当前位置:主页 > 科技论文 > 电气论文 >

无人机电力巡线系统的设计与仿真

发布时间:2018-04-01 19:07

  本文选题:无人机 切入点:电力巡检 出处:《广东工业大学》2017年硕士论文


【摘要】:输电线路部件自身的老化、劣化以及自然环境灾害、外部人为破坏等,均对电网的安全稳定运行提出了严峻的挑战。常规人工电力巡检手段存在低效、不安全、技术难度高等问题。随着无人机技术的发展,多旋翼无人机已经开始应用于电力巡检,但手工操作的无人机巡检的效率和质量依托于无人机操作员的技术水平,还容易出现误操作而出现事故。本文针对电力巡检的应用需求,以四旋翼无人机为载体,根据线路杆塔坐标信息,预设航迹点实现自主飞行,搭载影像采集设备进行航拍巡检,采集杆塔设备缺陷和隐患的影像数据,供巡检人员对电力设备进行故障分析。论文的主要内容如下:⑴开展了巡线系统方案设计,包括系统整体结构及各个功能子系统的实现方法,对主要硬件设备进行选型,搭建了系统的软件开发环境和硬件环境,设定了巡检作业的目标和巡检流程,分析了巡线中的各个技术难点。⑵设计了抗电磁干扰的无人机组合导航方法。为了达到无人机初步定位精度的要求,在差分GPS\INS组合导航的基础上,着重研究提高组合导航的抗电磁干扰能力,详细分析了GPS受高压输电线路电磁干扰的机理,在自适应卡尔曼滤波组合导航的基础上,提出一种根据GPS数据可信度进行加权的自适应卡尔曼滤波导航算法,通过GPS和内部导航系统(INS)的数据偏差幅度反映GPS数据可信度,利用模糊逻辑算法计算加权值,分配GPS在组合导航中的权重,研发出一种结合GPS和INS的模糊组合导航方法,并对导航定位精度和抗电磁干扰能力进行了仿真分析。⑶规划了巡线路径和设计了无人机航点跟踪算法,根据巡检作业的目标,分析了选择最佳巡检拍摄点的原理和方法,计算巡检点的具体坐标,制定了无人机巡检的航线,为了保证无人机能准确的跟踪这些目标点,设计了基于变论域模糊理论的航点跟踪算法,开发了无人机航点跟踪软件,并对航点跟踪效果进行了仿真分析。⑷研究了无人机基于图像识别的自动获取绝缘子图像的方法,包括杆塔的搜索定位方案、绝缘子的识别定位原理和云台的自动控制,并对电力杆塔和绝缘子的定位效果进行了仿真分析。本文设计的无人机自动巡线系统克服了GPS受高压输电线路的电磁干扰,可以保证良好的导航精度,自动获取目标设备的图像信息,具有较高的安全性和可行性,经过仿真验证之后,在试验运行中也获得了初步验证,达到了设计要求和目标。
[Abstract]:The aging, deterioration and natural environment disasters of transmission line components, as well as external man-made damage, all pose a severe challenge to the safe and stable operation of the power grid. With the development of UAV technology, multi-rotor UAV has been applied to electric power inspection, but the efficiency and quality of manual UAV patrol inspection depend on the technical level of UAV operator. According to the application demand of electric power inspection, this paper takes the four-rotor UAV as the carrier, realizes the autonomous flight according to the information of the line tower coordinate, the preset track point, and carries on the aerial photo patrol inspection with the image acquisition equipment. Collecting the image data of the defect and hidden trouble of the pole tower equipment, for the inspector to carry on the fault analysis to the electric power equipment. The main contents of the paper are as follows: 1 carried out the design of the inspection system scheme, Including the overall structure of the system and the realization method of each functional subsystem, the main hardware equipment is selected, the software development environment and hardware environment of the system are built, and the goal and the inspection flow of the patrol operation are set up. In order to meet the requirements of the initial positioning accuracy of UAV, the differential GPS\ INS integrated navigation method is designed based on differential GPS\ INS integrated navigation. Emphasis is placed on improving the anti-electromagnetic interference ability of integrated navigation, and the mechanism of GPS subjected to electromagnetic interference of HV transmission line is analyzed in detail. On the basis of adaptive Kalman filter integrated navigation, An adaptive Kalman filter navigation algorithm weighted by GPS data credibility is proposed, which reflects the reliability of GPS data by the deviation amplitude of GPS and internal navigation system (ins), and calculates the weighted value by using fuzzy logic algorithm. By allocating the weight of GPS in integrated navigation, a fuzzy integrated navigation method combining GPS and INS is developed. The navigation accuracy and the ability to resist EMI are simulated and analyzed. 3. The routing path and the tracking algorithm of UAV are designed. According to the target of patrol and inspection, the principle and method of selecting the best patrol shooting point are analyzed. In order to ensure the UAV can track these target points accurately, a tracking algorithm based on the fuzzy theory of variable theory is designed, and the UAV tracking software is developed. Finally, the simulation analysis of the tracking effect of navigation point is carried out. 4. The method of automatically obtaining insulator image based on image recognition for UAV is studied, including the searching and locating scheme of pole tower, the principle of insulator identification and location, and the automatic control of cloud head. The positioning effect of power tower and insulator is simulated and analyzed. The UAV automatic line patrol system designed in this paper can overcome the electromagnetic interference of GPS by HV transmission line and can guarantee good navigation accuracy. The automatic acquisition of image information of the target equipment has high security and feasibility. After the simulation verification, the preliminary verification is also obtained in the test operation, which meets the design requirements and objectives.
【学位授予单位】:广东工业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:V279;TM755

