一种架空输电线路导线跟踪巡视方法及相关装置与流程

本申请涉及无人机航线规划技术领域，尤其涉及一种架空输电线路导线跟踪巡视方法及相关装置。

背景技术：

无人机的航线规划已在多个领域得到运用，军事方面，无人机的航线规划主要是为躲避火力威胁、地形威胁和雷达侦测；商业方面，随着无人机自主配送服务逐渐在物流业中兴起，无人机配送航线规划也已得到应用；遥感方面，基于传感器、任务技术指标、摄区地形的无人机航线规划方法也已逐渐兴起。

在电力行业，无人机航线规划技术尚不成熟，目前输电线路的无人机巡视主要是人为遥控为主，实际作业时对飞手依赖过大，飞手操作负荷较大，技术难点较多，且人为控制飞行的航线、拍摄点、拍摄角度等与理论值偏离严重，无人机巡视难以实现规范化。

技术实现要素：

本申请提供了一种架空输电线路导线跟踪巡视方法及相关装置，用于解决现有的输电线路的无人机巡视对飞手的依赖较大，使得无人机的巡视航线不稳定，且不规范，导致采集的电力数据质量难以统一的技术问题。

有鉴于此，本申请第一方面提供了一种架空输电线路导线跟踪巡视方法，包括：

将待巡视架空输电线路的导线抽象为预置二次函数后，得到预置线路曲线，所述预置线路曲线包括多个控制点；

根据预置初始坐标、预置追踪步长和所述预置二次函数依次计算所述预置线路曲线上的所有步长控制点的坐标；

通过所述步长控制点的坐标、预置拍摄距离和预置拍摄角度计算得到所有拍摄点坐标；

使无人机根据所述拍摄点坐标生成的拍摄航线对所述待巡视架空输电线路的导线进行跟踪巡视。

优选地，所述将待巡视架空输电线路的导线抽象为预置二次函数后，得到预置线路曲线，所述预置线路曲线包括多个控制点，包括：

将所述待巡视架空输电线路的导线抽象为二次导线函数；

获取所述导线的点云数据；

根据所述点云数据对所述二次导线函数进行计算，得到所述预置二次函数和所述预置线路曲线。

优选地，所述根据预置初始坐标、预置追踪步长和所述预置二次函数依次计算所述预置线路曲线上的所有步长控制点的坐标，包括：

s1：根据所述预置初始坐标、所述预置追踪步长和所述预置二次函数建立求解方程组；

s2：计算所述求解方程组得到第一个所述步长控制点的坐标；

s3：用第一个所述步长控制点的坐标代替所述预置初始坐标，重复步骤s1-s2，依次求解得到所述预置线路曲线上的所有所述步长控制点的坐标。

优选地，所述通过所述步长控制点的坐标、预置拍摄距离和预置拍摄角度计算得到所有拍摄点坐标，包括：

根据所述步长控制点的坐标、所述预置拍摄距离和预置拍摄角度，采用预置坐标函数计算所述拍摄点坐标，所述预置坐标函数为：

其中，(x,y)为所述拍摄点坐标，(xn1,yn1)为所述步长控制点坐标，h为所述预置拍摄距离，θ为所述预置拍摄角度。

本申请第二方面提供了一种架空输电线路导线跟踪巡视装置，包括：

抽象模块，用于将待巡视架空输电线路的导线抽象为预置二次函数后，得到预置线路曲线，所述预置线路曲线包括多个控制点；

第一计算模块，用于根据预置初始坐标、预置追踪步长和所述预置二次函数依次计算所述预置线路曲线上的所有步长控制点的坐标；

第二计算模块，用于通过所述步长控制点的坐标、预置拍摄距离和预置拍摄角度计算得到所有拍摄点坐标；

跟踪巡视模块，用于使无人机根据所述拍摄点坐标生成的拍摄航线对所述待巡视架空输电线路的导线进行跟踪巡视。

优选地，所述抽象模块，包括：

抽象子模块，用于将所述待巡视架空输电线路的导线抽象为二次导线函数；

获取子模块，用于获取所述导线的点云数据；

计算子模块，用于根据所述点云数据对所述二次导线函数进行计算，得到所述预置二次函数和所述预置线路曲线。

优选地，所述第一计算模块，包括：

构建子模块，用于根据所述预置初始坐标、所述预置追踪步长和所述预置二次函数建立求解方程组；

求解子模块，用于计算所述求解方程组得到第一个所述步长控制点的坐标；

重复计算子模块，用于用第一个所述步长控制点的坐标代替所述预置初始坐标，触发所述构建子模块，依次求解得到所述预置线路曲线上的所有所述步长控制点的坐标。

