四旋翼飞行器在电力巡检中制导和视觉故障定位的研究

发布时间：2020-09-17 19:20

　　近几年是无人机爆发火热的几年,有人说2019是无人机元年,国家也为此制定了相应的试行法律法规。各个无人机企业无论是国企还是民企都在大力发展无人机在各个行业的应用,在电力巡检这种环境十分严苛的工况下要使无人机达到我们预期的目的进行无人化自主化的巡检对飞行控制系统的智能化和集成化以及无人机的硬件要求是十分高的。基于此,本课题研究面向输电线电力巡检的四旋翼无人机,针对飞行器在野外环境对输电线巡检的特殊要求,在四旋翼姿态解算算法与导航算法以及基于图像识别的故障定位系统进行了深入的研究。文章首先介绍了四旋翼飞行器的飞行原理,分析了无人机在电力巡检中的关键技术和整个无人机的构成,包括传感器的选择、动力系统、导航系统的构建并搭建了四旋翼飞行器的动力学数学模型。根据建立的数学模型又建立了飞行器的机体坐标系和导航坐标系,分析了现有的四旋翼的姿态解算算法,并针对互补滤波姿态解算算法固有的缺陷提出一种基于模糊控制的改进互补滤波姿态解算算法,通过搭建四旋翼飞行器实验平台验证了改进的算法的有效性。针对GPS定位精度不够和本课题中对飞行器定位精度的需求,设计GPS/SINS惯性导航系统,实现了对飞行器在导航系下位置和速度的精确估计,并通过Matlab仿真证明了滤波后的数据更加接近真实数据。最后设计了一种基于图像识别的辅助导航系统和输电线故障定位系统,用搭建的无人机实验在模拟实验场景进行初步实验,达到了初步预期目标。
【学位单位】：东北石油大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TM75
【部分图文】：

输电线,绝缘子,防震锤,部件

东北石油大学硕士研究生学位论文采用 2.4G 无线通讯。未来伴随着 5G 的发展，无人机利用 5G 来进行千里之外即可操作无人机[17]。作业内容的分类及无人机的选取内容的分类来讲，输电线路无人机的检测主要分为线路检测和塔杆检测，其中线的重点，塔杆检测需要维护人员操纵无人机飞到塔杆需要检测的地方肉眼来判断是否存在故障。路检测又主要分为线路障碍和线路故障，线路障碍包括输电线上是否悬挂物，超高树木等线路的异常状况；线路故障则主要包括输电线脱 2-2 所示。由于输电线的塔杆跨距较大，并且输电线分布稀疏且范围些特点就要求无人机在巡检的时候需要有一个较快的巡检速度，能够的时候巡航时间要足够长[18]。

遗留物

线路杆塔部件检测包括绝缘子、金具、防震锤、线夹等部件检测，绝缘子长期裸户外，风吹雨打雷闪等造成绝缘子自爆、破损、闪络痕迹。如图 2-3 所示就出现了完毕之后工具遗留的情况。图 2-4 是一种较为常见的故障隐患，螺栓螺母的松动。故障隐患就要求无人机当在空中作业时飞行的比较稳定，飞行定位准确才能清晰的来[19]。

螺帽,螺栓,绝缘子,故障隐患

【参考文献】