基于三維gis的無人機(jī)電力線路巡檢控制系統(tǒng)及方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種基于三維GIS的無人機(jī)電力線路巡檢控制系統(tǒng)及方法，該系統(tǒng)包括無人機(jī)、車載地面終端和地面站系統(tǒng)，所述地面站系統(tǒng)上設(shè)有數(shù)據(jù)收發(fā)模塊、編碼模塊、解碼模塊、三維GIS系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫，該方法包括以下步驟：1、地面站系統(tǒng)通過三維GIS系統(tǒng)進(jìn)行巡檢區(qū)域航線規(guī)劃，得到規(guī)劃好的三維飛行航線；2、地面站系統(tǒng)將封裝成通訊報(bào)文形式的三維飛行航線上傳至無人機(jī)；3、無人機(jī)根據(jù)接收到的三維飛行航線進(jìn)行實(shí)時(shí)飛行及航拍；4、在實(shí)時(shí)飛行及航拍過程中，無人機(jī)將封裝成通訊報(bào)文形式的航跡數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)下發(fā)至地面站系統(tǒng)。該系統(tǒng)及方法有利于提高航線規(guī)劃精度，準(zhǔn)確還原巡檢現(xiàn)場(chǎng)。
【專利說明】基于三維GIS的無人機(jī)電力線路巡檢控制系統(tǒng)及方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電網(wǎng)無人機(jī)巡檢【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種基于三維GIS的無人機(jī)電力線路巡檢控制系統(tǒng)及方法。

【背景技術(shù)】
[0002]無人機(jī)地面站系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)整個(gè)無人機(jī)地面部分所有工作的管控功能，其中包括了飛行前的航線規(guī)劃以及發(fā)送、無人機(jī)與地面站實(shí)時(shí)通訊、當(dāng)前飛行軌跡與飛行姿態(tài)信息展示、飛行設(shè)備的運(yùn)行數(shù)據(jù)展示、歷史飛行數(shù)據(jù)的管理與展示等。
[0003]現(xiàn)有的無人機(jī)巡檢系統(tǒng)采用二維GIS結(jié)合串口通訊的方式進(jìn)行巡檢作業(yè)管理。首先通過二維GIS上展示的桿塔設(shè)備分布范圍進(jìn)行巡檢飛行區(qū)域和航點(diǎn)劃分。其次針對(duì)飛行線路進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)勘測(cè)，對(duì)現(xiàn)有的航線進(jìn)行修正。最后將規(guī)劃完畢的航線上傳至無人機(jī)上。無人機(jī)根據(jù)規(guī)劃后的航線進(jìn)行飛行和航拍。無人機(jī)在實(shí)時(shí)飛行過程中通過串口通訊技術(shù)將航跡實(shí)時(shí)傳回地面站。地面站解析通訊報(bào)文在二維GIS地圖上進(jìn)行航跡的標(biāo)繪。
[0004]現(xiàn)有的無人機(jī)巡檢采用以二維GIS平臺(tái)為展示載體，串口通訊為通訊手段進(jìn)行無人機(jī)巡檢作業(yè)管理控制。在巡檢工作中存在地理數(shù)據(jù)不夠精確，不能完美還原現(xiàn)場(chǎng)的問題。傳統(tǒng)的二維GIS展示的以多個(gè)展示圖層如影像圖、高程圖等疊加的形式對(duì)作業(yè)地點(diǎn)進(jìn)行描述，對(duì)飛行航線設(shè)置、現(xiàn)場(chǎng)地理環(huán)境了解等現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)所需數(shù)據(jù)不夠精確。