优选地，所述第二计算模块，具体用于：

根据所述步长控制点的坐标、所述预置拍摄距离和预置拍摄角度，采用预置坐标函数计算所述拍摄点坐标，所述预置坐标函数为：

其中，(x,y)为所述拍摄点坐标，(xn1,yn1)为所述步长控制点坐标，h为所述预置拍摄距离，θ为所述预置拍摄角度。

本申请第三方面提供了一种架空输电线路导线跟踪巡视设备，所述设备包括处理器以及存储器：

所述存储器用于存储程序代码，并将所述程序代码传输给所述处理器；

所述处理器用于根据所述程序代码中的指令执行第一方面任一种所述的架空输电线路导线跟踪巡视方法。

本申请第四方面提供了一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质用于存储程序代码，所述程序代码用于执行第一方面任一种所述的架空输电线路导线跟踪巡视方法。

从以上技术方案可以看出，本申请实施例具有以下优点：

本申请中，提供了一种架空输电线路导线跟踪巡视方法，包括：将待巡视架空输电线路的导线抽象为预置二次函数后，得到预置线路曲线，预置线路曲线包括多个控制点；根据预置初始坐标、预置追踪步长和预置二次函数依次计算预置线路曲线上的所有步长控制点的坐标；通过步长控制点的坐标、预置拍摄距离和预置拍摄角度计算得到所有拍摄点坐标；使无人机根据拍摄点坐标生成的拍摄航线对待巡视架空输电线路的导线进行跟踪巡视。

本申请提供的架空输电线路导线跟踪巡视方法，脱离飞手的操作，制定统一的标准化线路，以待巡视的输电线路的导线为基准，将其抽象化为一条曲线，根据需要采集的数据点可以设置无人机的追踪步长，从而使得无人机的拍摄点与导线的走势关联起来，不论是拍摄的距离、无人机的追踪步长，还是拍摄角度都可以根据需要预先设置，使得无人机的拍摄点严格根据需求“跟着导线走”，不会出现较大的偏差，从而解决拍摄航线的偏差造成的采集数据质量不统一的问题。因此，本申请能够解决现有的输电线路的无人机巡视对飞手的依赖较大，使得无人机的巡视航线不稳定，且不规范，导致采集的电力数据质量难以统一的技术问题。

附图说明

图1为本申请实施例提供的一种架空输电线路导线跟踪巡视方法的一个流程示意图；

图2为本申请实施例提供的一种架空输电线路导线跟踪巡视方法的另一个流程示意图；

图3为本申请实施例提供的一种架空输电线路导线跟踪巡视装置的结构示意图；

图4为本申请实施例提供的任意预置参数下拍摄点生成示意图；

图5为本申请实施例提供的任意预置参数下拍摄航线生成示意图；

图6为本申请提供的特殊情况下的拍摄航线生成示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

为了便于理解，请参阅图1，本申请提供的一种架空输电线路导线跟踪巡视方法的实施例一，包括：

步骤101、将待巡视架空输电线路的导线抽象为预置二次函数后，得到预置线路曲线，预置线路曲线包括多个控制点。

需要说明的是，将带巡视架空输电线路的导线之所以抽象为二次函数是因为导线实体展示的形态类似于开口向上的抛物线，可以将导线看做是许多点组成的曲线，获取这些点的坐标，越多越好，获取的导线点坐标越密集，计算得到的预置二次函数越接近导线实体，如果导线设置环境较为复杂，存在某些小段出现数据缺失的情况，就需要按照前面导线的走势添加点数据，以保证获取到的点数量足够，得到最接近导线实体的预置线路曲线。

步骤102、根据预置初始坐标、预置追踪步长和预置二次函数依次计算预置线路曲线上的所有步长控制点的坐标。

需要说明的是，预置初始坐标是导线最开始的地方，此点的坐标为已知坐标，预置追踪步长的设定是为了确定下一个控制点的，该点坐标未知，但是这个点是在预置线路曲线上的，所以可以根据追踪步长和初始坐标建立联立方程，求得这个点的坐标，然后以这个点作为新的已知点，根据追踪步长确定下一个控制点，以此类推就可以得到这条待巡视导线上的所有步长控制点的坐标。

