CN209542836U - 一种毫米波雷达测距的线树测距系统 - Google Patents

Abstract

一种毫米波雷达测距的线树测距系统，可解决现有线树距离测量过程繁琐、成本较高的技术问题。包括无人机，线距测量安装平台，树距测量安装平台，线距测量系统，树距测量系统和地面遥控系统；线距测量系统包括线距毫米波雷达，第一摄像头，线距控制器，第一无线信号收发器，第一角度传感器和线距锂电池；树距测量系统包括树距毫米波雷达，第二摄像头，树距控制器，第二无线信号收发器，第二角度传感器和树距锂电池；地面遥控系统包括地面控制器、地面无线信号收发器、地面锂电池、地面液晶显示屏和地面液晶操控屏。本实用新型可通过地面液晶操控屏与地面控制器进行人机交互，操控简单方便灵活，测量线树距离高效准确并且测量设备价格低廉。

Description

一种毫米波雷达测距的线树测距系统

技术领域

本实用新型涉及雷达测距技术领域，具体涉及一种毫米波雷达测距的线树测距系统。

背景技术

在电力行业中，输电线路电线与地面树木需要保持一定的安全距离，因此需要测量输电线路线缆与地面树木之间的距离，传统测量线树之间的安全距离的方式主要有三种，分别为：人工预估、全站仪或激光测距仪测距方式、以及激光扫描。人工预估主要是通过人工目测法方式做简单目测，其存在测试效率低、测试精度差等缺点，全站仪或激光测距仪测距方式通过目镜对准被测物，全站仪的测距头会发出一道与视线轴重合的激光束，激光射出后，由目标处的反射物反射回来，全站仪接受到返回的信号后，与其发射信号对比，得出仪器与反射物之间的斜距，进一步根据上角位置关系及距离数据得到导线与树木间的距离，全站仪或激光测距仪方式虽能测得结果较精准，但操作繁琐，需要人员到距检测点较近的地方，并且要能直视待测点，检测难度大，较难对准导线目标。激光扫描，通过三维籍贯扫描获取输电线路的三维模型，再通过三维模型测得线树距离，三维激光扫描仪扫描进度高，但需要经过后期建模，且易受光照影响，存在扫漏及穿透树木情况，同时设备价格非常昂贵。

由于目前行业中进行线树距离测量过程繁琐，检测需求量大，导致进行线树距离测量所花费的人力物力以及消耗的时间非常大。

实用新型内容

本实用新型提出的一种毫米波雷达测距的线树测距系统，可解决现有线树距离测量过程繁琐、成本较高的技术问题。

为实现上述目的，本实用新型采用了以下技术方案：

一种毫米波雷达测距的线树测距系统，包括无人机，设于无人机顶面并可相对于所述无人机顶面在竖直方向上进行角度调整的线距测量安装平台，设于无人机底面并可相对于所述无人机底面在竖直方向上进行角度调整的树距测量安装平台，安装于所述线距测量安装平台上的线距测量系统，安装于所述树距测量安装平台上的树距测量系统，以及地面遥控系统；

所述线距测量系统包括安装于所述线距测量安装平台上用于测量无人机与输电线缆之间距离的线距毫米波雷达，安装于所述线距测量安装平台上的第一摄像头，嵌装于所述线距测量安装平台内的线距控制器，安装于所述线距测量安装平台上的第一无线信号收发器，安装于所述线距测量安装平台上用于检测所述线距测量安装平台所调整角度的第一角度传感器，以及嵌装于所述线距测量安装平台内用于为所述线距测量系统提供工作电压的线距锂电池，所述第一摄像头的摄录方向与所述线距毫米波雷达的波长发射方向相一致，所述线距控制器分别与所述线距毫米波雷达、所述第一摄像头、所述第一无线信号收发器、所述线距锂电池和所述第一角度传感器连接；

