应用于输电通道巡检的无人机自动机场的航线生成方法与流程

1.本发明涉及输电通道智能运维技术领域，具体涉及应用于输电通道巡检的无人机自动机场的航线生成方法。


背景技术：

2.使用无人机进行输电通道巡检的智能化应用已经逐步成为一种发展趋势，目前，针对无人机的自主巡检方案大多都是基于三维点云或者通过管控平台上的地图手动规划航线，但是每次巡检的杆塔数量以及位置都不相同，即航线不是固定的，需要根据每次巡检的杆塔数量以及各个杆塔的位置进行航线的二次调整，导致每次航线发生改变都需要人工通过三维点云或者管控平台进行航线的重新规划，每次规划都会浪费规划工作人员很多时间，并且需要人员控制无人机进行巡航，以保证无人机续航完成后飞回到初始位置。
3.中国专利文献cn110134143a(201910463806.7)公开了一种电力巡检方法、系统及一种电子设备和计算机可读存储介质，该方法包括：获取通过预设接口导入的待巡检的所有杆塔坐标；根据所述所有杆塔坐标生成巡检路线；获取每个航点的海拔高度，得到飞行高度；利用所述巡检路线和所述飞行高度自动生成巡检航线，并控制无人机按照所述巡检航线进行电力巡检。上述申请是根据所有杆塔坐标生成巡检路线，并利用巡检路线和飞行高度自动生成巡检航线，以控制无人机按照上述自动生成的巡检航线进行电力巡检，无需人为操控无人机，减少了巡检工作过程中的人工操作步骤，也避免了由于主观原因导致的人为操作失误，有效提高了巡检工作效率和安全性。但是上述申请是需要将所有航点的坐标信息通过预设接口人工输入后才能生成巡检航线，由于无人机电量影响巡检距离，当巡检航点位置和数量发生变化时，需要重新输入所有的航点信息，导致重复性工作，浪费时间。


技术实现要素：

4.针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种应用于输电通道巡检的无人机自动机场的航线生成方法，使用本发明的航线生成方法，能够灵活的根据用户想要巡检的杆塔的顺序和两端的杆塔进行自动生成航线，更好的满足和响应运维人员的日常巡检需求。
5.本发明所要解决的技术问题采用以下技术方案来实现：应用于输电通道巡检的无人机自动机场的航线生成方法，该方法包括以下步骤：
6.s1、数据库的建立
7.通过无人机的示教模式，使用wgs84坐标系统，从无人机自动机场所在位置开始，由近及远分别采集所要巡检线路中的逐基杆塔的经纬度以及杆塔巡检高度，在mysql数据库中创建表结构，并设置该表的id字段为主键自增，保证查询时得到的数据与插入时顺序一致，将采集到的杆塔的经纬度以及杆塔巡检高度按照id字段依次有序的插入数据库；
8.s2、航线的自动生成
9.s2.1、按照id字段以升序方式查询数据库中输电线路杆塔的数据，得到一个列表a，列表中的元素以键值对的方式存储每基杆塔的id、经纬度、巡检高度；
10.s2.2、输入需要巡检的起始杆塔id和结束杆塔id，对列表a进行遍历，文中所述遍历均为正序遍历，判断列表a中的元素内的id值与起始杆塔或结束杆塔id是否相等，若相等则记录该元素在列表a中的索引值，得到起始杆塔和结束杆塔在列表a的索引值后，将结束杆塔对应的索引加1得到切片末端索引，使用起始杆塔的索引和切片末端索引对列表a进行切片得到列表b，则获取到的列表b的第一个节点为起始杆塔，列表b的最后一个节点为结束杆塔；
11.s2.3、对列表b进行遍历，对遍历到的节点，获取到该节点的经纬度、高度信息，基于无人机遥控器设定的航线格式，按照遍历的先后顺序依次对航点的数据进行填充，即将杆塔对应节点的经纬度、高度信息以空间点坐标的形式来限定各个杆塔对应航点的位置，具体的，按照与遥控器上开发的无人机控制软件约定好的数据传输格式，对航点的数据进行填充，填充完成之后得到一个传输列表，列表中以键值对的形式对各航点的经纬度、高度、速度、录像起始和结束、云台角度等信息进行存储；
