巡检装置、方法、无人机、系统和存储介质与流程

1.本技术涉及巡检技术领域，特别是涉及一种巡检装置、方法、无人机、系统和存储介质。


背景技术：

2.输电线路运行范围广，需要经过丘陵、高山、平原、山地、沙漠等各种复杂地形，输电线路在运行过程中还会受到风雪、雷电、大风、鸟害等自然因素以及人为因素的影响，输电线路运行过程中，可能出现杆塔倾斜、导线下垂、绝缘子破损等问题，导致输电线路短路，严重可能引起线路起火，影响到正常的供电。因此，为了确保输电线路安全有序运行，需要定期或者不定期对线路进行巡视，防止线路出现故障问题。传统的人工巡视方式成本高、无法实现大范围的巡视。将无人机应用在电力线路巡检过程中，可以打破传统人工巡视受到地形环境影响的限制，提高线路巡检工作的效率和质量，降低巡检人员的工作强度。
3.然而，目前的无人机巡检方式或者传统方法，存在自动巡检安全性低等问题。


技术实现要素：

4.基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够提高自动巡检安全性的巡检装置、方法、无人机、系统和存储介质。
5.第一方面，本技术提供了一种巡检装置。所述巡检装置设置于无人机上；所述巡检装置包括：
6.无线通信模块，无线通信模块用于接收北斗定位基站发送的误差校正数据；
7.北斗定位模块，北斗定位模块用于接收北斗卫星发送的北斗信号数据；
8.千寻位置模块，千寻位置模块用于接收千寻位置地面基站发送的千寻位置数据；
9.处理器，处理器分别连接无线通信模块、北斗定位模块以及千寻位置模块，用于在巡检装置处于第一模式的情况下，基于误差校正数据和北斗信号数据，确定无人机的位置；处理器还用于在巡检装置处于第二模式的情况下，基于千寻位置数据，确定无人机的位置；以及用于通过无线通信模块将无人机的位置发送给地面主站；无人机的位置用于指示地面主站反馈无人机巡检策略。
10.在其中一个实施例中，误差校正数据包括北斗定位基站的观测坐标值、与北斗定位基站的精确坐标值之间的差分信号数据。
11.在其中一个实施例中，无人机的位置包括无人机的观测坐标值。
12.在其中一个实施例中，无线通信模块为支持单模无线通信协议的芯片或支持多模无线通信协议的芯片；处理器被配置为搭载具有载波相位差分rtk定位程序的嵌入式操作系统。
13.第二方面，本技术提供了一种巡检方法。所述方法应用于上述的巡检装置中的处理器；所述方法包括：
14.在巡检装置处于第一模式的情况下，基于误差校正数据和北斗信号数据，确定无
人机的位置；
15.在巡检装置处于第二模式的情况下，基于千寻位置数据，确定无人机的位置；
16.将无人机的位置发送给地面主站；无人机的位置用于指示地面主站反馈无人机巡检策略。
17.第三方面，本技术提供了一种无人机。所述无人机包括上述的巡检装置；所述无人机还包括光电吊舱和云台；光电吊舱连接云台和处理器，用于获取无人机巡检数据。
18.第四方面，本技术提供了一种巡检系统。所述系统包括上述的无人机；所述系统还包括地面主站；地面主站配置有：
19.巡检控制装置，巡检控制装置连接巡检装置，用于接收无人机的位置，并反馈无人机巡检策略。
20.在其中一个实施例中，巡检控制装置用于监控无线通信模块和北斗定位基站之间的数据传输状态，并根据数据传输状态输出相应的模式指令，以指示巡检装置进入第一模式或第二模式。
21.在其中一个实施例中，在数据传输状态为正常的情况下，巡检控制装置输出用于指示巡检装置进入第一模式的模式指令；
22.在数据传输状态为异常的情况下，巡检控制装置输出用于指示巡检装置进入第二模式的模式指令。
23.第五方面，本技术提供了一种计算机可读存储介质。所述计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现上述的方法的步骤。
24.上述巡检装置、方法、无人机、系统和存储介质，通过无线通信模块和北斗定位模块，能够实现第一模式下的无人机定位，确保了巡检无人机的定位精度；通过千寻位置模块能够实现第二模式下的无人机定位。通过结合北斗定位和千寻位置定位，确保了无人机在恶劣工况下也能够进行实时定位，提高了无人机巡检的安全性，保障了正常自动巡检作业的持续进行。通过地面主站反馈无人机巡检策略，摆脱了遥控器的地面束缚，大大拓展了无人机的巡检作业半径。
