基于引导滤波的巡检无人机自主循迹自动控制

巡检无人机自主循迹控制过程一直是一个难点,该文提出了一种基于引导滤波的巡检无人机自主循迹自动控制方法。引导滤波通过色彩空间转换、滤波分层和加权融合得到高质量的无人机视觉图像。以所得的无人机视觉图像为基础,利用拉普拉斯算子与Harris算子检测航迹点。以航迹点为循迹目标,利用外环方位控制器和内环姿势控制器实现无人机自主循迹的自动控制。实验结果表明,巡检无人机的循迹方位偏差和姿态角度偏差较小,波动区间均稳定在允许的范围内,说明该方法能准确控制无人机实现自主循迹的目标,实际应用价值较高。

基于深度学习的输电线路巡检无人机图像分类方法

由于点云数据的不规则性,对点云数据特征值的分类精度很难达到输电线路巡检要求。为此,提出基于图信号处理的激光雷达点云分类方法。该方法在处理不规则的输电线路图像信号时,可直接从原始点数据中生成特征值,从而提高分类精度。为了验证所提出方法的有效性,采取实物仿真的方式对算法进行验证,结果表明图像中的分类精度可达到90%。

110kV输电线路巡检无人机电磁兼容探析

在110kV输电线路周围,电磁环境呈现复杂且多变的特点,无人机在这样的环境下工作时,会面临很多的电磁干扰。这些干扰因素的存在会在一定程度上影响无人机的导航精度,甚至会给无人机的硬件设备埋下重大安全隐患。因此,为了确保无人机在巡检输电线路环境下的安全与稳定,本文提出针对110kV输电线路巡检无人机电磁兼容措施,主要包括无人机的电磁兼容优化、磁力计的抗、交变磁场干扰措施、孔缝处理等。通过采取这些措施,旨在提高110kV输电线路巡检无人机电磁兼容,确保其能够在复杂且多变的电磁环境中完成各项巡检任务。这样一来,不仅能够保证电力系统的正常运行,也能够为无人机的推广提供重要的理论支撑。

110kV输电线路巡检无人机电磁兼容分析

高压输电线路周围恶劣的电磁环境会直接影响巡检无人机运行的稳定性,进而影响地面操作人员对巡检结果的评估。为保障巡检无人机在恶劣电磁环境下巡检作业的可靠性,对无人机巡检作业的电磁环境进行仿真。根据干扰电磁波的耦合途径分别构造电场耦合模型与磁场耦合模型,对无人机内部电气结构与高压输电线路之间的耦合进行分析从而确定受扰对象,从干扰源的产生及电磁耦合途径出发,对无人机进行电磁兼容优化,利用电磁屏蔽削弱无人机内部电气结构及敏感元件所受到的电磁干扰,使无人机的电磁兼容性能得到提升,保障巡检无人机运行的稳定性。

基于模型压缩的ED-YOLO电力巡检无人机避障目标检测算法

针对现有卷积神经网络模型体积大、运算量高,导致电力巡检无人机检测速率与精度无法兼顾的问题,提出一种基于模型压缩的ED-YOLO网络实现无人机避障的目标检测算法。该目标检测算法以YOLOv4为基础,首先在主干网络中加入通道注意力机制,在不增加计算量前提下提高检测精度;其次在特征金字塔部分运用深度可分离卷积替换传统卷积,减少卷积计算量;最后利用模型压缩策略裁剪网络中冗余通道,减小模型体积并提高模型检测速度。在自主构建的9600张电力巡检无人机飞行障碍的数据集进行测试,ED-YOLO与YOLOv4相比,其障碍物目标检测的平均精度均值只降低了1.4%,而模型体积减少了94.9%,浮点运算量减少了82.1%,预测速度提升了2.3倍。实验结果表明,对比多种其他现存方法,本文提出的基于模型压缩的ED-YOLO目标检测算法有着精度高、体积小和检测速度快的优势,满足电力巡检无机避障检测要求。

电力巡检无人机自主降落的引导系统与策略

针对电力巡检无人机在野外弱光照环境下难以实现全自主、准确、安全可靠降落到分布式机场停机坪的问题,构建了完整的降落引导实物系统,提出了降落策略选择依据和较为体系化的降落策略。构建了融合巡检无人机、超带宽定位地面基站群、分布式机场的实物降落引导系统,在开源飞行控制系统的基础上,增加了降落专用飞行控制器,设计了适合于无人机降落的速度控制器和算法,并提出了降落策略选择依据和适应于不同现场情况的降落策略。实验结果表明:降落误差为0.3 m以内的可靠度为100%;在有1~2个地面基站故障的情况下,也能引导无人机安全、准确地降落;每种降落策略各具优势,可适应不同的降落环境。本文设计的降落引导系统能够满足引导巡检无人机自主降落的要求,提出的降落策略显著提高了降落的可靠度,为构建局部区域内电网巡检的全自主无人机系统奠定了基础。