所述树距测量系统包括安装于所述树距测量安装平台上用于测量无人机与树之间距离的树距毫米波雷达，安装于所述树距测量安装平台上的第二摄像头，嵌装于所述树距测量安装平台内的树距控制器，安装于所述树距测量安装平台上的第二无线信号收发器，安装于所述树距测量安装平台上用于检测所述树距测量安装平台所调整角度的第二角度传感器，以及嵌装于所述树距测量安装平台内用于为所述树距测量系统提供工作电压的树距锂电池，所述第二摄像头的摄录方向与所述树距毫米波雷达的波长发射方向相一致，所述树距控制器分别与所述树距毫米波雷达、所述第二摄像头、所述第二无线信号收发器、所述树距锂电池和所述第二角度传感器连接；

所述地面遥控系统包括地面控制器、地面无线信号收发器、地面锂电池、地面液晶显示屏、以及地面液晶操控屏，所述地面控制器分别与所述地面无线信号收发器、所述地面锂电池、所述地面液晶显示屏和所述地面液晶操控屏连接，所述地面无线信号收发器可分别通过无线信号与所述第一无线信号收发器、所述第二无线信号收发器和所述无人机连接。

进一步地，所述无人机包括无人机主体，所述线距测量安装平台和所述树距测量安装平台分别安装于所述无人机主体的顶面和底面，所述无人机主体的顶面安装有六个机臂，并且六个所述机臂都等距分布在所述无人机主体的顶面，每一个所述机臂的机座端顶面分别安装有一个无刷电机，并且每一个所述无刷电机的驱动轴上分别安装有一个螺旋桨；

所述无人机主体的内部设有机仓，并且该机仓内设有飞行控制器、第三无线信号收发器、以及用于为所述无人机主体运行提供电能的无人机锂电池，所述飞行控制器分别与所述无人机锂电池和所述第三无线信号收发器连接，每一个所述无刷电机分别通过一个无刷电调与所述飞行控制器连接，所述第三无线信号收发器通过无线信号与所述地面无线信号收发器连接。

进一步地，所述无人机主体的底部两侧可拆卸连接有一对脚架。

进一步地，所述线距测量安装平台包括线距测量安装平台主体和用于驱动所述线距测量安装平台主体转动的第一液压缸，所述线距测量安装平台主体的后端铰接于所述无人机主体的顶面上，所述第一液压缸的缸筒固定于所述无人机主体的顶面，其活塞杆的自由端与所述线距测量安装平台主体的中部铰接，所述第一液压缸与所述线距控制器连接。

进一步地，所述线距控制器、所述第一无线信号收发器、所述第一角度传感器和所述线距锂电池分别安装于所述线距测量安装平台主体上，所述线距毫米波雷达安装于所述线距测量安装平台主体的顶面前端，所述第一摄像头安装于所述线距测量安装平台主体的前端。

进一步地，所述树距测量安装平台包括树距测量安装平台主体和用于驱动所述树距测量安装平台主体转动的第二液压缸，所述树距测量安装平台主体的后端铰接于所述无人机主体的底面上，所述第二液压缸的缸筒固定于所述无人机主体的底面，其活塞杆的自由端与所述树距测量安装平台主体的中部铰接，所述第二液压缸与所述树距控制器连接。

进一步地，所述树距控制器、所述第二无线信号收发器、所述第二角度传感器和所述树距锂电池分别安装于所述树距测量安装平台主体上，所述树距毫米波雷达安装于所述树距测量安装平台主体的顶面前端，所述第二摄像头安装于所述树距测量安装平台主体的前端。

进一步地，所述线距控制器、所述树距控制器、所述地面控制器和所述飞行控制器均为Intel Xeon E5-2697 v4型微处理器。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

(1)本实用新型结构简单、设计科学合理，使用方便，测量线树距离高效准确方便并且测量设备价格低廉。

(2)本实用新型能够大幅减少对于测量线树距离所投资的财力和人力，以及大幅提升作业效率；同时还能更加高效的测量出计算线树距离的原始数据，降低输电线路中潜在的安全隐患，最大限度减少行业客户因检测不及时而造成的巨大损失。

(3)本实用新型包括无人机、线距测量安装平台、树距测量安装平台、线距测量系统、树距测量系统和地面遥控系统，设备价格低廉，线距测量安装平台和树距测量安装平台分别铰接在无人机的顶面和底面，并且分别通过固定于无人机顶面和底面的第一液压缸和第二液压缸驱动旋转，从而实现线距测量安装平台或树距测量安装平台角度的调节。