附图说明
25.图1为一个实施例中巡检装置的结构框图；
26.图2为一个实施例中巡检方法的流程示意图；
27.图3为一个实施例中自动巡检装置的结构框图。
具体实施方式
28.为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。
29.需要说明的是，无人机巡检是将可见光红外热像仪、遥感设备、数码相机等设备搭载在无人机内部，实现对输电线路进行巡视检查的新型巡检方法。无人机巡检系统由无人机分系统、综合保障系统、任务搭载系统构成。无人机分系统由无人机驾驶航空器、地面站和通信系统构成，主要功能是向无人机发布遥控飞行任务，完成巡检工作要求；任务搭载系
统是根据无人机巡检目的，对沿线的输电线路数据信息进行采集、记录和检测等功能，主要由光电吊舱、云台、地面控制装置等构成；综合保障系统相当于无人机系统的工作站，可以为无人机提供供电、动力设备以及车辆运输。由于无人机巡检的明显优势，通过搭建无人机巡线平台，可以实现对电力线路的快速、安全巡检。
30.目前，现有的无人机巡检装置在信号缺失或通信模块故障的情况下，容易导致无人机失去通信连接，不能进行精准定位，影响无人机的正常巡检作业，甚至导致无人机失控，造成经济损失。同时，无人机与卫星定位基站之间的通信需要依托地面端的手持遥控器进行，使无人机的巡检范围受到遥控器的限制，降低了有效作业半径。因此，本技术提供一种能够提高自动巡检安全性的巡检装置、方法、无人机、系统和存储介质。
31.在一个实施例中，如图1所示，提供了一种巡检装置10。所述巡检装置10设置于无人机上；所述巡检装置10包括：
32.无线通信模块110，无线通信模块110用于接收北斗定位基站发送的误差校正数据；
33.具体的，北斗定位基站可以是北斗定位基准站。巡检装置10包括与北斗定位基站进行通信的无线通信模块110，无线通信模块110可选择支持单模或多模无线通信协议的芯片，与北斗定位基站通信。在一些示例中，具体通信协议如3g、4g、5g、nb-iot(narrow band internet of things，窄带物联网)、lora(long range radio，远距离无线电)等，可根据使用场景进行选择。通过在无人机上设置无线通信模块110，实现无人机端与北斗定位基站之间的直接通信，摆脱遥控器与无人机通信链路的限制，扩展无人机自动驾驶巡检的有效作业半径。
34.需要说明的是，传统的基于卫星测量物体空间位置的方法由于卫星时钟误差、轨道、大气层等原因对卫星信号到达信号接收器时接收的卫星信号造成了误差影响。为了减少信号误差，在一个已知实际空间位置的电台上设置北斗信号接收器，即北斗定位基站。北斗定位基站可以根据接收到的北斗信号数据计算该北斗定位基站位置，并将计算的位置信息与其已知实际空间位置信息进行对比，找出两者位置信息之间差异。北斗定位基站将生成的误差校正数据传送到无人机上的无线通信模块110。
35.北斗定位模块120，北斗定位模块120用于接收北斗卫星发送的北斗信号数据；
36.具体的，由于北斗定位基站接收的卫星误差是不断改变的动态数据，北斗定位基站实时记录这些误差数据，以保证在巡检装置10的无线通信模块110能够实时获取北斗定位基站发送的误差校正数据。进一步的，在无人机进行巡检的情况下，通过北斗定位模块120接收北斗卫星发送的北斗信号数据，北斗信号数据可以包括基于北斗卫星获取的无人机相对于北斗定位基站的实时位置数据。在一些示例中，上述基于北斗卫星获取的无人机相对于北斗定位基站的实时位置数据可以为无人机的北斗定位观测坐标值。通过在无人机上设置北斗定位模块120，可以获取无人机相对于北斗定位基站的实时位置，以便于后续结合北斗定位基站的误差校正数据，校准北斗定位模块120获取的北斗信号数据。
37.千寻位置模块130，千寻位置模块130用于接收千寻位置地面基站发送的千寻位置数据；
38.具体的，千寻位置模块130可以为千寻位置提供的定位模块，需要说明的是，北斗导航原精度为10米误差，经过千寻位置2800余个地面基站作为参照坐标系的调整，将卫星
发过来的信息误差进行修改，使得定位更加准确，通过配合卫星完成厘米级别的精准定位。
