基于基建数据的无人机航迹规划方法与流程

本发明涉及无人机航迹规划，尤其涉及基于基建数据的无人机航迹规划方法。

背景技术：

1、电力工程为我国经济发展提供了能源的保障，随着经济快速的发展，电力工程规模也越来越大，同时随着对工程的设计、施工要求的不断提高。数字化的推进不断提高设计和生产的质量的同时，基建数字资产的积累越来越多，随着bim/基建数据的广泛应用，从设计阶段就有孪生输电线路的建设。在照图施工的前提下，数据的精准度和可用性大大提高，由于施工的现场特殊因素存在导致部分施工塔位未完全按照设计初衷进行架设，导致了有限的偏差，从而也导致的这部分基建数据的二次应用，造成了数字资产的浪费。

2、同时基建数据在设计阶段大部分都是由基建数据数据完成，包含了大量设备信息、工程信息。基建数据数据对第三方系统的通用性也是导致数据资产无法被大量应用的原因。

3、现有的无人机巡检的三维航迹规划大多数采用激光点云做为基础数据进行，这也需要对现有的大量输电线路进行激光点云的再次采集，并进行反向建模处理。现有基建数据(基建数据)如能应用于无人机巡检的三维航迹规划，比点云更清晰、设备部件信息更全、完整性更高。

4、基建数据(gim)属于电力专用数据，普遍用于设计、施工等各个方面，数据涵盖了三维模型数据、设备属性数据、地理信息等多方面的数据信息。一般由道亨、博超等专业设计软件打开，其它第三方三维渲染程序很难对其进行解析、加载和呈现，进而无法对这部分数据进行二次应用，无法挖掘更多的数字资产价值，除此以外，输电线路基建数据(gim)中，由于实际施工原因，少量塔位和部件与现场实物有一定的偏差。导致数据不能充分为线路运维服务。

技术实现思路

1、本发明的目的是为了解决现有技术中存在的问题，而提出的基于基建数据的无人机航迹规划方法。

2、为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

3、基于基建数据的无人机航迹规划方法，包括以下步骤：

4、获取基建数据模型；

5、分析基建数据模型的组成模型，并导出组成模型；

6、根据基建数据模型的组成模型进行三维建模，并对三维建模的模型属性进行入库，其中，三维建模的模型格式为通用格式；

7、通过基建数据模型获取不同电压和塔形下各部分设备的空间位置，通过同一杆塔中所有设备所在位置的空间排列信息获取每个设备的顶端和末端位置，按每个设备的拍摄顺序连接所有拍摄点；

8、无人机自主巡视完成拍照起始点和结束点的获取，初步完成航线的生成；

9、对初步生成的航线进行校验，确定航线中每一点的空间位置是否符合无人机行进条件，同时将数据反向输出到基建数据模型，使其同时得到校正，确定不存在违规飞行点后，航线规划完成。

10、优选地，所述组成模型包括几何模型、组合模型、物理模型、逻辑模型、工程模型、土建模型以及属性信息，其中，几何模型由多个基础图元的参数化定义构成；组合模型由多个*.mod文件和*.st l文件组成；逻辑模型由图形符号及其关联关系组成；属性文件由标识符、属性名称和属性值组成，其中，属性文件根据需求自行扩充；物理模型由组合模型和物理模型属性组成；工程模型由物理模型、逻辑模型和工程属性组成。

11、优选地，导出组成模型时，对组成模型进行丢失分析，若存在数据丢失，则对对信息进行重构和补齐，完成组成模型的导出。

12、优选地，所述基建数据模型的存储方式为分级存储，所述三维建模时，还包括对基建数据模型的分级存储结构进行表达。

13、优选地，建立三维模型后，对三维模型的数据进行压缩，按照基建数据的总体结构，按照不同级别对数据进行分类、压缩，每一级别包括块集、块和包三级索引，其中，所述基建数据总体结构由若干层级别构成，从低到高，0级是最详细原始数据，高等级由低等级数据抽稀构成，每一级别对应不同显示比例尺，按照坐标、强度、时间合并文件存储，按照颜色单独文件存储，每一级别按坐标、强度、时间顺序存储，除分类数据无压缩外，其他数据都压缩存储。

14、优选地，还包括对三维模型进行加载和呈现，加载和呈现时，开启gpu硬件加速，读取获取基建数据范围，设置相机视点、视角等参数，开启数据读取多线程，线程等待数据读取信号，读取最高级别层数据，按分块建立当前窗口内存，首次加载最低细节度模型，视角移动时,将内存中的分块内存实时刷新显示，根据显示范围，计算需要新加载的分块，并发送信号给数据读取多线程,同时在内存中卸载窗口范围外分块内存，当多线程每一个分块数据读取解析完毕时，通知主线程进行刷新。当进行缩放操作时，根据视图比例尺，判读对应显示的数据层级，然后在读取范围分块数据进行显示。

15、优选地，对初步生成的航线采用递归算法进行校验，进行校验时，若如有违规飞行点，通过微调两端拍照点的方式进行校验，组合校验完两端拍照点均无法完成的情况下，采用增设过渡飞行点对违规点进行调整，拍照点调整后，递归所有的关联过程航线，保证整条线路都满足要求。

16、优选地，所述将数据反向输出到基建数据模型，使其同时得到校正的具体过程为：无人机飞往现场巡视时，在杆塔位置进行基点定位，用于校准无人机自主飞行航线起始点的准确性，反向操作，可以对航迹进行整体偏移纠正，同时对位置和朝向进行记录，同时对三维系统中的基建数据的位置进行反向纠偏校正，达到满足基建数据的整体校正要求。