12.在列表b中，根据索引判断，在起始杆塔节点添加开始录像动作，最后一个节点添加结束录像动作；
13.并根据用户的输入，设置云台的俯仰角度和每个航点的巡检速度；
14.s2.4、对列表b进行倒序操作得到列表c，移除第一个节点后遍历列表c，对遍历到的节点按照上一步的操作方式进行航点的添加，即可自动获取一条航线；
15.s3、将s2中得到的航线上传至无人机，进行任务巡航，具体的，将航线发送至遥控器上的无人机控制软件，无人机控制软件调用无人机中特定的方法将航线上传至无人机后，以实现任务巡航。无人机任务结束即可获取任务巡航区间的录像视频，完成对航线中输电通道的巡检。
16.本发明的技术方案还有：步骤s2.2输入需要巡检的起始杆塔id和结束杆塔id时，需要判断结束杆塔id与开始杆塔id的大小关系，如果结束杆塔id大于开始杆塔id，则输入有效，保证无人机能够由近及远进行任务巡检并按照原路线由远及近进行返回，继续设置整个飞行过程中的云台俯仰角度和每个航点的巡检速度；
17.如果结束杆塔id小于等于开始杆塔id，则输入无效，以提醒用户输入错误。
18.本发明的技术方案还有：还包括步骤s2.5，针对步骤s2.4获取到的航线，对于相邻杆塔之间的航线所默认的高度和速度不符合任务需求的情况时，则用户针对实际任务对航线上各航点的高度和速度进行修改，修改完成之后获得最终的任务航线。相邻杆塔之间的航线，无人机是从一基杆塔上方的航点直线飞到另一基杆塔上方的航点，则相邻杆塔之间的航线的高度和速度是根据两基杆塔对应航点的巡检高度和巡检速度自动生成，由于每基杆塔的巡检高度信息均是示教后存储到数据库中的，为固定值。当用户根据录像范围要求需要调整无人机的高度时，则能够对自动生成的航线中需要调整高度的线路上各基杆塔对应航点的巡航高度进行调整；如果需要调整巡检速度，也能够调整各基杆塔对应航点的速度值，从而生成最终需要的任务航线。
19.本发明的技术方案还有：步骤s1中，mysql数据库中创建表结构中id字段主键自增的起始值为1。
20.本发明的技术方案还有：步骤s2.2中，起始杆塔id所在的元素在列表a中的索引为0。起始杆塔id所在的元素在列表a中的索引为0，即设定每次巡检的起始杆塔均为与无人机
自动机场所在位置最近的杆塔，路线可控，能够保证无人机安全到达起始杆塔上空，避免直接选取中间的杆塔作为起始杆塔，在无人机从无人机自动机场所在位置到达起始杆塔位置过程中，存在高楼、树木等遮挡物阻碍飞行，导致无人机撞机。
21.本发明的技术方案还有：步骤s2.3中，整个飞行过程中的云台俯仰角度，选择范围为-90
°
至30
°
。
22.本发明的有益效果：本发明通过无人机的示教模式，获取每一基杆塔的经纬度，并记录无人机在每一基杆塔上空的巡检高度，将数据记录到数据库中，当有杆塔通道巡检需求时，输入巡检的起始杆塔的id和终止杆塔的id，通过代码读取数据库中的航点经纬度、巡检高度数据，自动生成起始杆塔和终止杆塔之间的通道巡检航线，并设置任务视频录制、云台的俯仰角度和每个航点的巡检速度等动作，当无人机飞行完毕之后，即可获取清晰地通道巡检视频，以帮助快速的发现定位通道中存在的问题。本发明所述应用于输电通道巡检的无人机自动机场的航线生成方法适用于输电通道隐患的锁定和跟踪，有利于辅助运维人员对目标隐患采取下一步行动，如录像取证等，实现无人机在自主巡检过程中做到智能化、可视化、多功能化。
23.本发明与现有的无人机航线规划方法相比，最大的优势是具有更高的灵活性，相对于现有的航线规划方法也更为节约时间，用户只需要手动输入巡检的起始杆塔的id和终止杆塔的id，即可根据用户输入的信息自动生成杆塔巡检的航线，再设定云台俯仰的角度和每个航点的巡检速度，无人机即可实现自动按照生成航线进行线路通道的任务巡检。
附图说明
24.图1为本发明所述应用于输电通道巡检的无人机自动机场的航线生成方法的流程图；
25.图2为本发明所述应用于输电通道巡检的无人机自动机场的航线生成方法的巡检实施流程图；