39.处理器140，处理器140分别连接无线通信模块110、北斗定位模块120以及千寻位置模块130，用于在巡检装置10处于第一模式的情况下，基于误差校正数据和北斗信号数据，确定无人机的位置；处理器140还用于在巡检装置10处于第二模式的情况下，基于千寻位置数据，确定无人机的位置；以及用于通过无线通信模块110将无人机的位置发送给地面主站；无人机的位置用于指示地面主站反馈无人机巡检策略。
40.具体的，处理器140可以提供计算和控制能力。处理器140收集无人机相对于定位基站的实时位置数据，将定位基站的校正数据和无人机相对于定位基站的实时位置数据结合起来可得到无人机的实时空间位置数据，即处理器140基于误差校正数据处理北斗信号数据，以校准北斗定位模块120获取的北斗信号数据，确定无人机的位置。处理器140通过无线通信模块110数据链接收来自北斗定位基站的误差校正数据，同时采集北斗定位模块120接收的北斗卫星的北斗信号数据，进行实时数据计算处理，能够快速确定无人机的位置；无人机的位置为厘米级的定位结果。
41.进一步的，处理器140采用第一模式和第二模式双模定位，具体的，第一模式采用无线通信模块110和北斗定位模块120实现无人机定位，即rtk(real time kinematic，实时动态测量)作业模式；第二模式采用千寻位置模块130实现无人机定位。
42.进一步的，地面主站反馈的无人机巡检策略可以包括电力线路巡检任务；需要说明的是，无人机接收到地面主站的电力线路巡检任务后，无人机执行电力线路巡检任务，到指定区域采集无人机巡检数据，并将无人机巡检数据反馈回地面主站；地面主站的数据中心收集整理这些无人机巡检数据以便进一步做出指令。
43.在一些示例中，无人机可看作飞行自组织网络中的节点，无人机间也会在群组内通信交流，以便进行路径规划、任务交流等。无人机与地面主站、无人机间的信息交流构成一个复杂的网络拓扑结构。rtk作业模式下，处理器140能够实时地确定无人机在指定坐标系中的三维定位结果，并达到厘米级精度。巡检装置10集成北斗定位模块120和千寻位置模块130，实现双模协同，进一步提高无人机的安全性。无人机可以采用上述机载巡检装置10的方式进行电力巡检，也可以采用机载为主、配合遥控端辅助的方式进行电力巡检。
44.本技术实施例通过无线通信模块110和北斗定位模块120，能够实现第一模式下的无人机定位，确保了巡检无人机的定位精度；通过千寻位置模块130能够实现第二模式下的无人机定位。通过结合北斗定位和千寻位置定位，确保了无人机在恶劣工况下也能够进行实时定位，提高了无人机巡检的安全性，保障了正常自动巡检作业的持续进行。通过地面主站反馈无人机巡检策略，摆脱了遥控器的地面束缚，大大拓展了无人机的巡检作业半径。
45.在其中一个实施例中，误差校正数据包括北斗定位基站的观测坐标值、与北斗定位基站的精确坐标值之间的差分信号数据。
46.具体的，北斗定位基站可以根据接收到的北斗信号数据计算该北斗定位基站位置，并将计算的位置信息(例如，北斗定位基站的观测坐标值)与其已知实际空间位置信息(例如，北斗定位基站的精确坐标值)进行对比，找出两者位置信息之间差异，得到误差校正数据；处理器140通过无线通信模块110数据链接收来自北斗定位基站的差分信号数据，
47.在一些示例中，在rtk作业模式下，北斗定位基站采集误差校正数据，以通过数据链将北斗定位基站的观测坐标值和北斗定位基站的精确坐标值传送给无人机，而无人机的
处理器140可以通过对所采集到的北斗信号数据和接收到的数据链中的误差校正数据进行实时载波相位差分处理(历时不足一秒)，得出厘米级的定位结果。
48.在其中一个实施例中，无人机的位置包括无人机的观测坐标值。
49.具体的，无人机的观测坐标值可以根据第一模式下的误差校正数据和北斗信号数据得到；无人机的观测坐标值也可以根据第二模式下的千寻位置数据得到。
50.在一些示例中，处理器140通过无线通信模块110将无人机的观测坐标值发送给地面主站；无人机的观测坐标值用于指示地面主站反馈无人机巡检策略。
51.在其中一个实施例中，无线通信模块110为支持单模无线通信协议的芯片或支持多模无线通信协议的芯片；处理器140被配置为搭载具有载波相位差分rtk定位程序的嵌入式操作系统。
52.具体的，无线通信模块110可以选择digi通信芯片的xbee电台；处理器140可以为搭载nuttx嵌入式操作系统的芯片，例如mcu(microcontroller unit，mcu)，并把rtk定位程序集成到nuttx嵌入式操作系统中。