對(duì)應(yīng)桿塔設(shè)備的展示方面值能顯示桿塔位置，對(duì)應(yīng)外觀等因素則無從下手。所以無人機(jī)起飛前的籌備工作都必須在圖上作業(yè)后進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)勘測(cè)的基礎(chǔ)上進(jìn)行開展。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種基于三維GIS的無人機(jī)電力線路巡檢控制系統(tǒng)及方法，該系統(tǒng)及方法有利于提高航線規(guī)劃精度，準(zhǔn)確還原巡檢現(xiàn)場(chǎng)。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是:一種基于三維GIS的無人機(jī)電力線路巡檢控制系統(tǒng)，包括無人機(jī)、車載地面終端和地面站系統(tǒng)，所述無人機(jī)上設(shè)有用于接收三維飛行航線、控制指令以及發(fā)送航跡數(shù)據(jù)的機(jī)載電臺(tái)，所述車載地面終端上設(shè)有用于向無人機(jī)轉(zhuǎn)發(fā)三維飛行航線、控制指令以及向地面站系統(tǒng)轉(zhuǎn)發(fā)航跡數(shù)據(jù)的車載電臺(tái)，所述地面站系統(tǒng)上設(shè)有數(shù)據(jù)收發(fā)模塊、編碼模塊、解碼模塊、三維GIS系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫，所述數(shù)據(jù)收發(fā)模塊用于向無人機(jī)發(fā)送三維飛行航線或控制指令，以及接收無人機(jī)發(fā)送的航跡數(shù)據(jù)，所述編碼模塊用于將向無人機(jī)發(fā)送的三維飛行航線或控制指令編碼為通訊報(bào)文，所述解碼模塊用于從無人機(jī)發(fā)送的通訊報(bào)文中解析出航跡數(shù)據(jù)，所述三維GIS系統(tǒng)用于進(jìn)行巡檢區(qū)域航線規(guī)劃以及展示航跡數(shù)據(jù)，所述數(shù)據(jù)庫用于保存三維飛行航線、航跡數(shù)據(jù)以及向數(shù)據(jù)收發(fā)模塊提供三維飛行航線。
[0007]本發(fā)明還提供一種基于三維GIS的無人機(jī)電力線路巡檢控制方法，包括以下步驟:
步驟S1:地面站系統(tǒng)通過三維GIS系統(tǒng)進(jìn)行巡檢區(qū)域航線規(guī)劃，得到規(guī)劃好的三維飛行航線；
步驟S2:地面站系統(tǒng)將封裝成通訊報(bào)文形式的三維飛行航線上傳至無人機(jī)；
步驟S3:無人機(jī)根據(jù)接收到的三維飛行航線進(jìn)行實(shí)時(shí)飛行及航拍；
步驟S4:在實(shí)時(shí)飛行及航拍過程中，無人機(jī)將封裝成通訊報(bào)文形式的航跡數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)下發(fā)至地面站系統(tǒng)。
[0008]進(jìn)一步的，步驟S2中，地面站系統(tǒng)通過數(shù)據(jù)收發(fā)模塊將三維飛行航線發(fā)送至編碼模塊，編碼模塊根據(jù)通訊協(xié)議將三維飛行航線封裝成通訊報(bào)文，并發(fā)送給車載地面終端的車載電臺(tái)，車載電臺(tái)將通訊報(bào)文經(jīng)中繼電臺(tái)發(fā)送至無人機(jī)的機(jī)載電臺(tái)，機(jī)載電臺(tái)將通訊報(bào)文發(fā)送至無人機(jī)的飛控系統(tǒng)。