巡检无人机应急充电电源管理系统设计

自然灾害后的电力线路巡检中需要无人机高强度、高频次启动巡检,但无人机电池日常不能满电保存,续航能力只有15~30 min,现有的无人机充电装置充满电池需要3~5 h,且无法进行外出巡检应急充电.为此,提出巡检无人机组应急充电装置及其电源管理技术,设计开发满足前述需求的整流、逆变技术,研制无人机电池应急充电装置.利用TCP/IP协议远程传输电池电压电流信息,并建立巡检无人机车载应急充电电源管理系统,实现对电池组应急充电管理及其电源远程监控.实验测试结果表明,应急充电电源管理系统可兼容不同厂家、不同型号无人机电池的应急充电与远程管理,实现一套无人机应急充电装置满足5架无人机高频次巡检的锂电池组应急充电需求.

电力巡检无人机精准降落方法研究与应用

针对现有电力巡检无人机降落方法定位误差较大、机身稳定性较差、易受外部环境干扰等问题,提出一种电力巡检无人机自适应降落方法。构建基于多级视觉标识图像识别的四维定位降落方法,指引无人机进行垂直方向精确降落。开发基于分段式反馈控制的速度矢量的四维控制方法,稳定无人机水平方向的姿态。设计基于视觉标识阵列的自适应抗干扰降落方法,克服降落平台的阴影对无人机定位的影响。开展无人机精准降落现场实验,结果表明所提方法具有非常高的降落定位精度,简单实用。

城市地下综合管廊的巡检无人机设计

铺设有城市管线(含天然气管道、水管、供电线路等)的地下大型管廊已在大城市获得大量建设实施。这便带来管廊中各类管线的巡检维护问题。本设计以小型无人机为载体,开展了综合管廊巡检无人机的研究设计,设计内容包括:(1)结合不同的检测对象,可搭载的传感器采集电路的设计;(2)无人机飞行障碍物检测电路和自动避障控制电路的设计;(3)制定无人机自动巡检的循迹方案;(4)制定无人机与地面用户终端间无线通信方案,实现用户对无人机巡检情况的远程监控。本设计为研制机动灵活、应用范围广、效率高的,且适于复杂环境下工作的管廊巡检装置,提供有价值的技术参考,具有很好的应用前景。

110kV输电线路巡检无人机电磁环境效应分析

针对输电线路巡检无人机在高电压、强磁场环境下带电作业受到电磁干扰较为严重的问题,提出了一种新型吸收式电磁屏蔽方法。通过提升巡检作业可靠性,保障无人机及线路的安全,从110 kV输电线路周围电磁场产生机理出发,建立输电线路模型,研究110 kV输电线路中无人机巡检作业周围电磁场分布的仿真,得出一定距离下电场强度和磁感应强度的数值分布。基于此,对无人机受到的电磁干扰进行分析,并从干扰源的产生及电磁耦合途径出发,通过在无人机外部机身涂敷吸波材料并进行相应的接地处理来削弱电磁干扰,大大提高了无人机的电磁兼容性能。该研究能够提高无人机电力巡线作业的可靠性和安全性,对保证电网和设备的安全具有重要意义。

基于电网行业巡检无人机智能地面监控系统研究

随着电力系统的不断发展,电网的供电规模日益扩大,因此电网的安全性和稳定性对于正常供电至关重要,对于电力系统的供电能力也提出了更高的要求。目前,基于无线定位技术、遥感技术、无线数据传输技术、图像处理技术等多项智能技术的不断发展,无人机已经在多个领域展开了广泛应用。基于无人机体积小、能耗低、易操控的优点,可以将无人机应用在电力输电线路的巡检领域。文中结合了输电线路巡检任务的具体要求,设计并实现了巡检无人机智能地面监控系统,该设计具有很好的应用价值和广阔的应用前景,是实现智能化电力系统的重要组成环节。

输电线路巡检无人机安全距离确定方法研究

为了提高输电线路无人机巡检的可靠性,提出输电线路巡检无人机安全距离确定方法。构建输电线路巡检无人机安全距离信息采集的分布式传感信息识别模型,实现对输电线路巡检无人机安全距离定位,构建输电线路巡检无人机安全距离分布大数据模型,采用大数据多源信息融合和特征参数跟踪识别方法,实现对输电线路巡检无人机安全距离的参数估计,根据数据估计结果,实现输电线路巡检无人机安全距离准确定位。仿真结果表明,采用该方法进行安全距离估计的精度较高,定位准确性较好,提高了对输电线路巡检无人机安全距离的自适应确定能力。