53.在一些示例中，通过配置和编程，一对电台可以完成基于mcu和pc(personal computer，个人计算机)、mcu和mcu、mcu和接收机之间的数据传输，距离范围最远可以达到45km。处理器140可以选择为stm32芯片(例如，stm32f767igt6芯片，使用arm cortex-m系列中的cortex-m7作为内核，拥有216mhz主频、512k内存和1024k的flash，系统接口配置，提供多个usart接口和tim定时器)。
54.在一些示例中，巡检装置还包括均连接处理器140的存储模块和电池。存储模块可以包括非易失性存储介质、内存储器。该非易失性存储介质存储有操作系统和计算机程序。该存储模块为非易失性存储介质中的操作系统和计算机程序的运行提供环境。
55.在一个实施例中，如图2所示，提供了一种巡检方法。所述方法应用于上述的巡检装置10中的处理器140；所述方法包括：
56.步骤210，在巡检装置10处于第一模式的情况下，基于误差校正数据和北斗信号数据，确定无人机的位置；
57.步骤220，在巡检装置10处于第二模式的情况下，基于千寻位置数据，确定无人机的位置；
58.步骤230，将无人机的位置发送给地面主站；无人机的位置用于指示地面主站反馈无人机巡检策略。
59.具体的，在巡检装置10处于第一模式的情况下，即rtk作业模式，基于无人机相对于定位基站的实时位置数据，将定位基站的校正数据和无人机相对于定位基站的实时位置数据结合起来可得到无人机的实时空间位置数据，即基于误差校正数据处理北斗信号数据，以校准北斗信号数据，确定无人机的位置。对误差校正数据和北斗信号数据进行实时数据计算处理，能够快速确定无人机的位置；无人机的位置为厘米级的定位结果。在巡检装置10处于第二模式的情况下，基于千寻位置数据，确定无人机的位置。通过第一模式和第二模式的双模协同，能够进一步提高无人机的安全性。
60.在一些示例中，无人机的位置包括无人机的观测坐标值，可以根据第一模式下的误差校正数据和北斗信号数据得到，也可以根据第二模式下的千寻位置数据得到。将无人机的观测坐标值发送给地面主站，以指示地面主站反馈无人机巡检策略。
61.应该理解的是，虽然如上所述的各实施例所涉及的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，如上所述的各实施例所涉及的流程图中的至少一部分步骤可以包括多个步骤或者多个阶段，这些步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤中的步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。
62.基于同样的发明构思，本技术实施例还提供了一种用于实现上述所涉及的巡检方法的自动巡检装置。该装置所提供的解决问题的实现方案与上述方法中所记载的实现方案相似，故下面所提供的一个或多个自动巡检装置实施例中的具体限定可以参见上文中对于巡检方法的限定，在此不再赘述。
63.在一个实施例中，如图3所示，提供了一种自动巡检装置，包括：第一定位模块310、第二定位模块320和位置发送模块330，其中：
64.第一定位模块310，用于在巡检装置10处于第一模式的情况下，基于误差校正数据和北斗信号数据，确定无人机的位置；
65.第二定位模块320，用于在巡检装置10处于第二模式的情况下，基于千寻位置数据，确定无人机的位置；
66.位置发送模块330，用于将无人机的位置发送给地面主站；无人机的位置用于指示地面主站反馈无人机巡检策略。
67.上述自动巡检装置中的各个模块可全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现。上述各模块可以硬件形式内嵌于或独立于巡检装置中的处理器140中，也可以以软件形式存储于巡检装置中的存储器中，以便于处理器140调用执行以上各个模块对应的操作。
68.在一个实施例中，提供了一种无人机。所述无人机包括上述的巡检装置10；所述无人机还包括光电吊舱和云台；光电吊舱连接云台和处理器140，用于获取无人机巡检数据。
69.在一个实施例中，提供了一种巡检系统。所述系统包括上述的无人机；所述系统还包括地面主站；地面主站配置有：
