CN205246874U - 输电线路无人机测距系统硬件结构 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种输电线路无人机测距系统的硬件设计，属于无人机测距领域。目的是提供一种用于输电线路无人机测距系统的设计，采用无人机搭载超声测距设备，对目标进行定点测量。输电线路无人机测距系统主要包括：无人机机体、超声波测距组件、无人机云台、无人机图像采集装置、无人机通讯系统和无人机控制系统。所述的无人机云台搭载高像素可见光照相机。所述的无人机控制系统包括自动驾驶仪和遥控接收机。将超声波测距设备搭载在无人机平台上，最终实现视距内输电线路走廊内任何地点线下隐患净空的测量。
Description
技术领域
本实用新型涉及无人机测距领域，具体涉及一种输电线路无人机测距系统的硬件结构。
背景技术
输电线路长期暴露野外，专业人员巡视周期长，线路安全监控难度大，加之运维环境复杂多变，影响输电系统安全运行的外界因素不断增加，尤其是线路走廊内大规模种植高大树木、修建蔬菜大棚等违章建筑物、构筑物等。按照输电线路运行规程的要求，线路管理部门需要定期对线路走廊开展巡视工作，对走廊内树木及建筑物与导线距离进行测量，对于距离小于安全距离的树木应及时砍伐。
目前，输电运行管理部门测量导线与导线下方物体距离的最常见的方法是利用电子经纬仪测量。该方法运用广泛，操作简便，但是，由于电子经纬仪自身标定时的精度偏低，且测量时必须选取水平操作平台，目镜测量范围有限，无法对现场特殊区域测量，尤其是对线路走廊狭窄地区线下成片高大林木距离的测量受到地形限制无法开展。
随着超声波测距技术研究日益成熟，以及无人机在电网运行各领域的广泛应用，将二者结合使用，采用无人机搭载超声波测距设备，在操作人员遥控下靠近输电线路，对需要测量的树障隐患定点测量，可以覆盖经纬仪测量方法无法作业的盲区。
无人机测距技术在国内外目前已得到成熟应用，随着材料科学和航空科技的发展，无人机动力系统也从单一油动发展为油动、电动并存的局面。随着微电子、微机电技术的发展，无人机的体型也在朝着微小型方向发展，美国正在研制的微型无人机翼展不超过16cm，质量不超过1kg，可以在城市楼群中间甚至深入到建筑物内进行侦察，更有甚者，有人已经在研制只有马蜂大小的无人机。此外，无人机的飞控技术研究正日益丰富，目前有多种控制算法用于无人机的控制，如PID、PD、LQ、反演控制、滑模控制、神经网络控制、鲁棒控制等等。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种用于输电线路无人机测距系统的结构，采用无人机搭载超声测距设备，对目标进行定点测量。
实现本实用新型的输电线路无人机测距系统主要包括：无人机机体、超声波测距组件、无人机云台、无人机图像采集装置、无人机通讯系统和无人机控制系统。
其中，所述超声波测距组件，与所述无人机机体相耦接；
所述无人机云台，与所述无人机机体相耦接；
所述无人机通讯系统，与所述无人机机体相耦接；
所述无人机控制系统，与所述无人机机体相耦接；
所述无人机图像采集装置，与所述无人机云台相耦接。
具体地，所述的无人机机体选用X6型电动六旋翼无人机。X6型电动六旋翼无人机由高强度碳纤维复合材料组成，可以垂直起降。X6型无人机的升力装置由六组微旋翼组成，布设于盾形外壳四周的桨臂上，每组旋翼分别由一组稀土无刷电机驱动。X6型无人机外壳由高强度蜂窝复合材料制成，防水防尘，流线型的机壳保护内部多组控制模块，动力系统和电路；下方是负载区，可利用随机搭配的柔性防抖云台搭载多种摄影摄像器材。
具体地，所述的超声波测距组件采用URM05型大功率静电超声波测距传感器。该传感器测量距离可达10米，对障碍物的吸收率具有低敏感性。URM05型传感器具有较高的超声波测量角度分辨率。具有单回声模式和多回声模式两种工作状态。探头方向角为15°，采用RS485接口和TTL电平脉宽接口。