(4)本实用新型无人机包括无人机主体，无人机主体采用一体成型的六旋翼机型，动力足，可满足负重作业，无刷电机与螺旋桨连接为螺旋桨的运行提供驱动力，无刷电机与飞行控制器连接，飞行控制器通过第三无线信号收发器与地面无线信号收发器之间的无线连接与地面控制器进行互动，作业人员通过地面液晶操控屏与地面控制器进行人机交互，给地面控制器下达飞行指令以控制无人机主体的飞行运动；操控简单方便灵活。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图；

图2为本实用新型线距测量安装平台结构示意图；

图3为本实用新型树距测量安装平台结构示意图；

图4为本实用新型地面遥控系统结构示意图；

图5为本实用新型各电气元件连接框图。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。

如图1-5所示，本实施例提供的基于毫米波雷达测距的线树测距系统及其测距方法，结构简单、设计科学合理，使用方便，测量线树距离高效准确方便并且测量设备价格低廉。

本实施例包括无人机1，设于无人机1顶面并可相对于所述无人机1顶面在竖直方向上进行角度调整的线距测量安装平台2，设于无人机1底面并可相对于所述无人机1底面在竖直方向上进行角度调整的树距测量安装平台3，安装于所述线距测量安装平台2上的线距测量系统，安装于所述树距测量安装平台3上的树距测量系统，以及地面遥控系统14。

本实施例所述线距测量系统包括安装于所述线距测量安装平台2上用于测量无人机与输电线缆之间距离的线距毫米波雷达4，安装于所述线距测量安装平台2上的第一摄像头5，嵌装于所述线距测量安装平台2内的线距控制器6，安装于所述线距测量安装平台2上的第一无线信号收发器7，安装于所述线距测量安装平台2上用于检测所述线距测量安装平台2所调整角度的第一角度传感器28，以及嵌装于所述线距测量安装平台2内用于为所述线距测量系统提供工作电压的线距锂电池8，所述第一摄像头5的摄录方向与所述线距毫米波雷达4的波长发射方向相一致，所述线距控制器6分别与所述线距毫米波雷达4、所述第一摄像头5、所述第一无线信号收发器7、所述线距锂电池8和所述第一角度传感器28连接。

本实施例所述树距测量系统包括安装于所述树距测量安装平台3上用于测量无人机与树之间距离的树距毫米波雷达9，安装于所述树距测量安装平台3上的第二摄像头10，嵌装于所述树距测量安装平台3内的树距控制器11，安装于所述树距测量安装平台3上的第二无线信号收发器12，安装于所述树距测量安装平台3上用于检测所述树距测量安装平台3所调整角度的第二角度传感器29，以及嵌装于所述树距测量安装平台3内用于为所述树距测量系统提供工作电压的树距锂电池13，所述第二摄像头10的摄录方向与所述树距毫米波雷达9的波长发射方向相一致，所述树距控制器11分别与所述树距毫米波雷达9、所述第二摄像头10、所述第二无线信号收发器12、所述树距锂电池13和所述第二角度传感器29连接。

本实施例所述地面遥控系统14包括地面控制器15、地面无线信号收发器16、地面锂电池17、地面液晶显示屏18、以及地面液晶操控屏19，所述地面控制器15分别与所述地面无线信号收发器16、所述地面锂电池17、所述地面液晶显示屏18和所述地面液晶操控屏19连接，所述地面无线信号收发器16可分别通过无线信号与所述第一无线信号收发器7、所述第二无线信号收发器12和所述无人机1连接，所述线距控制器6、所述树距控制器11、所述地面控制器15和所述飞行控制器25均为Intel Xeon E5-2697 v4型微处理器。