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 ;美国海军加紧无人机研制[J];电讯技术;2000年02期

2 辛健成;美国海军无人机发展历程[J];机器人技术与应用;2000年05期

3 时兆峰;以色列组建专门的无人机管理部门[J];飞航导弹;2001年10期

4 徐文;俄罗斯的无人机系统——格兰特[J];飞航导弹;2003年07期

5 何一波;各国使用的主要轻型无人机[J];飞航导弹;2003年11期

6 马晓平;系统工程学在无人机研制中的应用[J];航空科学技术;2003年04期

7 柯边;“影子200”战术无人机[J];航天电子对抗;2003年06期

8 温羡峤,李英;从美国无人机的发展来看无人机在未来战争中的应用前景[J];现代防御技术;2003年05期

9 王永寿;日本无人机的研究开发现状与动向[J];飞航导弹;2003年08期

10 袁刚辉;徐志红;;不断壮大的俄罗斯无人机家族[J];现代兵器;2003年02期

相关会议论文 前10条

1 王林;张庆杰;朱华勇;沈林成;;远程异地多无人机系统控制权切换技术研究[A];2009中国控制与决策会议论文集(3)[C];2009年

2 谭健美;张琚;闫娟;;信息无人机系统——无人机发展史上新的里程碑[A];第二届中国航空学会青年科技论坛文集[C];2006年

3 黄爱凤;邓克绪;;民用无人机发展现状及关键技术[A];第九届长三角科技论坛——航空航天科技创新与长三角经济转型发展分论坛论文集[C];2012年

4 刘长亮;;无人机发动机气道开度自适应机构的设计与实现[A];2009年中国智能自动化会议论文集(第三分册)[C];2009年

5 丁霖;;无人机系统人机交互界面浅析[A];探索 创新 交流(第4集)——第四届中国航空学会青年科技论坛文集[C];2010年

6 刘泽坤;吕继淮;;舰载无人机系统的环境适应性[A];人—机—环境系统工程创立20周年纪念大会暨第五届全国人—机—环境系统工程学术会议论文集[C];2001年

7 叶烽;宋祖勋;;无人机系统电磁兼容性测试研究[A];第十四届全国电磁兼容学术会议论文集[C];2004年

8 易当祥;吕国志;沈玲玲;;多级路况下车载无人机疲劳载荷仿真[A];第十二届全国疲劳与断裂学术会议论文集[C];2004年

9 钱正祥;金继才;杨鹭怡;;未来局部战争中反无人机作战对策研究[A];探索创新交流--中国航空学会青年科技论坛文集[C];2004年

10 高鹏骐;晏磊;赵红颖;何定洲;;无人机遥感控制平台的设计与实现[A];第十五届全国遥感技术学术交流会论文摘要集[C];2005年

相关重要报纸文章 前10条

1 洪山;法国、德国和西班牙签约共同研发三国无人机系统[N];中国航空报;2007年

2 崔玺康;对抗无人机所面临的新挑战[N];中国航空报;2007年

3 林英;无人机将进入现代化农业领域[N];光明日报;2007年

4 本报记者 陈永杰 马佳;中国无人机亮相:战争“零伤亡”将实现[N];北京科技报;2008年