具体地，所述的无人机云台采用X6型无人机搭载的X6型无人机云台。该云台搭载的照相机可视范围水平角可达-180°～+180°，俯仰角达到-90°～+30°，且视场范围内始终不受机体任何部位遮挡影响。
具体地，所述的无人机图像采集装置采用SONYNEX-7微单可见光照相机。像素为2470万像素，图像分辨率为6000×4000。支持定时、定点自动拍照功能，可见光传感器的成像照片满足在距离不小于10米处清晰分辨销钉级目标的要求，可见光传感器具备遥控变焦功能，变焦范围在35mm～135mm(等效35mm焦距)之间连续可调，可见光传感器具备遥控手动/自动对焦功能。
具体地，所述的无人机通讯系统包括数传电台和图传电台。飞行速度、飞行高度、飞行轨迹、飞行姿态等飞行数据通过数传电台传输至地面监控站；影像资料通过图传系统回传至地面监控站。无人机通讯系统具备对无人机飞行状态和机载设备工作状态遥控功能，且距离不小于1km，可见光视频可全向、实时传输，且传输距离不小于1km。红外影像可全向、实时传输，且传输距离不小于1km，图传时延≤300ms，数传误码率≤10-6，时延≤20ms。
具体地，所述的无人机控制系统主要包括自动驾驶仪和遥控接收机。所述的自动驾驶仪采用WKM型自动驾驶仪。其工作电压为4.8V～6V，电流1A，带有陀螺稳定云台，支持多向安装和二次开发支持。所述的遥控接收机采用R6014HS接收机。工作频率为2.4G，有14通道，采用PCM调制方式。所述的自动驾驶仪发出操作指令，或者由所述的遥控接收机接收地面操作指令控制电机旋转，从而实现对飞机的飞行控制。
附图说明
图1为本实用新型输电线路无人机测距系统结构图。
图2为实用新型使用的X6型无人机。
图3为实用新型的无人机超声波测距原理示意图。
具体实施方式
本实用新型的实施例如下：
图1所述为实用新型输电线路无人机测距系统结构图。具体地，所述输电线路无人机测距系统包括无人机机体、超声波测距组件、无人机云台、无人机图像采集装置、无人机通讯系统和无人机控制系统。
具体地，图1所述的超声波测距组件采用URM05型大功率静电超声波测距传感器。该传感器测量距离可达10米，对障碍物的吸收率具有低敏感性。URM05型传感器具有较高的超声波测量角度分辨率。具有单回声模式和多回声模式两种工作状态。探头方向角为15°，采用RS485接口和TTL电平脉宽接口。
具体地，图1所述的无人机云台采用X6型无人机搭载的X6型无人机云台。该云台搭载的照相机可视范围水平角可达-180°～+180°，俯仰角达到-90°～+30°，且视场范围内始终不受机体任何部位遮挡影响。
具体地，图1所述的无人机图像采集装置采用SONYNEX-7微单可见光照相机。像素为2470万像素，图像分辨率为6000×4000。支持定时、定点自动拍照功能，可见光传感器的成像照片满足在距离不小于10米处清晰分辨销钉级目标的要求，可见光传感器具备遥控变焦功能，变焦范围在35mm～135mm(等效35mm焦距)之间连续可调，可见光传感器具备遥控手动/自动对焦功能。
具体地，图1所述的无人机通讯系统包括数传电台和图传电台。飞行速度、飞行高度、飞行轨迹、飞行姿态等飞行数据通过数传电台传输至地面监控站；影像资料通过图传系统回传至地面监控站。红外影像可全向、实时传输，且传输距离不小于1km，图传时延≤300ms，数传误码率≤10-6，时延≤20ms。
具体地，图1所述的无人机控制系统主要包括自动驾驶仪和遥控接收机。所述的自动驾驶仪采用WKM型自动驾驶仪。其工作电压为4.8V～6V，电流1A，带有陀螺稳定云台，支持多向安装和二次开发支持。所述的遥控接收机采用R6014HS接收机。
图2所述为输电线路无人机测距系统的无人机机体。无人机机体选用X6型电动六旋翼无人机。X6型电动六旋翼无人机由高强度碳纤维复合材料组成，可以垂直起降。X6型无人机的升力装置由六组微旋翼组成，布设于盾形外壳四周的桨臂上，每组旋翼分别由一组稀土无刷电机驱动。