步骤103、通过步长控制点的坐标、预置拍摄距离和预置拍摄角度计算得到所有拍摄点坐标。

需要说明的是，步长控制点与拍摄点是对应的，即一个步长控制点对应可以求得一个拍摄点；预置拍摄距离是指无人机的拍摄点与导线的垂直距离，预置拍摄角度是拍摄点与步长控制点之间形成的夹角，有多少步长控制点，就可以根据预置拍摄距离和预置拍摄角度计算多少个拍摄点坐标。

步骤104、使无人机根据拍摄点坐标生成的拍摄航线对待巡视架空输电线路的导线进行跟踪巡视。

需要说明的是，将获取的拍摄点坐标置于坐标系中标出，可以得到无人机的拍摄曲线，这个曲线就可以作为拍摄航线进行跟踪巡视；在实际的无人机作业过程中，采用与预置线路曲线相同的曲率调整拍摄航线，以确保无人机与导线时刻保持等同的安全距离。

本实施例提供的架空输电线路导线跟踪巡视方法，脱离飞手的操作，制定统一的标准化线路，以待巡视的输电线路的导线为基准，将其抽象化为一条曲线，根据需要采集的数据点可以设置无人机的追踪步长，从而使得无人机的拍摄点与导线的走势关联起来，不论是拍摄的距离、无人机的追踪步长，还是拍摄角度都可以根据需要预先设置，使得无人机的拍摄点严格根据需求“跟着导线走”，不会出现较大的偏差，从而解决拍摄航线的偏差造成的采集数据质量不统一的问题。因此，本实施例能够解决现有的输电线路的无人机巡视对飞手的依赖较大，使得无人机的巡视航线不稳定，且不规范，导致采集的电力数据质量难以统一的技术问题。

为了便于理解，请参阅图2，本申请提供了一种架空输电线路导线跟踪巡视方法的实施例二，包括：

步骤201、将待巡视架空输电线路的导线抽象为二次导线函数。

步骤202、获取导线的点云数据。

步骤203、根据点云数据对二次导线函数进行计算，得到预置二次函数和预置线路曲线。

需要说明的是，二次导线函数可以表达为：

f(x)＝ax²+bx+c；

其中a，b，c都是未知的，可以将导线看做是许多点组成的曲线，获取这些点的坐标，也就是点云数据，越多越好，获取的点云数据越密集，将点云数据代入二次导线函数中计算，得到实际值a，b，c，就可以得到预置二次函数，点云数据越多，曲线越接近导线实体，如果导线设置环境较为复杂，存在某些小段出现数据缺失的情况，就需要按照前面导线的走势添加点数据，以保证获取到的点数量足够，得到最接近导线实体的预置线路曲线。

步骤204、根据预置初始坐标、预置追踪步长和预置二次函数建立求解方程组。

步骤205、计算求解方程组得到第一个步长控制点的坐标。

步骤206、用第一个步长控制点的坐标代替预置初始坐标，重复步骤204-205，依次求解得到预置线路曲线上的所有步长控制点的坐标。

需要说明的是，请参阅图4，假设预置初始坐标为b(xn0,yn0)，且为已知坐标，即预置线路曲线上的初始位置的坐标；预置追踪步长为d，建立的求解方程组为：

yn1＝axn1+bxn1+c；

其中(xn1,yn1)为距离初始位置追踪步长处的步长控制点d，也是待求取的点，联立两个方程求解，就可以得到第一个步长控制点d的坐标。然后以步长控制点d为基准，又可以根据预置追踪步长和预置二次函数构建联立方程，求解得到下一个步长控制点f的坐标，以此方法不断计算，直至得到待巡视导线的预置线路曲线上的所有步长控制点的坐标为止。

步骤207、根据步长控制点的坐标、预置拍摄距离和预置拍摄角度，采用预置坐标函数计算拍摄点坐标。

需要说明的是，请参阅图4，步长控制点与拍摄点是对应的，即一个步长控制点对应可以求得一个拍摄点；拍摄点与导线的线路曲线之间存在一定的数据关系，就是预置拍摄距离，预置拍摄角度；预置拍摄距离是指无人机的拍摄点与导线的垂直距离，预置拍摄角度是拍摄点与步长控制点之间形成的夹角，有多少步长控制点，就可以根据预置拍摄距离和预置拍摄角度计算多少个拍摄点坐标；根据这些参数，在已知所有步长控制点的坐标的情况下，通过换算的形式得到拍摄点的坐标。预置坐标函数为：