17、优选地，所述无人机在航迹规划过程中，对杆塔位置和方向进行确认，在杆塔位置确定的情况下，通过基建数据属性分析实现精准的部件获取，同时通过线路和杆型判断空间排布位置并进行特征分析，对比电压等级和塔形后，对基建数据中横担、绝缘子等进行自动判断和记录，结合拍照点的命名规则，并根据命名规则实现航迹中相机成果的输出命名。

18、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

19、本发明通过利用输电线路基建数据生成直观的三维数据，不仅具备三维可视化模型数据，同时包含了设备信息、线路信息、基础信息等各种数据，而无人机自主巡视时，需要对航线进行检验，可以对所有的数据进行分析，使得规划出的航迹更精准、巡视更清晰更标准，纠正因施工导致的基建数据误差，而且三维数据具备通用性，可以作为通用数据进行二次使用，可以挖掘更多的数字资产价值。

技术特征：

1.基于基建数据的无人机航迹规划方法，其特征在于：包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的基于基建数据的无人机航迹规划方法，其特征在于：所述组成模型包括几何模型、组合模型、物理模型、逻辑模型、工程模型、土建模型以及属性信息，其中，几何模型由多个基础图元的参数化定义构成；组合模型由多个*.mod文件和*.stl文件组成；逻辑模型由图形符号及其关联关系组成；属性文件由标识符、属性名称和属性值组成，其中，属性文件根据需求自行扩充；物理模型由组合模型和物理模型属性组成；工程模型由物理模型、逻辑模型和工程属性组成。

3.根据权利要求2所述的基于基建数据的无人机航迹规划方法，其特征在于：导出组成模型时，对组成模型进行丢失分析，若存在数据丢失，则对对信息进行重构和补齐，完成组成模型的导出。

4.根据权利要求1所述的基于基建数据的无人机航迹规划方法，其特征在于：所述基建数据模型的存储方式为分级存储，所述三维建模时，还包括对基建数据模型的分级存储结构进行表达。

5.根据权利要求4所述的基于基建数据的无人机航迹规划方法，其特征在于：建立三维模型后，对三维模型的数据进行压缩，按照基建数据的总体结构，按照不同级别对数据进行分类、压缩，每一级别包括块集、块和包三级索引，其中，所述基建数据总体结构由若干层级别构成，从低到高，0级是最详细原始数据，高等级由低等级数据抽稀构成，每一级别对应不同显示比例尺，按照坐标、强度、时间合并文件存储，按照颜色单独文件存储，每一级别按坐标、强度、时间顺序存储，除分类数据无压缩外，其他数据都压缩存储。

6.根据权利要求1所述的基于基建数据的无人机航迹规划方法，其特征在于：还包括对三维模型进行加载和呈现，加载和呈现时，开启gpu硬件加速，读取获取基建数据范围，设置相机视点、视角等参数，开启数据读取多线程，线程等待数据读取信号，读取最高级别层数据，按分块建立当前窗口内存，首次加载最低细节度模型，视角移动时,将内存中的分块内存实时刷新显示，根据显示范围，计算需要新加载的分块，并发送信号给数据读取多线程,同时在内存中卸载窗口范围外分块内存，当多线程每一个分块数据读取解析完毕时，通知主线程进行刷新。当进行缩放操作时，根据视图比例尺，判读对应显示的数据层级，然后在读取范围分块数据进行显示。

7.根据权利要求1所述的基于基建数据的无人机航迹规划方法，其特征在于：对初步生成的航线采用递归算法进行校验，进行校验时，若如有违规飞行点，通过微调两端拍照点的方式进行校验，组合校验完两端拍照点均无法完成的情况下，采用增设过渡飞行点对违规点进行调整，拍照点调整后，递归所有的关联过程航线，保证整条线路都满足要求。

8.根据权利要求7所述的基于基建数据的无人机航迹规划方法，其特征在于：所述将数据反向输出到基建数据模型，使其同时得到校正的具体过程为：无人机飞往现场巡视时，在杆塔位置进行基点定位，用于校准无人机自主飞行航线起始点的准确性，反向操作，可以对航迹进行整体偏移纠正，同时对位置和朝向进行记录，同时对三维系统中的基建数据的位置进行反向纠偏校正，达到满足基建数据的整体校正要求。

9.根据权利要求8所述的基于基建数据的无人机航迹规划方法，其特征在于：所述无人机在航迹规划过程中，对杆塔位置和方向进行确认，在杆塔位置确定的情况下，通过基建数据属性分析实现精准的部件获取，同时通过线路和杆型判断空间排布位置并进行特征分析，对比电压等级和塔形后，对基建数据中横担、绝缘子等进行自动判断和记录，结合拍照点的命名规则，并根据命名规则实现航迹中相机成果的输出命名。

技术总结
本发明涉及无人机航迹规划技术领域，公开了基于基建数据的无人机航迹规划方法，包括以下步骤：获取基建数据模型；分析基建数据模型的组成模型，并导出组成模型；根据基建数据模型的组成模型进行三维建模，并对三维建模的模型属性进行入库，其中，三维建模的模型格式为通用格式。本发明通过利用输电线路基建数据生成直观的三维数据，不仅具备三维可视化模型数据，同时包含了设备信息、线路信息、基础信息等各种数据，而无人机自主巡视时，需要对航线进行检验，可以对所有的数据进行分析，使得规划出的航迹更精准、巡视更清晰更标准，而且三维数据具备通用性，可以作为通用数据进行二次使用，可以挖掘更多的数字资产价值。

技术研发人员：孙俊杰,吴冰,袁翔,陈科技,卞荣,张利军,俞楚天,杨嘉睿,庄峥宇,李圆,黄江倩,王婷婷,叶少杰
受保护的技术使用者：国网浙江省电力有限公司经济技术研究院
技术研发日：
技术公布日：2024/8/21