图3所述为实用新型的无人机超声波测距原理。具体地，利用所述无人机测量树木和导线间距时，导线10对树木30的净空距离为H1。测量时，无人机20飞行至树木上空，并在与架空导线等高的位置悬停飞行，此时，无人机和架空导线保持安全距离L。该安全距离可根据实际情况具体确定。操作人员通过观察无人机的视频采集装置23反馈的视频信息，控制无人机的飞行状态，使其保持在与架空导线等高的位置悬停飞行。视频釆集装置可以为摄像头，该摄像头可以水平安装于无人机正前方。
具体地，无人机的测距装置21垂直向下发射探测信号，测量无人机机身与下方树木的垂直距离H2，并通过无线传输器22将测得数据实时传输至地面处理终端。
具体地，测距装置为超声波测距装置，可以安装于无人机正下方。操作人员还可控制无人机沿架空导线长度方向飞行。测量某处树障时，航巡员控制无人机在与被测相导向同一水平面选取个3悬停点进行测量，每个悬停点测量记录条10稳定数据，最后对这个30测量数据求取平均值，所得数据近似认为是该相导线下方树障净空。
本领域的普通技术人员可以理解，上述各实施方式是实现本发明的具体实施例，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。
Claims (7)
1.一种输电线路无人机测距系统的硬件结构，其特征在于：所述的输电线路无人机测距系统的硬件结构系统包括无人机机体、超声波测距组件、无人机云台、无人机图像采集装置、无人机通讯系统和无人机控制系统；其中，所述超声波测距组件与所述无人机机体相耦接，所述无人机云台与所述无人机机体相耦接，所述无人机通讯系统与所述无人机机体相耦接，所述无人机控制系统与所述无人机机体相耦接，所述无人机图像采集装置与所述无人机云台相耦接。
2.根据权利要求1所述的结构，其特征在于，所述的无人机机体为X6型电动六旋翼无人机，X6型电动六旋翼无人机由高强度碳纤维复合材料组成，可以垂直起降；X6型无人机的升力装置由六组微旋翼组成，布设于盾形外壳四周的桨臂上，每组旋翼分别由一组稀土无刷电机驱动。
3.根据权利要求1所述的结构，其特征在于，所述的超声波测距组件采用URM05型大功率静电超声波测距传感器；该传感器测量距离可达10米，具有高超声波测量角度分辨率；具有单回声模式和多回声模式两种工作状态；探头方向角为15°，采用RS485接口和TTL电平脉宽接口。
4.根据权利要求1所述的结构，其特征在于，所述的无人机云台采用X6型无人机搭载的X6型无人机云台；该云台搭载的照相机可视范围水平角为-180°～+180°，俯仰角为-90°～+30°，且视场范围内始终不受机体任何部位遮挡影响。
5.根据权利要求1所述的结构，其特征在于，所述的无人机图像采集装置采用SONYNEX-7微单可见光照相机；像素为2470万像素，图像分辨率为6000×4000；支持定时、定点自动拍照功能，可见光传感器的成像照片满足在距离不小于10米处清晰分辨销钉级目标的要求，可见光传感器具备遥控变焦功能，变焦范围在35mm～135mm之间连续可调，等效35mm焦距，具备遥控手动/自动对焦功能。
6.根据权利要求1所述的结构，其特征在于，所述的无人机通讯系统包括数传电台和图传电台；飞行速度、飞行高度、飞行轨迹、飞行姿态相关飞行数据通过数传电台传输至地面监控站；影像资料通过图传系统回传至地面监控站；红外影像可全向、实时传输，且传输距离不小于1km，图传时延≤300ms，数传误码率≤10-6，时延≤20ms。
7.根据权利要求1所述的结构，其特征在于，所述的无人机控制系统包括自动驾驶仪和遥控接收机；所述的自动驾驶仪采用WKM型自动驾驶仪，其工作电压为4.8V～6V，电流1A，带有陀螺稳定云台，支持多向安装和二次开发支持；所述的遥控接收机采用R6014HS接收机。
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