其中，(x,y)为拍摄点坐标，(xn1,yn1)为步长控制点坐标，h为预置拍摄距离，θ为预置拍摄角度。

步骤208、使无人机根据拍摄点坐标生成的拍摄航线对待巡视架空输电线路的导线进行跟踪巡视。

需要说明的是，将获取的拍摄点坐标置于坐标系中标出，可以得到无人机的拍摄曲线，这个曲线就可以作为拍摄航线进行跟踪巡视；请参阅图5，设拍摄曲线为：

f(x)＝mx²+nx+p；

由于预置拍摄距离一定，所以拍摄曲线与预置线路曲线为平移关系，m＝a，根据以上的拍摄点坐标关系，可以发现，预置拍摄角度为θ，预置拍摄距离为h，那么可以认为是将预置线路曲线向上平移h1个单位，向右平移h2个单位，得到的拍摄曲线为：

f(x)＝a(x-h2)²+b(x-h2)+c+h1；

其中，h1＝hcosθ，h2＝hsinθ；在实际的无人机作业过程中，若直接将拍摄点坐标连接，那拍摄航线为一条折线，采用与预置线路曲线相同的曲率调整拍摄航线，以确保无人机与导线时刻保持等同的安全距离。

为了便于理解，本实施例提供一种架空输电线路导线跟踪巡视方法的特殊的应用例，当预置拍摄角度θ＝0时，即拍摄点在步长控制点的垂直方向上时，设置拍摄距离为h，追踪步长为d，请参阅图6，那么根据预置二次函数可以建立方程组，求解得到步长控制点d(xn1,yn1)，那么拍摄点c的坐标就可以直接计算得到c(xn1,yn1+h)；并且最终得到的拍摄曲线直接可以表达为预置线路曲线的平移结果，即为：f(x)＝ax²+bx+c+h；这种特殊的应用在无人机的实际工作过程中也是非常适用的。

为了便于理解，请参阅图3，本申请还提供了一种架空输电线路导线跟踪巡视装置的实施例，包括：

抽象模块301，用于将待巡视架空输电线路的导线抽象为预置二次函数后，得到预置线路曲线，预置线路曲线包括多个控制点；

第一计算模块302，用于根据预置初始坐标、预置追踪步长和预置二次函数依次计算预置线路曲线上的所有步长控制点的坐标；

第二计算模块303，用于通过步长控制点的坐标、预置拍摄距离和预置拍摄角度计算得到所有拍摄点坐标；

跟踪巡视模块304，用于使无人机根据拍摄点坐标生成的拍摄航线对待巡视架空输电线路的导线进行跟踪巡视。

进一步地，抽象模块301，包括：

抽象子模块3011，用于将待巡视架空输电线路的导线抽象为二次导线函数；

获取子模块3012，用于获取导线的点云数据；

计算子模块3013，用于根据点云数据对二次导线函数进行计算，得到预置二次函数和预置线路曲线。

进一步地，第一计算模块302，包括：

构建子模块3021，用于根据预置初始坐标、预置追踪步长和预置二次函数建立求解方程组；

求解子模块3022，用于计算求解方程组得到第一个步长控制点的坐标；

重复计算子模块3023，用于用第一个步长控制点的坐标代替预置初始坐标，触发构建子模块，依次求解得到预置线路曲线上的所有步长控制点的坐标。

进一步地，第二计算模块303，具体用于：

根据步长控制点的坐标、预置拍摄距离和预置拍摄角度，采用预置坐标函数计算拍摄点坐标，预置坐标函数为：

其中，(x,y)为拍摄点坐标，(xn1,yn1)为步长控制点坐标，h为预置拍摄距离，θ为预置拍摄角度。

为了便于理解，本申请还提供了一种架空输电线路导线跟踪巡视设备，设备包括处理器以及存储器：

存储器用于存储程序代码，并将程序代码传输给处理器；

处理器用于根据程序代码中的指令执行上述方法实施例任一种架空输电线路导线跟踪巡视方法。

为了便于理解，本申请还提供了一种计算机可读存储介质，其特征在于，计算机可读存储介质用于存储程序代码，程序代码用于执行上述方法实施例任一种架空输电线路导线跟踪巡视方法。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以通过一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(英文全称：read-onlymemory，英文缩写：rom)、随机存取存储器(英文全称：randomaccessmemory，英文缩写：ram)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述，以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，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申请各实施例技术方案的精神和范围。