本实施例所述线距测量安装平台2包括线距测量安装平台主体30和用于驱动所述线距测量安装平台主体30转动的第一液压缸31，所述线距测量安装平台主体30的后端铰接于所述无人机主体20的顶面上，所述第一液压缸31的缸筒固定于所述无人机主体20的顶面，其活塞杆的自由端与所述线距测量安装平台主体30的中部铰接，所述第一液压缸31与所述线距控制器6连接，所述线距控制器6、所述第一无线信号收发器7、所述第一角度传感器28和所述线距锂电池8分别安装于所述线距测量安装平台主体30上，所述线距毫米波雷达4安装于所述线距测量安装平台主体30的顶面前端，所述第一摄像头5安装于所述线距测量安装平台主体30的前端。

本实施例所述树距测量安装平台3包括树距测量安装平台主体32和用于驱动所述树距测量安装平台主体32转动的第二液压缸33，所述树距测量安装平台主体32的后端铰接于所述无人机主体20的底面上，所述第二液压缸33的缸筒固定于所述无人机主体20的底面，其活塞杆的自由端与所述树距测量安装平台主体32的中部铰接，所述第二液压缸33与所述树距控制器11连接，所述树距控制器11、所述第二无线信号收发器12、所述第二角度传感器29和所述树距锂电池13分别安装于所述树距测量安装平台主体32上，所述树距毫米波雷达9安装于所述树距测量安装平台主体32的顶面前端，所述第二摄像头10安装于所述树距测量安装平台主体32的前端。

本实施例线距测量安装平台2用于安装线距测量系统，线距测量系统包括线距毫米波雷达4、第一摄像头5、线距控制器6、第一无线信号收发器7、线距锂电池8和第一角度传感器28，线距锂电池8为线距测量系统提供工作电压，第一摄像头5的摄像角度与线距毫米波雷达4一致，第一摄像头5实时对线距测量安装平台2正前方进行图像摄制，并将摄制的图像实时传送至线距控制器6，线距控制器6通过第一无线信号收发器7和地面无线信号收发器16的无线连接与地面控制器15互动，地面控制器15将互动的图像信息实时在地面液晶显示屏19上进行显示，操作员就能很便捷的标定出输电线缆，操作员用过地面液晶操控屏19与地面控制器15实现人机交互，给地面控制器15下达指令，地面控制器15通过地面无线信号收发器16和第一无线信号收发器7的无线连接给线距控制器6下达指令，线距控制器6根据接收的指令控制第一液压缸31和线距毫米波雷达4运行，第一液压缸31调节线距测量安装平台2的角度，以使线距毫米波雷达4对正输电线缆，线距毫米波雷达4即可发送毫米雷达波进行测距，第一角度传感器28将线距测量安装平台2的角度信息实时传送至线距控制器6，该角度信息最终在地面控制器15进行存储，并通过地面液晶显示屏19显示，毫米波雷达的测距信息也实时反馈给线距控制器6，该测距信息最终也在地面控制器15进行存储，并通过地面液晶显示屏19显示，如此可快捷高效地获取线距原始数据。

本实施例树距测量安装平台3用于安装树距测量系统，树距测量系统包括树距毫米波雷达9、第二摄像头10、树距控制器11、第二无线信号收发器12、树距锂电池13和第二角度传感器29，同理，树距测量系统也能同时快捷高效地测量出树距原始数据，并通过地面控制器15进行存储，以及通过地面液晶显示屏19显示，如此就能获取全套用于计算线树距离的原始数据。

本实施例所述无人机1包括无人机主体20，所述线距测量安装平台2和所述树距测量安装平台3分别安装于所述无人机主体20的顶面和底面，所述无人机主体20的底部两侧可拆卸连接有一对脚架21，所述无人机主体20的顶面安装有六个机臂22，并且六个所述机臂3都等距分布在所述无人机主体20的顶面，每一个所述机臂22的机座端顶面分别安装有一个无刷电机23，并且每一个所述无刷电机23的驱动轴上分别安装有一个螺旋桨24；所述无人机主体20的内部设有机仓，并且该机仓内设有飞行控制器25、第三无线信号收发器26、以及用于为所述无人机主体20运行提供电能的无人机锂电池27，所述飞行控制器25分别与所述无人机锂电池27和所述第三无线信号收发器26连接，每一个所述无刷电机23分别通过一个无刷电调与所述飞行控制器25连接，所述第三无线信号收发器26通过无线信号与所述地面无线信号收发器16连接。