70.巡检控制装置，巡检控制装置连接巡检装置10，用于接收无人机的位置，并反馈无人机巡检策略。
71.具体的，巡检装置10将得到的无人机的位置(例如，无人机的观测坐标值)发送至地面主站的巡检控制装置，地面主站确定无人机巡检策略后，通过巡检控制装置反馈无人机巡检策略，以控制无人机的巡检作业。
72.在一些示例中，巡检控制装置可以通过反馈无人机巡检策略，将目标巡检路线的坐标信息(例如，电力杆塔的坐标)发送给巡检装置10，以控制无人机沿着目标巡检路线进行电力线路的巡检。
73.在其中一个实施例中，巡检控制装置用于监控无线通信模块110和北斗定位基站之间的数据传输状态，并根据数据传输状态输出相应的模式指令，以指示巡检装置10进入第一模式或第二模式。
74.在其中一个实施例中，在数据传输状态为正常的情况下，巡检控制装置输出用于指示巡检装置10进入第一模式的模式指令；
75.在数据传输状态为异常的情况下，巡检控制装置输出用于指示巡检装置10进入第二模式的模式指令。
76.具体的，无人机巡检过程中，优先采用第一模式进行无人机定位。地面主站对巡检装置10与北斗定位基站的通信状况进行实时监控，在北斗定位基站发送的误差校正数据缺失(即巡检装置10与北斗定位基站之间无数据传输)的情况下，判断巡检装置10与北斗定位基站之间失去通信联系。从而地面主站远程控制巡检装置10切换至第二模式，采用千寻位置模块130进行巡检定位，从而确保无人机自动驾驶巡检的安全性。
77.在一些示例中，巡检控制装置在预设时间内监控到无线通信模块110和北斗定位基站之间的数据传输，则判断数据传输状态为正常；巡检控制装置在预设时间内未监控到无线通信模块110和北斗定位基站之间的数据传输，则判断数据传输状态为异常。
78.在一个实施例中，提供了一种计算机可读存储介质。所述计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器140执行时实现上述的方法的步骤。
79.在一个实施例中，提供了一种计算机程序产品。所述计算机程序产品包括计算机程序，该计算机程序被处理器140执行时实现上述方法的步骤。
80.本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本技术所提供的各实施例中所使用的对存储器、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和易失性存储器中的至少一种。非易失性存储器可包括只读存储器(read-only memory，rom)、磁带、软盘、闪存、光存储器、高密度嵌入式非易失性存储器、阻变存储器(reram)、磁变存储器(magnetoresistive random access memory，mram)、铁电存储器(ferroelectric random access memory，fram)、相变存储器(phase change memory，pcm)、石墨烯存储器等。易失性存储器可包括随机存取存储器(random access memory，ram)或外部高速缓冲存储器等。作为说明而非局限，ram可以是多种形式，比如静态随机存取存储器(static random access memory，sram)或动态随机存取存储器(dynamic random access memory，dram)等。本技术所提供的各实施例中所涉及的数据库可包括关系型数据库和非关系型数据库中至少一种。非关系型数据库可包括基于区块链的分布式数据库等，不限于此。本技术所提供的各实施例中所涉及的处理器140可为通用处理器、中央处理器、图形处理器、数字信号处理器、可编程逻辑器、基于量子计算的数据处理逻辑器等，不限于此。
81.以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
82.以上所述实施例仅表达了本技术的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本技术专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本技术的保护范围。因此，本技术的保护范围应以所附权利要求为准。