5 祖茜枫;“综合者”:携带小导弹的小无人机[N];中国国防报;2008年

6 王磊;印度期望打造强大无人机部队[N];学习时报;2009年

7 李荔;无人机“俯瞰”黄河灾情[N];北京科技报;2011年

8 本报记者 宋斌斌;我国无人机应用高端化趋势明显[N];中国工业报;2011年

9 吴飞;反恐十年无人机扶摇直上[N];中国航空报;2011年

10 司古;美无人机遭神秘病毒入侵[N];国防时报;2011年

相关博士学位论文 前10条

1 刘洋;动态环境中的无人机路径规划研究[D];西北工业大学;2015年

2 高九州;无人机自主着陆控制[D];中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所);2016年

3 杨永明;无人机遥感系统数据获取与处理关键技术研究[D];昆明理工大学;2016年

4 孙小雷;基于多阶段航迹预测的无人机任务规划方法研究[D];哈尔滨工业大学;2015年

5 张艳超;农田信息低空遥感中图像采集与处理的关键技术研究[D];浙江大学;2016年

6 王刚;一种螺旋桨动力配平的小型电动无尾无人机研究[D];西北工业大学;2016年

7 张潮;神经智能控制在小型快递无人机系统中的研究与应用[D];北京科技大学;2017年

8 李辰;面向四旋翼无人机的非线性控制方法与实现[D];浙江大学;2017年

9 徐博;植保无人机航线规划方法研究[D];中国农业大学;2017年

10 王国芳;专家知识辅助的强化学习研究及其在无人机路径规划中的应用[D];浙江大学;2017年

相关硕士学位论文 前10条

1 赵敏;分布式多类型无人机协同任务分配研究及仿真[D];南京理工大学;2009年

2 刘志花;无人机故障预测与健康管理技术研究[D];北京化工大学;2010年

3 刘爱兵;可变形无人机设计[D];南京航空航天大学;2009年

4 易姝姝;无人机飞行场景及数据的可视化仿真与实现[D];电子科技大学;2010年

5 张佳璐;无人机项目综合评价研究[D];北京邮电大学;2011年

6 赵志鸿;某型无人机双发火箭助推发射动力学建模与仿真研究[D];南京理工大学;2007年

7 李建华;某无人机发射系统技术研究[D];南京理工大学;2008年

8 戴世通;无人机飞行可视化仿真系统设计[D];西安理工大学;2008年

9 曹攀峰;敌对与非敌对环境下无人机群的协同搜索路径与策略研究[D];复旦大学;2010年

10 张锡宪;无人机测控中数据传输系统设计与实现[D];电子科技大学;2009年



本文编号:1696886

资料下载
论文发表

本文链接:https://www.wllwen.com/kejilunwen/dianlidianqilunwen/1696886.html


Copyright(c)文论论文网All Rights Reserved | 网站地图 |

版权申明:资料由用户3a235***提供,本站仅收录摘要或目录,作者需要删除请E-mail邮箱bigeng88@qq.com