[0009]進(jìn)一步的，步驟S4中，無人機(jī)通過機(jī)載電臺(tái)將通訊報(bào)文實(shí)時(shí)下發(fā)至中繼電臺(tái)，中繼電臺(tái)再下發(fā)至車載地面終端的車載電臺(tái)，車載電臺(tái)將接收到的通訊報(bào)文發(fā)送至地面站系統(tǒng)，地面站系統(tǒng)的解碼模塊從通訊報(bào)文中解析出航跡數(shù)據(jù)，在數(shù)據(jù)庫中進(jìn)行保存并通過三維GIS系統(tǒng)進(jìn)行展示。
[0010]進(jìn)一步的，當(dāng)?shù)孛嬲鞠到y(tǒng)要向無人機(jī)發(fā)送控制指令時(shí)，地面站系統(tǒng)通過數(shù)據(jù)收發(fā)模塊將控制指令發(fā)送至編碼模塊，編碼模塊根據(jù)通訊協(xié)議將控制指令封裝成通訊報(bào)文，并發(fā)送給車載地面終端的車載電臺(tái)，車載電臺(tái)將通訊報(bào)文經(jīng)中繼電臺(tái)發(fā)送至無人機(jī)的機(jī)載電臺(tái)，機(jī)載電臺(tái)將通訊報(bào)文發(fā)送至無人機(jī)的飛控系統(tǒng)。
[0011]本發(fā)明的有益效果是以三維GIS平臺(tái)作為航線規(guī)劃和航跡展示的平臺(tái)，可以減少整個(gè)巡檢工作前期與后期的工作量，提高航線規(guī)劃精度，準(zhǔn)確還原巡檢現(xiàn)場(chǎng)的場(chǎng)景。同時(shí)，在無人機(jī)飛行時(shí)真實(shí)直觀的展示整個(gè)飛行過程，加強(qiáng)無人機(jī)飛行時(shí)的安全指數(shù)，減輕無人機(jī)飛行的風(fēng)險(xiǎn)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1是本發(fā)明實(shí)施例中的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0013]下面結(jié)合附圖及具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
[0014]本發(fā)明基于三維GIS的無人機(jī)電力線路巡檢控制系統(tǒng)，如圖1所示，包括無人機(jī)、車載地面終端和地面站系統(tǒng)，所述無人機(jī)上設(shè)有用于接收三維飛行航線、控制指令以及發(fā)送航跡數(shù)據(jù)的機(jī)載電臺(tái)，所述車載地面終端上設(shè)有用于向無人機(jī)轉(zhuǎn)發(fā)三維飛行航線、控制指令以及向地面站系統(tǒng)轉(zhuǎn)發(fā)航跡數(shù)據(jù)的車載電臺(tái)，所述地面站系統(tǒng)上設(shè)有數(shù)據(jù)收發(fā)模塊、編碼模塊、解碼模塊、三維GIS系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫，所述數(shù)據(jù)收發(fā)模塊用于向無人機(jī)發(fā)送三維飛行航線或控制指令，以及接收無人機(jī)發(fā)送的航跡數(shù)據(jù)，所述編碼模塊用于將向無人機(jī)發(fā)送的三維飛行航線或控制指令編碼為通訊報(bào)文，所述解碼模塊用于從無人機(jī)發(fā)送的通訊報(bào)文中解析出航跡數(shù)據(jù)，所述三維GIS系統(tǒng)用于進(jìn)行巡檢區(qū)域航線規(guī)劃以及展示航跡數(shù)據(jù)，所述數(shù)據(jù)庫用于保存三維飛行航線、航跡數(shù)據(jù)以及向數(shù)據(jù)收發(fā)模塊提供三維飛行航線。
[0015]本發(fā)明還提供了對(duì)應(yīng)于上述系統(tǒng)的無人機(jī)電力線路巡檢控制方法，該方法包括以下步驟:
步驟S1:地面站系統(tǒng)通過三維GIS系統(tǒng)進(jìn)行巡檢區(qū)域航線規(guī)劃，得到規(guī)劃好的三維飛行航線。三維GIS系統(tǒng)結(jié)合了電力設(shè)備地理數(shù)據(jù)，能夠真實(shí)還原巡檢區(qū)域場(chǎng)景并且根據(jù)規(guī)劃的航點(diǎn)位置進(jìn)行飛行航線的驗(yàn)證，保證了無人機(jī)飛行安全。
