目前常见的大疆溪流无人机,例如:精灵4RTK,安全距离要求为3米;M210、M300安全距离要求为5米,此距离和无人机大小有一定关系。
步骤十:循环执行步骤八,直到所有航点满足安全距离要求或超过调整次数阈值,跳出。
具体地,本实施例中,通过PC端结合点云自动生成航线;通过无人机执行生成的航线。
本实施例中,基于三维空间激光点云,可自动识别杆塔类型,并自动提取杆塔横担及地线等特征结构点,并根据指定的相应航线生成原则,对无人机巡检航线进行自动规划绘制,提升了规划效率,以及输电杆塔无人机航线自动生成的便捷性和准确性。
显然,本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样,倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内,则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (5)

1.一种输电杆塔的无人机巡检航线自动生成方法,其特征在于,包括如下步骤:
S1、获取待巡检输电杆塔的塔基点云投影;根据所述塔基点云投影,提取区域点云;所述区域点云包含所述输电杆塔的横担及左右地线的完整结构;
S2、在所述区域点云内自下往上动态截取第一预设距离范围内的平面点云,构造点云组;根据是否满足横担高程间隔距离对所述点云组进行过滤;根据过滤后的所述点云组,获取所述输电杆塔的横担层数和每层横担中心点的位置;
S3、根据所述横担层数和每层横担中心点的位置,识别所述输电杆塔的塔型,并获取挂点位置信息;
S4、根据所述挂点位置信息,由穿针引线的方式生成航点序列对;根据所述航点序列对,按预设安全航线距离生成自动巡检航线;
S5、对所述自动巡检航线进行安全检测,获取不满足所述输电杆塔的安全距离要求的航点区段,筛选出待调整航点;对所述待调整航点进行调整,直至满足所述输电杆塔的安全距离要求;所述待调整航点为所述航点区段的两端航点中距离点云最近的点;
S6、根据调整后的航点序列对,按预设安全航线距离生成自动巡检航线,
对所述待调整航点进行调整,包括:
对所述待调整航点按照先调整与最近点云的距离,再调整竖直角度,后调整水平角度的顺序进行调整;
监测调整后的航点与所述最近点云的距离的增量是否是正相关,如果为正相关,则继续调整;如果为负相关,则反向调整或停止调整;
直至所述待调整航点满足所述输电杆塔的安全距离要求或者迭代计算次数超过预设阈值,停止调整。
2.如权利要求1所述的一种输电杆塔的无人机巡检航线自动生成方法,其特征在于,所述步骤S1包括:
S11、获取待巡检输电杆塔的塔基点云投影;根据所述塔基点云投影的最小包围框对角线的交点,确定所述输电杆塔的中心点;根据所述输电杆塔的中心点,确定所述输电杆塔的塔切面;
S12、以所述输电杆塔的中心点为中心,分别沿所述塔切面的方向的两侧以及所述塔切面的法向量方向的两侧外延第二预设距离,构造选择范围;
S13、在所述选择范围内提取区域点云;所述区域点云包含所述输电杆塔的横担及左右地线的完整结构。
3.如权利要求2所述的一种输电杆塔的无人机巡检航线自动生成方法,其特征在于,所述步骤S2中,根据过滤后的所述点云组,获取所述输电杆塔的横担层数和每层横担中心点的位置,包括:
S21、计算过滤后的每组所述点云组的二维最小包围框;将所述二维最小包围框的短边中点在所述塔切面上的投影作为横担中心点;所述二维最小包围框的高程为每组所述点云组内点云的最小高程;
S22、获取每组所述点云组的横担中心点;
S23、循环执行步骤S21~步骤S22,直至所述横担中心点的个数满足预设条件;记录所述输电杆塔的横担层数和每层横担中心点的位置;所述横担层数等于所述横担中心点的个数的预设倍数。
4.如权利要求2所述的一种输电杆塔的无人机巡检航线自动生成方法,其特征在于,所述步骤S3中,根据所述横担层数和每层横担中心点的位置,识别所述输电杆塔的塔型,包括:
S31、自所述横担中心点向远离所述输电杆塔的方向外延第三预设距离,并在向下第四预设距离的位置处设置第一标记,将距离所述第一标记的最近点云投影到所述塔切面的点作为下挂点;
S32、分别在所述下挂点的左右两侧第五预设距离处设置第二标记和第三标记,获取所述第二标记和第三标记的最近点云;若所述第二标记和第三标记的最近点云的高程均大于所述下挂点的高程,则所述输电杆塔为耐张杆塔;否则,为直线杆塔;若所述横担层数小于3,则所述输电杆塔的塔型为单回;若所述横担层数等于3,则所述输电杆塔的塔型为双回。
5.如权利要求4所述的一种输电杆塔的无人机巡检航线自动生成方法,其特征在于,所述步骤S3中,获取挂点位置信息,包括:
以所述横担中心点为中心,分别沿所述塔切面的法向量方向的两侧外延第六预设距离,等预设间隔划分构造矩形范围,提取局部点云;当所述局部点云中存在点云的高程低于第七预设距离且外延距离大于第八预设距离时,则将所述点云的位置信息标记为左右挂点的位置信息;
以所述下挂点与所述横担中心点的连线中点为中心,构造半径为第九预设距离的球型范围;若所述球型范围内的点云个数大于1,则将所述点云的位置信息标记为跳线绝缘子航点的位置信息;
重复执行上述步骤,获取每层横担的左右挂点和跳线绝缘子航点的位置信息,作为挂点位置信息。
CN202210548215.1A 2022-05-18 2022-05-18 一种输电杆塔的无人机巡检航线自动生成方法 Active CN114879731B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210548215.1A CN114879731B (zh) 2022-05-18 2022-05-18 一种输电杆塔的无人机巡检航线自动生成方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210548215.1A CN114879731B (zh) 2022-05-18 2022-05-18 一种输电杆塔的无人机巡检航线自动生成方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN114879731A CN114879731A (zh) 2022-08-09
CN114879731B true CN114879731B (zh) 2024-09-17

