CN107544531B - 线路巡检方法、装置及无人机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及线路巡检技术领域，提供一种线路巡检方法、装置及无人机，无人机与地面控制站无线通信连接，无人机搭载有吊舱，吊舱搭载有摄像装置。所述方法包括：获取地面控制站发送的待巡线路，其中，待巡线路包括多条连续的目标路径；当接收到地面控制站发送的巡线指令时，根据待巡线路信息和当前时刻无人机的飞行位置，在待巡目标路径上确定当前时刻吊舱的视场点；根据当前时刻吊舱的视场点，调整吊舱的偏转角度，以使待巡目标路径连续的出现在摄像装置的视场中心。与现有技术相比，本发明提供的线路巡检方法，可以自动调整吊舱的偏转角度来改变巡查的视场范围，且整个过程无需人为介入。

Description

线路巡检方法、装置及无人机

技术领域

本发明涉及线路巡检技术领域，具体而言，涉及一种线路巡检方法、装置及无人机。

背景技术

线路巡检是高压电线、道路、石油管道等线路维护的重要基础。传统的巡检方式主要通过维护人员依靠地面交通工具或徒步行走对线路设施进行巡查。这种巡检方式易受人为因素、地形因素和天气因素等影响，尤其是对高压电线的巡检会危及到巡线工人的生命安全，总的来说，这种巡查方式人力成本高、工作效率低。

近年来，随着无人机的发展出现了利用无人机搭载传感器终端对线路进行高空俯视巡检的方式。这种巡检方式可以代替人工巡线，从而显著降低了人员劳动强度。但是，大部分无人机巡检方式都是通过无人机搭载相机对作业区域进行航拍，相机的固定安装限制了巡查的视场范围。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种线路巡检方法、装置及无人机，用以改善上述问题。

为了实现上述目的，本发明实施例采用的技术方案如下：

第一方面，本发明实施例提供了一种线路巡检方法，应用于无人机，无人机与地面控制站无线通信连接，无人机搭载有吊舱，吊舱搭载有摄像装置，所述方法包括：获取地面控制站发送的待巡线路，其中，待巡线路包括多条连续的目标路径；当接收到地面控制站发送的巡线指令时，根据待巡线路信息和当前时刻无人机的飞行位置，在待巡目标路径上确定当前时刻吊舱的视场点；根据当前时刻吊舱的视场点，调整吊舱的偏转角度，以使待巡目标路径连续的出现在所述摄像装置的视场中心。

第二方面，本发明实施例还提供了一种线路巡检装置，应用于无人机，无人机与地面控制站无线通信连接，无人机搭载有吊舱，吊舱搭载有摄像装置，所述线路巡检装置包括待巡线路获取模块、视场点确定模块及吊舱调整模块。其中待巡线路获取模块用于获取地面控制站发送的待巡线路，其中，待巡线路包括多条连续的目标路径；视场点确定模块，用于当接收到地面控制站发送的巡线指令时，根据待巡线路信息和当前时刻无人机的飞行位置，在待巡目标路径上确定当前时刻吊舱的视场点；吊舱调整模块，用于根据当前时刻吊舱的视场点，调整吊舱的偏转角度，以使待巡目标路径连续的出现在所述摄像装置的视场中心。

第三方面，本发明实施例还提供了一种无人机，所述无人机与地面控制站通信连接，无人机搭载有吊舱，吊舱搭载有摄像装置，无人机还包括存储器；处理器，所述处理器与所述吊舱通信连接；以及线路巡检装置，所述线路巡检装置安装于所述存储器中并包括一个或多个由所述处理器执行的软件功能模组。所述线路巡检装置包括待巡线路获取模块、视场点确定模块及吊舱调整模块。其中待巡线路获取模块用于获取地面控制站发送的待巡线路，其中，待巡线路包括多条连续的目标路径；视场点确定模块，用于当接收到地面控制站发送的巡线指令时，根据待巡线路信息和当前时刻无人机的飞行位置，在待巡目标路径上确定当前时刻吊舱的视场点；吊舱调整模块，用于根据当前时刻吊舱的视场点，调整吊舱的偏转角度，以使待巡目标路径连续的出现在所述摄像装置的视场中心。

相对现有技术，本发明实施例提供的一种线路巡检方法、装置及无人机，预先通过地面控制站向无人机导入包括多条连续的目标路径的待巡线路；在无人机巡线过程中，首先根据待巡线路信息和当前时刻无人机的飞行位置，在待巡目标路径上确定当前时刻吊舱的视场点；然后，根据当前时刻吊舱的视场点，自动调整吊舱的偏转角度，以使待巡目标路径连续的出现在所述摄像装置的视场中心。与现有技术相比，本发明提供的线路巡检方法，可以自动调整吊舱的偏转角度来改变巡查的视场范围，且整个过程无需人为介入，可以保证线路巡检工作高效、精准地完成，具有良好的实用性。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1示出了本发明实施例提供的线路巡检***的方框示意图。

图2为图1示出的无人机的方框示意图。

图3示出了本发明实施例提供的线路巡检方法流程图。

图4为图3示出的步骤S102的子步骤流程图。

图5为图4示出的子步骤S1023的子步骤流程图。

图6为图4示出的子步骤S1024的子步骤流程图。

图7为图4示出的子步骤S1025的子步骤流程图。

图8示出了利用步骤S102确定视场点的示意图。

图9为图3示出的步骤S103的子步骤流程图。

图10示出了本发明实施例提供的线路巡检装置的方框示意图。

图标：100-线路巡检***；110-无人机；111-存储器；112-存储控制器；113-处理器；114-外设接口；115-图传装置；116-吊舱；117-摄像装置；120-地面控制站；130-网络；140-地面图传接收设备；200-线路巡检装置；210-待巡线路获取模块；220-视场点确定模块；230-吊舱调整模块。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

请参照图1，图1示出了本发明实施例提供的线路巡检***100的方框示意图。线路巡检***100包括至少一个无人机110及地面控制站120，无人机110可通过网络130与地面控制站120进行通信，以实现无人机110与地面控制站120之间的数据通信与交互。

请参照图2，图2为图1示出的无人机110的方框示意图。无人机110可以是，但不限于固定翼无人机、无人直升机和多旋翼无人机、伞翼无人机、扑翼无人机和无人飞船等等，在本发明实施例中，无人机110为电动复合翼无人机。所述无人机110包括自动驾驶仪，自动驾驶仪上设置有线路巡检装置200、存储器111、存储控制器112、处理器113及外设接口114。同时，无人机110上搭载有与自动驾驶仪通信连接的吊舱116，吊舱116上搭载有摄像装置117和图传装置115。

所述存储器111、存储控制器112、处理器113、外设接口114、图传装置115、吊舱116及摄像装置117各元件相互之间直接或间接地电性连接，以实现数据的传输或交互。例如，这些元件相互之间可通过一条或多条通讯总线或信号线实现电性连接。所述线路巡检装置200包括至少一个可以软件或固件(firmware)的形式存储于所述存储器111中或固化在所述无人机110的操作***(operating system，OS)中的软件功能模块。所述处理器113用于执行存储器111中存储的可执行模块，例如所述线路巡检装置200包括的软件功能模块或计算机程序。

其中，存储器111可以是，但不限于，随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)，只读存储器(Read Only Memory，ROM)，可编程只读存储器(Programmable Read-OnlyMemory，PROM)，可擦除只读存储器(Erasable Programmable Read-Only Memory，EPROM)，电可擦除只读存储器(Electric Erasable Programmable Read-Only Memory，EEPROM)等。其中，存储器111用于存储程序，所述处理器113在接收到执行指令后，执行所述程序。

处理器113可以是一种集成电路芯片，具有信号处理能力。上述的处理器113可以是通用处理器，包括中央处理器(Central Processing Unit，CPU)、网络处理器(NetworkProcessor，NP)、语音处理器以及视频处理器等；还可以是数字信号处理器、专用集成电路、现场可编程门阵列或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。可以实现或者执行本发明实施例中的公开的各方法、步骤及逻辑框图。通用处理器可以是微处理器或者该处理器113也可以是任何常规的处理器等。

外设接口114用于将各种输入/输出装置耦合至处理器113以及存储器111。在一些实施例中，外设接口114、处理器113以及存储控制器112可以在单个芯片中实现。在其他一些实例中，他们可以分别由独立的芯片实现。

图传装置115用于在无人机110线路巡检过程中，在处理器113的控制下将摄像装置117实时采集的待巡线路的影像数据发送至地面控制站120。图传装置115可以通过HDMI(High Definition Multimedia Interface，高清晰度多媒体接口)与吊舱116电连接，图传装置115可以支持20KM左右的传输距离。

吊舱116搭载于无人机110上，且与自动驾驶仪通过485串口进行通信，可以使用12V电源进行供电。吊舱116用于在无人机110线路巡检过程中，通过所搭载的摄像装置117实时采集待巡线路的影像数据，并通过图传装置115将该影像数据传输到地面控制站120，供地面操作人员对待巡线路的线路状况进行实时分析。在本发明实施例中，吊舱116可以是两轴两框架光电吊舱。

摄像装置117搭载于吊舱116上，用于在无人机110线路巡检过程中，实时采集的待巡线路的影像数据。在本发明实施例中，摄像装置117可以是索尼相机，相应的自动驾驶仪的485串口设置为索尼相机协议。

在本发明实施例中，地面控制站120与自动驾驶仪可以通过数传电台进行无线通信，数传电台可以支持至少20KM的传输距离。地面控制站120用于接收无人机110传输的待巡线路的影像数据，并发送工作指令至无人机110，以使得无人机110执行相应的工作。在本发明实施例中，地面控制站120可以包括地面图传接收设备140，地面图传接收设备140与无人机110的图传装置115通信连接，用于接收无人机110传输的待巡线路的影像数据。

作为一种实施方式，地面控制站120还可以设定吊舱116相对于无人机110的安装位置和安装角度。

需要说明的是，地面控制站120和地面图传接收设备140可以是一个整体的设备，也可以是两个独立的设备，若是两个独立的设备，则地面控制站120和地面图传接收设备140连接。

第一实施例

请参照图3，图3示出了本发明实施例提供的线路巡检方法流程图。线路巡检方法包括以下步骤：

步骤S101，获取地面控制站发送的待巡线路，其中，待巡线路包括多条连续的目标路径。

在本发明实施例中，待巡线路可以是，但不限于电力线路、道路、河道等线路。待巡线路包括多条连续的目标路径，每条目标路径由若干个线路点组成，每个线路点均包括序号、纬度、经度和高度信息。

作为一种实施方式，可以预先将构成待巡线路的所有线路点信息写入文本，地面控制站120只需读取该文本即可获取到待巡线路的信息。地面控制站120获取到待巡线路之后，可以根据待巡线路生成无人机110的巡线飞行计划，该巡线飞行计划包括多条飞行航线。巡线飞行计划可以通过设定飞行航线的高度、飞行航线的条数、飞行航线与待巡线路的偏移距离等属性生成，例如，N边航线必须有N个航点与一个线路点对应，其中，N表示航线的条数，且N＝2n(n＝1,2,3……)。

在本发明实施例中，地面控制站120根据待巡线路生成无人机110的巡线飞行计划之后，地面控制站120会将待巡线路和巡线飞行计划发送至无人机110的处理器113。

步骤S102，当接收到地面控制站发送的巡线指令时，根据待巡线路信息和当前时刻无人机的飞行位置，在待巡目标路径上确定当前时刻吊舱的视场点。

在本发明实施例中，无人机110的处理器113接收到地面控制站120发送的待巡线路和巡线飞行计划之后，处理器113控制无人机110按照巡线飞行计划开始飞行。当接收到地面控制站120发送的巡线指令时，无人机110开始巡线，也可以在无人机110上设置一个触发模块，该触发模块用于触发无人机110开始巡线，在此不作限定。

在本发明实施例中，无人机110沿着计划的飞行航线飞行，当接收到地面控制站120发送的巡线指令时，吊舱116将自动搜索离无人机110所在的飞行航线最近的目标路径作为初始目标路径，并将无人机110所在位置与初始目标路径的垂点作为初始视场点，无人机110开始巡线。在巡线过程中，当前时刻吊舱116的视场点的位置，由处理器113根据待巡线路信息和当前时刻无人机110的飞行位置计算得到，同时，当前时刻吊舱116的视场点位于待巡目标路径上。

作为一种实施方式，在巡线过程中，无人机110继续沿计划的飞行航线飞行，当前时刻吊舱116的视场点的计算过程可以是：

首先，在第一时刻，以无人机110的飞行位置为圆心、以预设的水平最远巡视距离为半径作圆，并判断该圆与初始目标路径是否有交点。如果该圆与初始目标路径有交点，则将所有交点中远离初始目标路径的起点的交点作为第一视场引导点；如果该圆与初始目标路径没有交点，则将初始视场点作为第一视场引导点。

在本发明实施例中，水平最远巡视距离可以由地面控制站120设置，例如，可以设置为飞行航线与目标路径横向偏矩的1.5倍。另外，在巡线过程中，地面控制站120可以通过调整水平最远巡视距离的预设值，来调整吊舱116的视场距离。例如，当水平最远巡视距离的值等于飞行航线与待巡线路之间的横偏时，吊舱116将以侧向90度左右的角度进行巡线；当水平最远巡视距离的值大于飞行航线与待巡线路之间的横偏时，吊舱116将以斜前方的角度进行巡线。

需要说明的是，第一视场引导点将受到初始目标路径的起点和终点的限制，也就是说，第一视场引导点必须位于初始目标路径上。因此，如果以第一时刻无人机110的飞行位置为圆心、以预设的水平最远巡视距离为半径的圆与初始目标路径有交点，且交点不在初始目标路径上，则将离交点最近的初始目标路径上的点作为第一视场引导点。

然后，在第二时刻，继续以第一时刻无人机110的飞行位置为圆心、以预设的水平最远巡视距离为半径作圆，并判断该圆与待巡目标路径是否有交点，待巡目标路径是与初始目标路径连续的下一条目标路径。如果该圆与待巡目标路径有交点，则将所有交点中远离待巡目标路径的起点的交点作为第二视场引导点；如果该圆与待巡目标路径没有交点，则将第一视场引导点作为第二视场引导点，并将初始目标路径作为待巡目标路径。

需要说明的是，第二视场引导点将受到待巡目标路径的起点和终点的限制，也就是说，如果以第一时刻无人机110的飞行位置为圆心、以预设的水平最远巡视距离为半径的圆与待巡目标路径有交点，且交点不在待巡目标路径上，则将离交点最近的待巡目标路径上的点作为第二视场引导点。如果最终得到的第二视场引导点位于与待巡目标路径连续的下一条目标路径上，则进行线路切换，将该下一条目标路径作为待巡目标路径。

最后，根据第二视场引导点和初始视场点之间的距离，在待巡目标路径上确定当前时刻吊舱116的视场点。也就是说，判断第二视场引导点和初始视场点之间的距离是否超出预设距离，如果第二视场引导点和初始视场点之间的距离超出预设距离，则将第二视场引导点与预设距离的矢量和作为当前时刻吊舱116的视场点；如果第二视场引导点和初始视场点之间的距离未超出预设距离，则将第二视场引导点作为当前时刻吊舱116的视场点。

在本发明实施例中，判断第二视场引导点和初始视场点之间的距离是否超出预设距离，是为了限制吊舱116的前后两个视场点之间的距离，也就是初始视场点与当前时刻吊舱116的视场点之间的距离。这样可以保证吊舱116具有相对稳定的扫描速度，从而保证线路巡检的准确性。预设距离可以由用户根据线路巡检的用时长短决定，预设距离大，线路巡检用时短，预设距离小，线路巡检用时长，例如，可以设置预设距离为0.5米。

请参照图4，步骤S102可以包括以下子步骤：

子步骤S1021，获取初始目标路径。

在本发明实施例中，初始目标路径可以是，当无人机110接收到地面控制站120发送的巡线指令时，吊舱116自动搜索到的离无人机110所在的飞行航线最近的目标路径，获取初始目标路径可以是获取组成初始目标路径的线路点的序号、纬度、经度和高度信息。

子步骤S1022，根据初始目标路径，确定吊舱的初始视场点。

在本发明实施例中，初始视场点可以是，初始目标路径确定之后，吊舱116获取到的无人机110所在位置与初始目标路径的垂点。

子步骤S1023，在第一时刻根据无人机的飞行位置和初始目标路径，获得第一视场引导点，其中，第一视场引导点位于初始目标路径上。

在本发明实施例中，第一视场引导点可以由，以第一时刻无人机110的飞行位置为圆心、以预设的水平最远巡视距离为半径的圆与初始目标路径之间是否有交点来确定，若有交点，则将所有交点中远离初始目标路径的起点的交点作为第一视场引导点；若无交点，则将初始视场点作为第一视场引导点。

请参照图5，子步骤S1023可以包括以下子步骤：

子步骤S10231，判断第一曲线与初始目标路径是否有交点，其中，第一曲线为以第一时刻无人机的飞行位置为圆心、以预设的水平最远巡视距离为半径的圆。

在本发明实施例中，若第一曲线与初始目标路径有交点，则执行子步骤S10232，若第一曲线与初始目标路径没有交点，则执行子步骤S10233。

子步骤S10232，若第一曲线与初始目标路径有交点，则设置所有交点中远离初始目标路径的起点的交点为第一视场引导点。

在本发明实施例中，若第一曲线与初始目标路径有交点，且交点不在初始目标路径上，则将离交点最近的初始目标路径上的点作为第一视场引导点。若第一曲线与初始目标路径有交点，则表示此时无人机110的飞行位置与初始目标路径之间的距离小于或等于预设的水平最远巡视距离，也就是无人机110既没有远离初始目标路径飞行，也没有走外转弯。

子步骤S10233，若第一曲线与初始目标路径没有交点，则设置初始视场点为第一视场引导点。

在本发明实施例中，若第一曲线与初始目标路径没有交点，则表示此时无人机110的飞行位置与初始目标路径之间的距离超过了预设的水平最远巡视距离，例如，无人机110远离初始目标路径飞行或无人机110走外转弯时，为保证巡线质量，需要等这两种情况结束之后，无人机110再开始更新吊舱116的视场点。也就是说，当无人机110远离初始目标路径飞行或无人机110走外转弯导致无人机110与初始目标路径之间的距离大于预设的水平最远巡视距离时，为保证巡线质量，此时第一曲线与初始目标路径无交点。

子步骤S1024，在第二时刻根据第一时刻无人机的飞行位置和待巡目标路径，获得第二视场引导点，其中，待巡目标路径与初始目标路径连续。

在本发明实施例中，第二视场点可以由，以第一时刻无人机110的飞行位置为圆心、以预设的水平最远巡视距离为半径的圆与待巡目标路径之间是否有交点来确定，若有交点，则将所有交点中远离待巡目标路径的起点的交点作为第二视场引导点；若无交点，则将第一视场引导点作为第二视场引导点，并将初始目标路径作为待巡目标路径。

请参照图6，子步骤S1024可以包括以下子步骤：

子步骤S10241，判断第一曲线与待巡目标路径是否有交点。

在本发明实施例中，若第一曲线与待巡目标路径有交点，则执行子步骤S10242，若第一曲线与待巡目标路径没有交点，则执行子步骤S10243。

子步骤S10242，若第一曲线与待巡目标路径有交点，则设置所有交点中远离待巡目标路径的起点的交点为第二视场引导点。

在本发明实施例中，若第一曲线与待巡目标路径有交点，且交点不在待巡目标路径上，则将离交点最近的待巡目标路径上的点作为第二视场引导点。如果最终得到的第二视场引导点位于与待巡目标路径连续的下一条目标路径上，则进行线路切换，将该下一条目标路径作为待巡目标路径。若第一曲线与待巡目标路径有交点，则表示此时无人机110的飞行位置与待巡目标路径之间的距离小于或等于预设的水平最远巡视距离，也就是无人机110既没有远离待巡目标路径飞行，也没有走外转弯。

子步骤S10243，若第一曲线与待巡目标路径没有交点，则设置第一视场引导点为第二视场引导点，并将初始目标路径作为待巡目标路径。

在本发明实施例中，若第一曲线与待巡目标路径没有交点，则表示此时无人机110的飞行位置与待巡目标路径之间的距离超过了预设的水平最远巡视距离，例如，无人机110远离待巡目标路径飞行或无人机110走外转弯时，为保证巡线质量，需要等这两种情况结束之后，无人机110再开始更新吊舱116的视场点。也就是说，当无人机110远离待巡目标路径飞行或无人机110走外转弯导致无人机110与待巡目标路径之间的距离大于预设的水平最远巡视距离时，为保证巡线质量，此时第一曲线与待巡目标路径无交点。

子步骤S1025，根据第二视场引导点和初始视场点之间的距离，在待巡目标路径上确定当前时刻吊舱的视场点。

请参照图7，子步骤S1025可以包括以下子步骤：

子步骤S10251，判断第二视场引导点和初始视场点之间的距离是否超出预设距离。

在本发明实施例中，若第二视场引导点和初始视场点之间的距离超出预设距离，则执行子步骤S10252，若第二视场引导点和初始视场点之间的距离未超出预设距离，则执行子步骤S10253。

子步骤S10252，若第二视场引导点和初始视场点之间的距离超出预设距离，则设置第二视场引导点与预设距离的矢量和为当前时刻吊舱的视场点。

子步骤S10253，若第二视场引导点和初始视场点之间的距离未超出预设距离，则设置第二视场引导点为当前时刻吊舱的视场点。

请参照图8，图中A为初始视场点，a为第一时刻无人机110的飞行位置，b为第二时刻无人机110的飞行位置。在第一时刻，以a为圆心、以预设的水平最远巡视距离为半径的圆与初始目标路径有两个交点，其中B为两个交点中远离初始目标路径的起点的交点，则将B作为第一视场引导点。在第二时刻，以a为圆心、以预设的水平最远巡视距离为半径的圆与待巡目标路径有一个交点B，则将B继续作为第二视场引导点。如果B和A之间的距离超出了预设距离，则当前时刻吊舱116的视场点为B与预设距离的矢量和。如果B和A之间的距离未超出预设距离，则当前时刻吊舱116的视场点为B。

步骤S103，根据当前时刻吊舱的视场点，调整吊舱的偏转角度，以使待巡目标路径连续的出现在摄像装置的视场中心。

在本发明实施例中，处理器113得到当前时刻吊舱116的视场点之后，首先，处理器113根据当前时刻无人机110的飞行位置、以及当前时刻吊舱116的视场点的纬度、经度和高度信息，计算吊舱116的欧拉角，欧拉角包括俯仰欧拉角和航向欧拉角，俯仰欧拉角和航向欧拉角可以分别根据公式θ＝tan^-1(ΔH/ΔL)和ψ＝sin^-1(ΔX/ΔL)计算，其中，H为视场点与无人机110的高度差，L为无人机110在地面上的投影与视场点之间的距离。然后，处理器113将计算所得的吊舱116的欧拉角和当前时刻无人机110的飞行姿态数据通过485串口以100HZ的频率发送给吊舱116；最后，吊舱116根据接收到的欧拉角和飞行姿态数据计算吊舱116的偏转角度，使吊舱116以该偏转角度进行偏转，以保证待巡目标路径在摄像装置117的视场中心。吊舱116的偏转包括左偏、右偏、抬头、低头等。吊舱116的偏转角度可以根据以下方法计算：首先，根据无人机110的飞行姿态数据和吊舱116的欧拉角获得地面到吊舱116的坐标转换矩阵R_vg，该矩阵是3x3的矩阵；然后，根据公式θ＝-sin^-1(Rvg[3][1])和ψ＝tan^-1(Rvg[2][1]/Rvg[1][1])获得吊舱116的偏转角，其中，Rvg[m][n]是指m行n列的矩阵。

在本发明实施例中，飞行姿态数据可以是无人机110飞行过程中机体轴相对于地面的角位置，包括俯仰角、偏航角及滚转角三个角度数据，其中，俯仰角表示无人机110机体纵轴与水平面的夹角；偏航角表示无人机110机体纵轴在水平面上的投影与该面上参数线之间的夹角；滚转角表示无人机110对称平面与通过机体纵轴的铅垂平面间的夹角。

请参照图9，步骤S103可以包括以下子步骤：

子步骤S1031，获取当前时刻无人机的飞行位置。

子步骤S1032，根据当前时刻无人机的飞行位置和吊舱的视场点，计算吊舱的欧拉角。

子步骤S1033，将吊舱的欧拉角和无人机的飞行姿态数据发送至吊舱，以获得吊舱的偏转角度。

子步骤S1034，根据偏转角度调整吊舱的位置，以使待巡目标路径在摄像装置的视场中心。

在本发明实施例中，无人机110在巡线过程中，处理器113控制摄像装置117实时采集待巡线路的影像数据，该影像数据可以通过图传装置115传输至地面控制站120。

与现有技术相比，本发明实施例提供的线路巡检方法具有以下优点：

第一，采用无人机110搭载吊舱116自动进行高压电线、道路、石油管道等的线路巡检，可以不受地形、气候、灾害等自然条件限制；

第二，相比于传统的人工线路巡检，能降低人工作业的危险程度，节省人力成本，提高线路巡检的工作效率；

第三，相比于搭载相机进行作业的巡检方法，可通过图传装置115将待巡线路的影像数据发送至地面控制站120，并进行实时分析。同时，相比于固定安装角度的相机，通过搭载吊舱116进行线路巡检，能够实时调整吊舱116的俯仰和航向角度，以改变摄像装置117的视场范围，使得视场灵活性更强，可以很好的按照操作员的意愿进行作业。

第四，通过地面控制站120导入待巡线路，在线路巡检过程中，吊舱116会根据待巡目标路径及无人机110的飞行位置，自动调整偏转角度，保证待巡目标路径始终在吊舱116所搭载摄像装置117的视场中心，整个过程无需人的介入。

第二实施例

请参照图10，图10示出了本发明实施例提供的线路巡检装置200的方框示意图。线路巡检装置200包括待巡线路获取模块210、视场点确定模块220及吊舱调整模块230。

待巡线路获取模块210，用于获取地面控制站发送的待巡线路，其中，待巡线路包括多条连续的目标路径。

在本发明实施例中，待巡线路获取模块210可以用于执行步骤S101。

视场点确定模块220，用于当接收到地面控制站发送的巡线指令时，根据待巡线路信息和当前时刻无人机的飞行位置，在待巡目标路径上确定当前时刻吊舱的视场点。

在本发明实施例中，视场点确定模块220可以用于执行步骤S102。

在本发明实施例中，视场点确定模块220还可以用于执行步骤S102的子步骤S1021～S1025。

在本发明实施例中，视场点确定模块220还可以用于执行子步骤S1023的子步骤S10231～S10233。

在本发明实施例中，视场点确定模块220还可以用于执行子步骤S1024的子步骤S10241～S10243。

在本发明实施例中，视场点确定模块220还可以用于执行子步骤S1025的子步骤S10251～S10253。

吊舱调整模块230，用于根据当前时刻吊舱的视场点，调整吊舱的偏转角度，以使待巡目标路径连续的出现在摄像装置的视场中心。

在本发明实施例中，吊舱调整模块230可以用于执行步骤S103。

在本发明实施例中，吊舱调整模块230还可以用于执行步骤S103的子步骤S1031～S1034。

综上所述，本发明实施例提供的一种线路巡检方法、装置及无人机，无人机与地面控制站无线通信连接，无人机搭载有吊舱，吊舱搭载有摄像装置。所述方法包括：获取地面控制站发送的待巡线路，其中，待巡线路包括多条连续的目标路径；当接收到地面控制站发送的巡线指令时，根据待巡线路信息和当前时刻无人机的飞行位置，在待巡目标路径上确定当前时刻吊舱的视场点；根据当前时刻吊舱的视场点，调整吊舱的偏转角度，以使待巡目标路径连续的出现在所述摄像装置的视场中心。与现有技术相比，本发明实施例提供的线路巡检方法，可以自动调整吊舱的偏转角度来改变巡查的视场范围，且整个过程无需人为介入，可以保证线路巡检工作高效、精准地完成，具有良好的实用性。

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，也可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，附图中的流程图和框图显示了根据本发明的多个实施例的装置、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现方式中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的***来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

另外，在本发明各个实施例中的各功能模块可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或两个以上模块集成形成一个独立的部分。

所述功能如果以软件功能模块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，本发明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，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明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(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

Claims (8)

1.一种线路巡检方法，其特征在于，应用于无人机，所述无人机与地面控制站无线通信连接，所述无人机搭载有吊舱，所述吊舱搭载有摄像装置，所述方法包括：

获取所述地面控制站发送的待巡线路，其中，所述待巡线路包括多条连续的目标路径；

获取初始目标路径；

根据所述初始目标路径，确定所述吊舱的初始视场点；

在第一时刻根据无人机的飞行位置和初始目标路径，获得第一视场引导点，其中，所述第一视场引导点位于所述初始目标路径上；

在第二时刻根据第一时刻无人机的飞行位置和待巡目标路径，获得第二视场引导点，其中，所述待巡目标路径与初始目标路径连续；

根据所述第二视场引导点和初始视场点之间的距离，在待巡目标路径上确定当前时刻吊舱的视场点；

根据当前时刻吊舱的视场点，调整所述吊舱的偏转角度，以使所述待巡目标路径连续的出现在所述摄像装置的视场中心。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在第一时刻根据无人机的飞行位置和初始目标路径，获得第一视场引导点的步骤，包括：

判断第一曲线与所述初始目标路径是否有交点，其中，所述第一曲线为以第一时刻无人机的飞行位置为圆心、以预设的水平最远巡视距离为半径的圆；

若是，则设置所有交点中远离所述初始目标路径的起点的交点为第一视场引导点；

若否，则设置初始视场点为第一视场引导点。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述在第二时刻根据第一时刻无人机的飞行位置和待巡目标路径，获得第二视场引导点的步骤，包括：

判断所述第一曲线与所述待巡目标路径是否有交点；

若是，则设置所有交点中远离所述待巡目标路径的起点的交点为第二视场引导点；

若否，则设置第一视场引导点为第二视场引导点，并将初始目标路径作为待巡目标路径。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据第二视场引导点和初始视场点之间的距离，在待巡目标路径上确定当前时刻吊舱的视场点的步骤，包括：

判断所述第二视场引导点和初始视场点之间的距离是否超出预设距离；

若是，则设置所述第二视场引导点与所述预设距离的矢量和为当前时刻吊舱的视场点；

若否，则设置第二视场引导点为当前时刻吊舱的视场点。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据当前时刻吊舱的视场点，调整所述吊舱的偏转角度，以使所述待巡目标路径连续的出现在所述摄像装置的视场中心的步骤，包括：

获取当前时刻无人机的飞行位置；

根据当前时刻无人机的飞行位置和吊舱的视场点，计算吊舱的欧拉角；

将吊舱的欧拉角和无人机的飞行姿态数据发送至吊舱，以获得吊舱的偏转角度；

根据所述偏转角度调整所述吊舱的位置，以使所述待巡目标路径连续的出现在所述摄像装置的视场中心。

6.一种线路巡检装置，其特征在于，应用于无人机，所述无人机与地面控制站无线通信连接，所述无人机搭载有吊舱，所述吊舱搭载有摄像装置，所述线路巡检装置包括：

待巡线路获取模块，用于获取所述地面控制站发送的待巡线路，其中，所述待巡线路包括多条连续的目标路径；

视场点确定模块，用于获取初始目标路径；根据所述初始目标路径，确定所述吊舱的初始视场点；在第一时刻根据无人机的飞行位置和初始目标路径，获得第一视场引导点，其中，所述第一视场引导点位于所述初始目标路径上；在第二时刻根据第一时刻无人机的飞行位置和待巡目标路径，获得第二视场引导点，其中，所述待巡目标路径与初始目标路径连续；根据所述第二视场引导点和初始视场点之间的距离，在待巡目标路径上确定当前时刻吊舱的视场点；

吊舱调整模块，用于根据当前时刻吊舱的视场点，调整所述吊舱的偏转角度，以使所述待巡目标路径连续的出现在所述摄像装置的视场中心。

7.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述吊舱调整模块还用于：

获取当前时刻无人机的飞行位置；

根据当前时刻无人机的飞行位置和吊舱的视场点，计算吊舱的欧拉角；

将吊舱的欧拉角和无人机的飞行姿态数据发送至吊舱，以获得吊舱的偏转角度；

根据所述偏转角度调整所述吊舱的位置，以使所述待巡目标路径连续的出现在所述摄像装置的视场中心。

8.一种无人机，其特征在于，所述无人机与地面控制站通信连接，所述无人机搭载有吊舱，所述吊舱搭载有摄像装置，所述无人机还包括：

存储器；

处理器，所述处理器与所述吊舱通信连接；

所述存储器中安装有线路巡检装置，所述线路巡检装置包括一个或多个由所述处理器执行的软件功能模组，其包括：

待巡线路获取模块，用于获取所述地面控制站发送的待巡线路，其中，所述待巡线路包括多条连续的目标路径；

视场点确定模块，用于获取初始目标路径；根据所述初始目标路径，确定所述吊舱的初始视场点；在第一时刻根据无人机的飞行位置和初始目标路径，获得第一视场引导点，其中，所述第一视场引导点位于所述初始目标路径上；在第二时刻根据第一时刻无人机的飞行位置和待巡目标路径，获得第二视场引导点，其中，所述待巡目标路径与初始目标路径连续；根据所述第二视场引导点和初始视场点之间的距离，在待巡目标路径上确定当前时刻吊舱的视场点；

吊舱调整模块，用于根据当前时刻吊舱的视场点，调整所述吊舱的偏转角度，以使所述待巡目标路径连续的出现在所述摄像装置的视场中心。

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