26.图3为本发明实施例所述应用于输电通道巡检的无人机自动机场的航线生成方法的巡检实施示例图。
具体实施方式
27.下面结合附图和具体实施实例对本发明作进一步说明，但并不因此将本发明局限在实施实例描述的范围之内。
28.如图1和图2所示，一种应用于输电通道巡检的无人机自动机场的航线生成方法，该方法包括以下步骤：
29.s1、数据库的建立
30.通过无人机的示教模式，使用wgs84坐标系统，从无人机自动机场所在位置开始，由近及远分别采集所要巡检线路中的逐基杆塔的经纬度以及合适的杆塔巡检高度，在mysql数据库中创建表结构，并设置该表的id字段为主键自增且自增的起始值为1，将采集到的杆塔的经纬度以及杆塔巡检高度按照id字段依次有序的插入数据库。
31.s2、航线的自动生成
32.s2.1、按照id字段以升序方式查询数据库中输电线路杆塔的数据，此处升序方式
即按照id字段自增的顺序进行，得到一个列表a，列表中的元素以键值对的方式存储每基杆塔的id、经纬度、巡检高度。
33.s2.2、输入需要巡检的起始杆塔id和结束杆塔id，对列表a进行遍历，判断列表a中的元素内的id值与起始杆塔或结束杆塔id是否相等，若相等则记录该元素在列表a中的索引值，得到起始杆塔和结束杆塔在列表a的索引值后，将结束杆塔对应的索引加1得到切片末端索引，本实施例中，起始杆塔id所在的元素在列表a中的索引为0，使用起始杆塔的索引和切片末端索引对列表a进行切片得到列表b，则获取到的列表b的第一个节点为起始杆塔，列表b的最后一个节点为结束杆塔。
34.s2.3、对列表b进行遍历，对遍历到的节点，获取到该节点的经纬度、高度信息，基于无人机遥控器设定的航线格式，按照遍历的先后顺序依次对航点的数据进行填充。具体的，按照与遥控器上开发的安卓软件约定好的数据传输格式，将航点的数据进行填充，填充完成之后得到一个传输列表，列表中以键值对的形式对经纬度、高度、速度、录像起始和结束、云台角度等信息进行存储。
35.在列表b中，根据索引判断，在起始杆塔节点添加开始录像动作，结束杆塔节点添加结束录像动作。由于在列表b中各元素均是以键值对的方式存储每基杆塔的id、经纬度、巡检高度信息，用户针对每基杆塔对应的列表中的元素，能够根据需要增加新的键值对，以控制无人机的动作，在起始杆塔对应的列表元素中增加开始录像的动作，在结束杆塔对应的列表元素中增加结束录像动作，能够实现对摄像机的自动控制，更加智能，有助于节省电量，增加无人机的航拍时间。
36.并根据用户的输入，设置云台的俯仰角度为-60
°
和每个航点的巡检速度均为10m/s。
37.s2.4、对列表b进行倒序操作得到列表c，移除第一个节点后遍历列表c，对遍历到的节点按照上一步的操作方式进行航点的添加，即可自动获取一条航线。
38.s2.5、针对步骤s2.4获取到的航线，对于相邻杆塔之间的航线所默认的高度和速度不符合任务需求的情况时，则用户针对实际任务对航线上各航点的高度和速度进行修改，修改完成之后获得最终的任务航线。此处航线上各航点为各杆塔对应的航点。
39.s3、将s2中得到的航线上传至无人机，进行任务巡航。具体的，将航线发送至遥控器上的安卓软件，安卓软件调用大疆sdk中特定的方法将航线上传至无人机后，进行任务巡航，遥控器上的安卓软件为无人机控制软件，均为现有技术，在此不做赘述。无人机任务结束即可获取任务巡航区间的录像视频，完成对航线中输电通道的巡检。
40.应用例
41.s1、如图3所示，需要巡检的线路上共有abcde五基杆塔，a点为线路起始位置，通过无人机的示教模式，使用wgs84坐标系统，从无人机自动机场所在位置h处开始，由近及远分别采集所要巡检线路中的逐基杆塔的经纬度以及合适的杆塔巡检高度，在mysql数据库中创建表结构，并设置该表的id字段为主键自增且自增的起始值为1，将采集到的杆塔信息按照id字段依次有序的插入数据库，如表1所示。