本实施例无人机包括无人机主体20，无人机主体20采用一体成型的六旋翼机型，动力足，可满足负重作业，无刷电机23与螺旋桨24连接为螺旋桨的运行提供驱动力，无刷电机23与飞行控制器25连接，飞行控制器25通过第三无线信号收发器26与地面无线信号收发器26之间的无线连接与地面控制器15进行互动，作业人员通过地面液晶操控屏19与地面控制器15进行人机交互，给地面控制器15下达飞行指令以控制无人机主体的飞行运动；操控简单方便灵活。

由上可知，本实施例包括无人机1、线距测量安装平台2、树距测量安装平台3、线距测量系统、树距测量系统和地面遥控系统14，设备价格低廉，线距测量安装平台2和树距测量安装平台3分别铰接在无人机1的顶面和底面，并且分别通过固定于无人机1顶面和底面的第一液压缸31和第二液压缸33驱动旋转，从而实现线距测量安装平台或树距测量安装平台角度的调节。

本实施例所用线距毫米波雷达4、线距控制器6、第一无线信号收发器7、树距毫米波雷达9、树距控制器11、第二无线信号收发器12、地面控制器15、地面无线信号收发器16、飞行控制器25和第三无线信号收发器26等电气元件设备均为现有设备，其内部结构、电路、以及控制原理均为现有已知技术，为了节约篇幅，在此对上述设备的内部结构、电路、以及控制原理均做不赘述。

基于毫米波雷达测距的线树测距系统的测距方法，包括以下步骤：

1)提取线距毫米波雷达4所测输电缆线与无人机1之间的距离数值A，提取树距毫米波雷达9所测树与无人机1之间的距离数值B，同时分别提取第一角度传感器28和第二角度传感器29所检测的角度数值α和β；

2)根据以下公式即可计算出线树距离C，即：

采用本方法可以快速高效地计算出线树距离C。

综上可知，本实施例构思奇妙，通过创造性劳动将上述设备有机地结合在一起，实现快速、高效、精准地测定用于计算线树距离的原始数据，适于在本技术领域大力推广应用。

本实施例能够大幅减少对于测量线树距离所投资的财力和人力，以及大幅提升作业效率；同时还能更加高效的测量出计算线树距离的原始数据，降低输电线路中潜在的安全隐患，最大限度减少行业客户因检测不及时而造成的巨大损失。

以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，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实用新型各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.一种毫米波雷达测距的线树测距系统，包括无人机(1)、线距测量系统、树距测量系统及地面遥控系统(14)，其特征在于：

所述无人机(1)的顶面设置线距测量安装平台(2)，所述线距测量系统安装在线距测量安装平台(2)上，线距测量系统可相对于无人机(1)顶面在竖直方向上进行角度调整；

所述无人机(1)底面设置树距测量安装平台(3)，所述树距测量系统安装在树距测量安装平台(3)上；树距测量系统可相对于无人机(1)底面在竖直方向上进行角度调整；

其中，

所述线距测量系统包括线距控制器(6)，所述线距控制器(6)安装在线距测量安装平台(2)上，所述线距测量系统还包括分别与线距控制器(6)电连接并分别安装在线距测量安装平台(2)的线距毫米波雷达(4)、第一摄像头(5)、第一无线信号收发器(7)、第一角度传感器(28)及线距锂电池(8)；

所述线距毫米波雷达(4)用于测量无人机与输电线缆之间距离；

所述第一角度传感器(28)用于检测线距测量安装平台(2)所调整角度；

线距锂电池(8)用于为线距测量系统提供工作电压；

所述第一摄像头(5)的摄录方向与所述线距毫米波雷达(4)的波长发射方向相一致；

所述树距测量系统包括树距控制器(11)，所述树距控制器(11)安装在树距测量安装平台(3)上，所述树距测量系统还包括分别与树距控制器(11)电连接并分别安装在树距测量安装平台(3)上的树距毫米波雷达(9)、第二摄像头(10)、第二无线信号收发器(12)、第二角度传感器(29)及树距锂电池(13)；