[0016]步驟S2:地面站系統(tǒng)將封裝成通訊報(bào)文形式的三維飛行航線上傳至無人機(jī)。具體地，地面站系統(tǒng)通過數(shù)據(jù)收發(fā)模塊將三維飛行航線發(fā)送至編碼模塊，編碼模塊根據(jù)通訊協(xié)議將三維飛行航線封裝成通訊報(bào)文，并發(fā)送給車載地面終端的車載電臺(tái)，車載電臺(tái)將通訊報(bào)文經(jīng)中繼電臺(tái)發(fā)送至無人機(jī)的機(jī)載電臺(tái)，機(jī)載電臺(tái)將通訊報(bào)文發(fā)送至無人機(jī)的飛控系統(tǒng)。
[0017]步驟S3:無人機(jī)根據(jù)接收到的三維飛行航線進(jìn)行實(shí)時(shí)飛行及航拍。
[0018]步驟S4:在實(shí)時(shí)飛行及航拍過程中，無人機(jī)將封裝成通訊報(bào)文形式的航跡數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)下發(fā)至地面站系統(tǒng)。具體地，無人機(jī)通過機(jī)載電臺(tái)將通訊報(bào)文實(shí)時(shí)下發(fā)至中繼電臺(tái)，中繼電臺(tái)再下發(fā)至車載地面終端的車載電臺(tái)，車載電臺(tái)將接收到的通訊報(bào)文發(fā)送至地面站系統(tǒng)，地面站系統(tǒng)的解碼模塊從通訊報(bào)文中解析出航跡數(shù)據(jù)，在數(shù)據(jù)庫中進(jìn)行保存并通過三維GIS系統(tǒng)進(jìn)行展示。
[0019]當(dāng)?shù)孛嬲鞠到y(tǒng)要向無人機(jī)發(fā)送控制指令時(shí)，地面站系統(tǒng)通過數(shù)據(jù)收發(fā)模塊將控制指令發(fā)送至編碼模塊，編碼模塊根據(jù)通訊協(xié)議將控制指令封裝成通訊報(bào)文，并發(fā)送給車載地面終端的車載電臺(tái)，車載電臺(tái)將通訊報(bào)文經(jīng)中繼電臺(tái)發(fā)送至無人機(jī)的機(jī)載電臺(tái)，機(jī)載電臺(tái)將通訊報(bào)文發(fā)送至無人機(jī)的飛控系統(tǒng)。
[0020]以上是本發(fā)明的較佳實(shí)施例，凡依本發(fā)明技術(shù)方案所作的改變，所產(chǎn)生的功能作用未超出本發(fā)明技術(shù)方案的范圍時(shí)，均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種基于三維GIS的無人機(jī)電力線路巡檢控制系統(tǒng)，其特征在于，包括無人機(jī)、車載地面終端和地面站系統(tǒng)，所述無人機(jī)上設(shè)有用于接收三維飛行航線、控制指令以及發(fā)送航跡數(shù)據(jù)的機(jī)載電臺(tái)，所述車載地面終端上設(shè)有用于向無人機(jī)轉(zhuǎn)發(fā)三維飛行航線、控制指令以及向地面站系統(tǒng)轉(zhuǎn)發(fā)航跡數(shù)據(jù)的車載電臺(tái)，所述地面站系統(tǒng)上設(shè)有數(shù)據(jù)收發(fā)模塊、編碼模塊、解碼模塊、三維GIS系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫，所述數(shù)據(jù)收發(fā)模塊用于向無人機(jī)發(fā)送三維飛行航線或控制指令，以及接收無人機(jī)發(fā)送的航跡數(shù)據(jù)，所述編碼模塊用于將向無人機(jī)發(fā)送的三維飛行航線或控制指令編碼為通訊報(bào)文，所述解碼模塊用于從無人機(jī)發(fā)送的通訊報(bào)文中解析出航跡數(shù)據(jù)，所述三維GIS系統(tǒng)用于進(jìn)行巡檢區(qū)域航線規(guī)劃以及展示航跡數(shù)據(jù)，所述數(shù)據(jù)庫用于保存三維飛行航線、航跡數(shù)據(jù)以及向數(shù)據(jù)收發(fā)模塊提供三維飛行航線。