42.表1
[0043][0044]
s2、航线的自动生成：用户输入杆塔巡检区间，并选择整个飞行过程中的云台俯仰角度为-60
°
，操作平台会自动生成无人机的飞行航线，具体实现逻辑如下，根据s1所述，数据库中应该保存着5基杆塔的经纬度及巡检高度，并在数据库的表结构中，记录着b的父节点为a，c的父节点为b，以此类推。
[0045]
s2.1：按照id字段以升序方式查询数据库中输电线路杆塔的数据，得到一个列表[{"id"：1，"towername"："a"，"parentid"："0"，"longitude"："118.0852257832"，"latitude"："36.8154794626"，"height"："60"}，{"id"：2，"towername"："b"，"parentid"："1"，"longitude"："118.0852257092"，"latitude"："36.8147794626"，"height"："65"}，{"id"：3，"towername"："c"，"parentid"："2"，"longitude"："118.0852257954"，"latitude"："36.8166794626"，"height"："70"}，{"id"：4，"towername"："d"，"parentid"："3"，"longitude"："118.0852257377"，"latitude"："36.8168794626"，"height"："75"}，{"id"：5，"towername"："e"，"parentid"："4"，"longitude"："118.0852257653"，"latitude"："36.816612794626"，"height"："70"}]，为简化内容，利用杆塔名称表达各杆塔在列表中的元素信息，则上述列表简化为：[a，b，c，d，e]，列表[a，b，c，d，e]中的元素以键值对的方式存储每基杆塔的id、经纬度、巡检高度。
[0046]
s2.2：输入需要巡检的起始杆塔a的id和结束杆塔d的id，其中起始杆塔a的id所在列表元素对应的索引为0，在列表a中利用结束杆塔的id获取结束杆塔id所在列表元素对应的索引，将结束杆塔id所在列表元素对应的索引加1得到切片末端索引，使用索引0和切片末端索引对列表[a，b，c，d，e]进行切片得到列表[a，b，c，d]，则获取到的列表[a，b，c，d]的第一个节点为起始杆塔，列表[a，b，c，d]的最后一个节点为结束杆塔。
[0047]
s2.3：对列表[a，b，c，d]进行遍历，对遍历到的节点，获取到该节点的经纬度和巡检高度，基于无人机遥控器设定的航线格式，按照遍历的先后顺序依次对航点的数据进行填充，得到航线的起始航点为a杆塔，下一个航点为b，下一个航点为c，最后一个航点为d，则会生成一条a
→b→c→
d的航线。
[0048]
在列表[a，b，c，d]中，根据索引判断，在起始杆塔节点a处添加开始录像动作，最后一个节点d处添加结束录像动作。
[0049]
并根据用户的输入，设置云台的俯仰角度为-60
°
和每个航点的巡检速度均为10m/s。
[0050]
s2.4：然后将列表[a，b，c，d]去掉最后一个杆塔并反序列化，具体的，对列表[a，b，c，d]进行倒序操作得到列表[d，c，b，a]，移除第一个节点后遍历列表[c，b，a]，对遍历到的
节点按照上一步的操作方式进行航点的添加，即可自动获取一条航线，最终生成航线a
→b→c→d→c→b→
a。
[0051]
以上所述，以上实施例仅用以说明本技术的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本技术进行了详细的说明，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技术各实施例技术方案的精神和范围。