所述第二摄像头(10)的摄录方向与所述树距毫米波雷达(9)的波长发射方向相一致；

所述地面遥控系统(14)包括地面控制器(15)、地面无线信号收发器(16)、地面锂电池(17)、地面液晶显示屏(18)以及地面液晶操控屏(19)，所述地面控制器(15)分别与地面无线信号收发器(16)、地面锂电池(17)、地面液晶显示屏(18)及地面液晶操控屏(19)连接，所述地面无线信号收发器(16)可分别通过无线信号与所述第一无线信号收发器(7)、所述第二无线信号收发器(12)和所述无人机(1)连接。

2.根据权利要求1所述的毫米波雷达测距的线树测距系统，其特征在于：所述无人机(1)包括无人机主体(20)，所述线距测量安装平台(2)和所述树距测量安装平台(3)分别安装于所述无人机主体(20)的顶面和底面，所述无人机主体(20)的顶面安装有六个机臂(22)，并且六个所述机臂(22)都等距分布在所述无人机主体(20)的顶面，每一个机臂(22)的机座端顶面分别安装有一个无刷电机(23)，并且每一个所述无刷电机(23)的驱动轴上分别安装有一个螺旋桨(24)；

所述无人机主体(20)的内部设有机仓，并且该机仓内设有飞行控制器(25)、第三无线信号收发器(26)以及用于为所述无人机主体(20)运行提供电能的无人机锂电池(27)，所述飞行控制器(25)分别与所述无人机锂电池(27)和所述第三无线信号收发器(26)连接，每一个所述无刷电机(23)分别通过一个无刷电调与所述飞行控制器(25)连接，所述第三无线信号收发器(26)通过无线信号与所述地面无线信号收发器(16)连接。

3.根据权利要求2所述的毫米波雷达测距的线树测距系统，其特征在于：所述无人机主体(20)的底部两侧连接有一对可拆卸脚架(21)。

4.根据权利要求2所述的毫米波雷达测距的线树测距系统，其特征在于：所述线距测量安装平台(2)包括线距测量安装平台主体(30)和用于驱动线距测量安装平台主体(30)转动的第一液压缸(31)，所述线距测量安装平台主体(30)的后端铰接于无人机主体(20)的顶面上，所述第一液压缸(31)的缸筒固定于无人机主体(20)的顶面，其活塞杆的自由端与所述线距测量安装平台主体(30)的中部铰接，所述第一液压缸(31)与所述线距控制器(6)连接。

5.根据权利要求4所述的毫米波雷达测距的线树测距系统，其特征在于：

所述线距控制器(6)、所述第一无线信号收发器(7)、所述第一角度传感器(28)和所述线距锂电池(8)分别安装于所述线距测量安装平台主体(30)上，所述线距毫米波雷达(4)安装于所述线距测量安装平台主体(30)的顶面前端，所述第一摄像头(5)安装于所述线距测量安装平台主体(30)的前端。

6.根据权利要求2所述的毫米波雷达测距的线树测距系统，其特征在于：

所述树距测量安装平台(3)包括树距测量安装平台主体(32)和用于驱动所述树距测量安装平台主体(32)转动的第二液压缸(33)，所述树距测量安装平台主体(32)的后端铰接于所述无人机主体(20)的底面上，所述第二液压缸(33)的缸筒固定于所述无人机主体(20)的底面，其活塞杆的自由端与所述树距测量安装平台主体(32)的中部铰接，所述第二液压缸(33)与所述树距控制器(11)连接。

7.根据权利要求6所述的毫米波雷达测距的线树测距系统，其特征在于：

所述树距控制器(11)、所述第二无线信号收发器(12)、所述第二角度传感器(29)和所述树距锂电池(13)分别安装于所述树距测量安装平台主体(32)上，所述树距毫米波雷达(9)安装于所述树距测量安装平台主体(32)的顶面前端，所述第二摄像头(10)安装于所述树距测量安装平台主体(32)的前端。

8.根据权利要求2所述的毫米波雷达测距的线树测距系统，其特征在于：

所述线距控制器(6)、树距控制器(11)、地面控制器(15)和飞行控制器(25)均为IntelXeon E5-2697 v4型微处理器。