适用于巡检无人机的捷联惯导系统快速对准研究

针对智能巡检无人机微惯性测量组合(MIMU)的在线对准问题展开研究,旨在通过对鲁棒对准算法的设计克服系统/观测模型误差对对准效能的影响。基于条件极值原理设计了一种适用于MIMU在线对准的鲁棒估计算法,首先对MIMU系统动态方程和量测方程中的模型误差进行了量化分析,其次将模型误差引入鲁棒估计算法的设计过程中,通过等价权值矩阵弥补模型误差对估计结果的不良影响。仿真实验表明,所提算法可以有效提高MIMU在线对准的精度和速度,且在出现模型误差时获得比传统鲁棒估计方法更好的对准效能。

一种智能化巡检无人机系统的设计研究

针对现有的无人机石油管道、高压线路巡线系统实时性差、自动化程度低、智能化应用水平有限等问题,研究了无人机视频实时传输与分发技术、线状目标自动跟踪技术、图像智能识别技术等,形成一套基于智能化的巡检无人机系统,通过技术成果的转化和工程化,研制出巡检无人机系统装备,对今后无人机智能化巡检工作有一定成果与探索意义。

电力巡检无人机网络安全风险分析及防护技术

电力巡检无人机的使用极大的提升了电网运检的效率,但无人机所面临的网络安全风险也日趋严峻。电力无人机一旦遭受攻击和劫持,会对国家安全造成极大的威胁。本文通过分析电力巡检无人机所面临的网络安全风险,提出网络安全防护的关键技术和整体防护方案,有效的保障了电力巡检无人机的网络安全。

巡检无人机微纳电子材料与器件击穿故障分析

随着巡检无人机在高压输电线路中的广泛应用,高压强场环境下无人机内部微纳电子材料与器件的击穿故障问题备受关注。通过介绍击穿故障机理,分析归纳了强电场作用下影响微纳电子材料与器件可靠性的主要因素,为后续巡检无人机的设计、制造与应用提供参考。

天然气管道巡检无人机的通信中继研究及应用

无人机对天然气管道进行巡检时,通信链路的通断是影响其实际应用关键因素之一,目前还未有针对管道巡检的成熟通信中继系统。为解决无人机飞行过程中通信问题,提高无人机监管力度,文章分析无人机巡检的通信需求,对多种通信中继方式进行分析评估,利用已有资源,设计出4G、数传电台及北斗短报文结合的三冗余无线通信中继系统。该通信系统扩大了通信覆盖范围,提高无人机在线路上数据回传可靠性及飞行安全性,为后续无人机巡检系统开发提供参考。

基于载波相位差分技术的电力巡检无人机转运平台研究

为了解决固定机巢由于兼容性差且投入成本高,不能有效推广应用,设计了一款无人机转运平台,实现了固定机巢的移动化。本转运平台采用载波相位差分技术定位,设计了导航算法进行路径规划,实现按照预设路线将无人机运送至指定地点,进行巡检作业;设计了无人机柔性归中装置,实现了无人机归中作业。经实验验证设计的无人机转运平台导航误差在±30 cm以内,可以持续运行5 h。

京沪高铁基础设施无人机智能巡检系统关键技术

近年来我国高速铁路建设里程不断增长,传统巡检技术与方式无法满足日益增长的高铁运行安全保障需求。同时,基于无人机的解决方案已在电力、水利及城市监测等领域投入使用并取得较好效果。开展无人机在高速铁路智能巡检应用方面的关键技术研究,提出高速铁路基础设施无人机综合巡检方案,具体包括:基于无人机搭载多类型传感器的无人机巡检系统构成方案,基于深度学习的声屏障异常检测方法、周边环境异常检测方法、铁路桥梁螺栓缺失及锈蚀检测方法、接触网紧固件缺陷检测方法等;基于上述方案的智能巡检系统在京沪高铁多个区段进行试验验证,结果表明:该系统可以有效检测铁路多专业中的多类缺陷,并与现有巡检方法形成互补,从而提升铁路运行安全保障水平,为无人机铁路巡检技术的大范围应用提供参考。

基于深度学习和无人机图像的架空线路缺陷巡检综述

架空输电线路巡检是电网运维工作的一项重要内容,利用无人机进行线路巡视检测已成为运维人员完成电力巡检工作的重要手段。首先,文中概述无人机巡检任务中人机协同作业系统以及无人机智能自主作业系统的架构;其次,分析当前架空输电线路缺陷巡检领域数据集状况以及数据扩增技术;再次,综述基于深度学习的无人机图像缺陷检测典型方法以及评价指标,并对比总结各种方法的优缺点;然后,讨论无人机图像视觉检测方法中图像采集规范、数据集形式、缺陷检测算法专业化应用等对架空线路缺陷的检测效果,指出图像检测指标和类别定义在电力巡检专业化领域中的不足;最后,探讨基于深度学习的无人机图像缺陷巡检的未来发展方向。