2.一種基于三維GIS的無人機(jī)電力線路巡檢控制方法，其特征在于，包括以下步驟: 步驟S1:地面站系統(tǒng)通過三維GIS系統(tǒng)進(jìn)行巡檢區(qū)域航線規(guī)劃，得到規(guī)劃好的三維飛行航線； 步驟S2:地面站系統(tǒng)將封裝成通訊報(bào)文形式的三維飛行航線上傳至無人機(jī)； 步驟S3:無人機(jī)根據(jù)接收到的三維飛行航線進(jìn)行實(shí)時(shí)飛行及航拍； 步驟S4:在實(shí)時(shí)飛行及航拍過程中，無人機(jī)將封裝成通訊報(bào)文形式的航跡數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)下發(fā)至地面站系統(tǒng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于三維GIS的無人機(jī)電力線路巡檢控制方法，其特征在于，步驟S2中，地面站系統(tǒng)通過數(shù)據(jù)收發(fā)模塊將三維飛行航線發(fā)送至編碼模塊，編碼模塊根據(jù)通訊協(xié)議將三維飛行航線封裝成通訊報(bào)文，并發(fā)送給車載地面終端的車載電臺(tái)，車載電臺(tái)將通訊報(bào)文經(jīng)中繼電臺(tái)發(fā)送至無人機(jī)的機(jī)載電臺(tái)，機(jī)載電臺(tái)將通訊報(bào)文發(fā)送至無人機(jī)的飛控系統(tǒng)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于三維GIS的無人機(jī)電力線路巡檢控制方法，其特征在于，步驟S4中，無人機(jī)通過機(jī)載電臺(tái)將通訊報(bào)文實(shí)時(shí)下發(fā)至中繼電臺(tái)，中繼電臺(tái)再下發(fā)至車載地面終端的車載電臺(tái)，車載電臺(tái)將接收到的通訊報(bào)文發(fā)送至地面站系統(tǒng)，地面站系統(tǒng)的解碼模塊從通訊報(bào)文中解析出航跡數(shù)據(jù)，在數(shù)據(jù)庫中進(jìn)行保存并通過三維GIS系統(tǒng)進(jìn)行展示。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于三維GIS的無人機(jī)電力線路巡檢控制方法，其特征在于，當(dāng)?shù)孛嬲鞠到y(tǒng)要向無人機(jī)發(fā)送控制指令時(shí)，地面站系統(tǒng)通過數(shù)據(jù)收發(fā)模塊將控制指令發(fā)送至編碼模塊，編碼模塊根據(jù)通訊協(xié)議將控制指令封裝成通訊報(bào)文，并發(fā)送給車載地面終端的車載電臺(tái)，車載電臺(tái)將通訊報(bào)文經(jīng)中繼電臺(tái)發(fā)送至無人機(jī)的機(jī)載電臺(tái)，機(jī)載電臺(tái)將通訊報(bào)文發(fā)送至無人機(jī)的飛控系統(tǒng)。
【文檔編號(hào)】G05D1/10GK104076820SQ201410343743
【公開日】2014年10月1日 申請(qǐng)日期:2014年7月19日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月19日
【發(fā)明者】林韓, 詹仁俊, 湯明文, 戴禮豪, 林朝輝, 王力群, 張貞純 申請(qǐng)人:國(guó)家電網(wǎng)公司, 國(guó)網(wǎng)福建省電力有限公司, 國(guó)網(wǎng)福建省電力有限公司福州供電公司, 廈門億力吉奧信息科技有限公司, 福州振源科技開發(fā)有限公司