Family

ID=82678292

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202210548215.1A Active CN114879731B (zh) 2022-05-18 2022-05-18 一种输电杆塔的无人机巡检航线自动生成方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN114879731B (zh)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115454142A (zh) * 2022-10-17 2022-12-09 国网冀北电力有限公司承德供电公司 基于三维激光点云模型的无人机路径规划方法及装置
CN115841547B (zh) * 2023-01-13 2024-04-19 中国电力工程顾问集团中南电力设计院有限公司 一种电力线路数字孪生场景构建方法
CN117906594B (zh) * 2024-03-20 2024-06-07 中建三局集团(深圳)有限公司 一种塔吊检测方法、装置和系统

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112506221A (zh) * 2020-12-04 2021-03-16 国网湖北省电力有限公司检修公司 基于激光点云的无人机航线规划处理方法
CN113253290A (zh) * 2021-04-26 2021-08-13 国网天津市电力公司 一种无人机巡检航线模板匹配方法

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11017679B2 (en) * 2017-01-13 2021-05-25 Skydio, Inc. Unmanned aerial vehicle visual point cloud navigation
KR101831428B1 (ko) * 2017-12-06 2018-02-22 두양전기건설(주) 송전전용 특고압 가공 전선의 철탑고정식 완철
CN113641187B (zh) * 2021-08-26 2023-09-22 江苏方天电力技术有限公司 一种输电线路无人机巡检航迹规划自动命名方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112506221A (zh) * 2020-12-04 2021-03-16 国网湖北省电力有限公司检修公司 基于激光点云的无人机航线规划处理方法
CN113253290A (zh) * 2021-04-26 2021-08-13 国网天津市电力公司 一种无人机巡检航线模板匹配方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN114879731A (zh) 2022-08-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN114879731B (zh) 一种输电杆塔的无人机巡检航线自动生成方法
CN110780681B (zh) 一种基于激光点云的无人机自主巡检绝缘子路径规划方法
CN109829199B (zh) 基于LiDAR点云的电力线快速分层提取方法
CN110244750B (zh) 一种无人机巡视路径规划方法及装置
CN112034878B (zh) 基于无人机的电力巡检方法、装置和电子设备
JP6161071B2 (ja) 設備状態検出方法およびその装置
CN108733755A (zh) 一种基于输电线路三维信息的智能巡检方法及系统
CN103942306B (zh) 三维城市模型自适应调度方法
CN113641187B (zh) 一种输电线路无人机巡检航迹规划自动命名方法
CN111474443B (zh) 测量输电线路的方法及装置
CN112650218B (zh) 一种基于碰撞检测的变电站巡检航线规划方法及装置
CN111443730B (zh) 一种用于输电线路巡检的无人机轨迹自动生成方法及装置
CN111256702A (zh) 一种电力杆塔巡检用无人机自主巡检方法
CN107665498A (zh) 基于典型示例挖掘的全卷积网络飞机检测方法
CN112258641B (zh) 巡检点自动化配置系统、方法、存储介质、设备及机器人
CN106526610A (zh) 一种基于无人机激光点云的电塔自动定位方法及装置
CN106017476A (zh) 一种生成室内定位导航图模型的方法
CN112182917B (zh) 基于多目标优化的摄像设备布控优化方法、系统、设备及存储介质
CN106871903A (zh) 一种无人机建筑物绕飞巡检航线规划方法
CN113205116A (zh) 输电线路无人机巡检拍摄目标点自动提取及航迹规划方法
CN109671162A (zh) 地形编辑方法及装置
CN111490489A (zh) 一种用于输电线路巡检的无人机轨迹规划方法及装置
CN115435791A (zh) 一种输电线路导地线点云矢量化分析的巡检航线规划方法
CN107918953A (zh) 基于三维空间的激光扫描电力线点云的提取方法及装置
CN115825984A (zh) 一种基于激光点云的输电线路巡检系统及巡检方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant