CN108253971A - 一种巡检方法及*** - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种巡检方法及***。该方法包括：获取待作业区域；将待作业区域划分成多个巡检区域；分别对每个巡检区域进行航线规划，得到多个巡检区域的航线；根据航线对多个巡检区域进行连续巡检。通过这种方式，能够提高巡检效率。

Description

一种巡检方法及***

技术领域

本发明实施例涉及飞行器技术领域，特别是涉及一种巡检方法及***。

背景技术

飞行器是利用无线电遥控设备和自备程序控制装置操纵的设备。目前飞行器在警用、城市管理、农业、地质、气象、抢险救灾等领域得到了广泛的应用。航线规划是指在特定约束条件下，寻找一系列航点，形成一条从起飞点到终点的航线。它是飞行器程控飞行的重要组成部分，也是飞行器作业前飞行准备的关键一环。

本发明的发明人在长期的研发中发现，在目前现有技术中，针对待作业区域中多个地形地貌差异较大的区域，通常采用多次巡检来完成整个待作业区的巡检，巡检效率较低；而针对待作业区中的一些不需要进行巡检的区域(称之为空白区)，通常也没有避开，会造成飞行器对这些空白区进行不必要的巡检，耗费不必要的巡检资源，巡检效率较低。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是提供一种巡检方法及***，以提高巡检效率。

为解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种巡检方法，该方法包括：获取待作业区域；将待作业区域划分成多个巡检区域；分别对每个巡检区域进行航线规划，得到多个巡检区域的航线；根据航线对多个巡检区域进行连续巡检。

其中，上述分别对每个巡检区域进行航线规划，得到多个巡检区域的航线包括：分别对每个巡检区域进行单区域航线规划，以获取单区域航线，单区域航线至少包括巡检区域的巡检起点及巡检终点；根据巡检起点及巡检终点对多个巡检区域进行区域间航线规划，以获取多个巡检区域之间的区域间航线；根据单区域航线及区域间航线得到多个巡检区域的航线。

其中，上述根据巡检起点及巡检终点对多个巡检区域进行区域间航线规划，以获取多个巡检区域之间的区域间航线包括：根据巡检起点及巡检终点对多个巡检区域进行最短航线规划；根据单区域航线及区域间航线得到多个巡检区域的航线包括：根据单区域航线及最短航线得到多个巡检区域的航线。

其中，上述根据航线对多个巡检区域进行连续巡检包括：根据单区域航线对最短航线的上一个巡检区域进行巡检；根据最短航线从上一个巡检区域的巡检终点巡检至最短航线的下一个巡检区域的巡检起点；根据单区域航线对下一个巡检区域进行巡检。

其中，在上述获取待作业区域之后，在上述将待作业区域划分成多个巡检区域之前进一步包括：获取待作业区域的区域特征；将待作业区域划分成多个巡检区域包括：根据区域特征将待作业区域划分成多个巡检区域；其中，区域特征为区域高度、区域方向或区域图像特征中的任意一种。

其中，在上述根据航线对多个巡检区域进行连续巡检时，获取飞行器的航向角和/或飞行高度；根据航向角和/或飞行高度更新航线。

为解决上述技术问题，本发明实施例还提供了一种巡检***，该巡检***包括航线规划装置及飞行器，其中航线规划装置包括：区域获取模块，用于获取待作业区域；区域划分模块，用于将待作业区域划分成多个巡检区域；航线规划模块，用于分别对每个巡检区域进行航线规划，得到多个巡检区域的航线；飞行器用于根据航线对多个巡检区域进行连续巡检。

其中，上述航线规划模块包括：第一航线规划单元，用于分别对每个巡检区域进行单区域航线规划，以获取单区域航线，单区域航线至少包括巡检区域的巡检起点及巡检终点；第二航线规划单元，用于根据巡检起点及巡检终点对多个巡检区域进行区域间航线规划，以获取多个巡检区域之间的区域间航线；航线生成单元，用于根据单区域航线及区域间航线得到多个巡检区域的航线。

其中，第二航线规划单元根据巡检起点及巡检终点对多个巡检区域进行最短航线规划，以获取多个巡检区域之间的区域间航线；航线生成单元根据单区域航线及最短航线得到多个巡检区域的航线。

其中，上述飞行器根据单区域航线对最短航线的上一个巡检区域进行巡检；根据最短航线从上一个巡检区域的巡检终点巡检至最短航线的下一个巡检区域的巡检起点；根据单区域航线对下一个巡检区域进行巡检。

本发明的有益效果是：区别于现有技术，本发明所提供的一种巡检方法包括：获取待作业区域；将待作业区域划分成多个巡检区域；分别对每个巡检区域进行航线规划，得到多个巡检区域的航线；根据航线对多个巡检区域进行连续巡检。通过这种方式，能够将具有不同特征的区域划分成不同的巡检区域，可以根据不同的巡检区域对飞行器设置不同的飞行参数，且根据本实施例的航线，可以对多个巡检区域进行连续巡检，因此，能够提高巡检效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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的附图。

图1是本发明巡检方法第一实施例的流程示意图；

图2是本发明中一待作业区的结构示意图；

图3是图1实施例巡检方法的步骤S102的流程示意图；

图4是图3实施例巡检方法的步骤S303的流程示意图；

图5是图1实施例巡检方法的步骤S103的流程示意图；

图6是图1实施例巡检方法的步骤S104的流程示意图；

图7是图2实施例待作业区边缘化后的结构示意图；

图8是本发明巡检方法第二实施例的流程示意图

图9是本发明巡检***一实施例的结构示意图；

图10是本发明具有存储功能的装置一实施例的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动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。

在对飞行器进行航线规划之前，需要先确定待作业区域，待作业区域往往会根据飞行器的带载资源、飞行时间、续航能力、控制范围及巡检任务等参数确定。随着飞行器技术的不断发展，飞行器的作业能力在不断提升，待作业区域也在不断扩大，即一次巡检就能完成更大面积待作业区域的巡检工作，但大面积的待作业区域中往往会存在多个地形地貌差异较大的区域，不同的地形地貌对飞行器的飞行参数具有不同的要求，或者大面积的待作业区域中会存在一些不需要进行巡检的区域，因此，为提高飞行器的巡检效率，本发明提出了一种巡检方法，以提高航线规划及飞行器巡检的效率，具体地，如图1所示，图1是本发明巡检方法第一实施例的流程示意图。本实施例巡检方法包括以下步骤：

S101：获取待作业区域。

该待作业区域是飞行器需要进行巡检的区域，例如光伏电站覆盖的区域等，一个光伏电站往往覆盖多个间隔的子区域，或者覆盖多个具有不同地形地貌特征的子区域等等。

S102：将待作业区域划分成多个巡检区域。

为避免对间隔区域进行不必要的巡检，或者提高对多个具有不同地形地貌特征的区域的巡检效率，需要对待作业区域进行划分。例如，根据间隔区域将上述光伏电站覆盖的区域划分成多个巡检区域，或者根据不同的地形地貌特征将上述光伏电站覆盖的区域划分成多个巡检区域。

其中，本实施例的方法可以在上述步骤S101之后获取待作业区的区域特征，并根据该区域特征对待作业区进行划分。该区域特征为待作业区的区域高度、区域方向或区域图像特征中的任意一种，其中，该区域方向能够表征区域中巡检对象的排布情况等。

在一个应用场景中，如图2及图3所示，本实施例采用下述方法将待作业区域201划分成多个巡检区域(图未标)，以避免对间隔区域(图未标)进行航线规划及巡检，具体地，本实施例的方法包括以下步骤：

S301：将待作业区域201划分成多个子区域202。

具体地，本实施例不限定子区域202的划分方式，可以将待作业区域201按照网格等方式划分成多个不重叠的子区域202。该网格的形状及大小可以依据航线规划精度及具体的巡检任务等确定。例如，可以按照待作业区201的区域图的像素单元的N倍来确定子区域202的大小，其中，N大于1。划分的子区域202的面积越小，航线规划精度越高，但航线规划效率可能会下降。

S302：分别提取多个子区域202的区域特征。

其中，本实施例的区域特征至少包括子区域202的区域图的图像特征，该图像特征至少包括颜色特征或纹理特征中的一种。该区域图包括但不限于规划图、航拍图或卫星图。

S303：根据区域特征将多个子区域202划分为第一类区域203或第二类区域204。

待作业区域201中的不同区域往往会表现出不同的颜色及纹理特征，例如，城市航拍图中街道区域及建筑物区域的颜色及纹理特征不同，在对交通情况巡检的任务中，并不需要对建筑物进行巡检，因此有必要将街道区域与建筑物区域进行区分，以避免对建筑区域进行航线规划及巡检；再例如卫星图中的高山区域与河流区域的颜色及纹理特征不同，光伏电站一般设置于高山区域上，在对光伏电站进行巡检的任务中，并不需要对河流区域进行巡检，因此，有必要将高山区域与河流区域进行区分，以避免对河流区域进行航线规划及巡检，等等。

具体地，当以颜色特征作为图像特征来作为划分第一类区域203及第二类区域204时，可以使子区域202包含多个像素单元，然后提取每个子区域202中像素单元的颜色特征，并用子区域202在一个颜色空间的三个分量各自的平均值表示子区域202的颜色特征，或建立三个颜色直方图、颜色矩阵等表示子区域202的颜色特征，然后判断该颜色特征与阈值的大小，若该颜色特征大于该阈值，则将子区域202划分为第一类区域203，否则，将子区域202划分为第二类区域204。当然，还可以采用阈值范围代替该阈值，以使第一类区域203的颜色特征或第二类区域204的颜色特征包括差值比较大的情况，因为，第一类区域203的颜色特征有可能位于第二类区域204的两个颜色特征之间，例如，绿化带区域的颜色特征位于建筑物区域的颜色特征与街道区域颜色特征之间，当对绿化带区域进行巡检时，可以将绿化带区域划分为第一类区域203，将建筑物区域及街道区域划分为第二类区域204。

纹理特征纹理是指存在于图像中某一范围内的形状很小的、半周期性或有规律地排列的图案。当以纹理特征作为图像特征时，可以通过判断区域图的纹理的均匀性、细致度及粗糙度等特征来将子区域202划分为第一类区域203或第二类区域204。具体方法与上述以颜色特征作为图像特征来划分第一类区域203及第二类区域204的方法类似，这里不赘述。

S304：根据选取指令将第一类区域203或第二类区域204设置为巡检区域。

具体地，本实施例的巡检区域的选取根据巡检任务而定，如对山河区域进行巡检时，利用上述方法将高山区域划分成了第一类区域203，将河流区划分为了第二类区域204，若巡检任务为对河流水质或水上运输进行巡检，则根据选取指令选取第一类区域203作为巡检区域，若巡检任务为对植被或光伏电站的进行巡检，则根据选取指令选取第二类区域204作为巡检区域。

本实施例的选取指令可以是根据巡检任务自动识别产生的，也可以是根据用户操作产生的，具体不做限定。

其中，巡检区域至少包括两个子区域202。

具体地，请参阅图4，图4是图3实施例巡检方法的步骤S303具体的流程示意图。本实施例的方法具体包括：

S401：计算两个相邻的子区域202的区域特征间的差值。

S402：判断差值是否大于预设值，若否，则进行步骤S403。

S403：将两个相邻的子区域划分为第一类区域203或第二类区域204。

其中，本实施例的第一类区域203为巡检区域，第二类区域204为间隔区域。

通过上述实施例巡检方法将待作业区201划分成了多个巡检区域及间隔区域。当然，在其它实施例中，还可以根据坡度、高度等区域特征对待作业区域201进行划分。

S103：分别对每个巡检区域进行航线规划，得到多个巡检区域的航线。

具体地，可以通过下述方法实现上述步骤S103，如图5所示：

S501：分别对每个巡检区域进行单区域航线规划，以获取单区域航线，单区域航线至少包括巡检区域的巡检起点及巡检终点。

具体地，本实施例方法可以采用蛇形航线规划方法对巡检区域进行单区域航线规划：首先，获取巡检区域的至少三个顶点在第一坐标轴上的第一坐标值和在第二坐标轴上的第二坐标值；然后，根据至少三个顶点的第一坐标值和第二坐标值计算相邻的顶点之间连线的线段方程；接下来，从多个顶点中选择一基点，并根据预先设置的航线间距沿平行于第一坐标轴的方向对基点进行平移，然后，计算经过平移后的基点且平行于第二坐标轴的直线与两条线段方程的交点，并作为巡检区域的待规划航线的起点及终点；最后，将巡检区域的各航线的起点及终点首尾相连，以形成蛇形航线，该蛇形航线的起点及终点为巡检区域的巡检起点及巡检终点。当然，在其它实施例中，可以采用其它的巡检方法完成巡检区域的单区域航线规划，具体不做限定。

S502：根据巡检起点及巡检终点对多个巡检区域进行区域间航线规划，以获取多个巡检区域之间的区域间航线。

其中，本实施例的方法根据巡检起点及巡检终点对多个巡检区域进行最短航线规划：首先，获取最短航线中第一个巡检区域的巡检起点、最后一个巡检区域的巡检终点及每个巡检区域的巡检起点及巡检终点的中点。本实施例采用巡检区域的巡检起点与巡检终点连线间的中点作为巡检区域的连接点，即最短航线规划的连通点。当然，在其它实施例中，还可以采用巡检区域的其它点，例如巡检区域的区域中点(图未示)等作为巡检区域的连通点；采用蚁群算法获取各巡检区域连通点间的最短航线。

具体地，依次对每一代蚁群执行以下操作：采用蚁群算法，根据任意两个中点之间的航线选择概率以及设定的时间阈值，确定当前代蚁群中每只蚂蚁爬行的整体航线；计算当前代蚁群中每只蚂蚁爬行的整体航线的效用值，并确定当前代蚁群中效用值最大的至少一个整体航线；直至达到设定收敛条件，则停止对下一代蚁群执行操作；获取各代蚁群中确定的效用值最大的至少一个整体航线，以作为最短航线。通过上述方法能够快速获取多连通点间的最短连通航线。

本实施例多个连通点间的最短连通航线表现的是多个巡检区域的巡检顺序。

当然，在其它实施例中，可以采用其它的最短距离规划方法来替代蚁群算法，例如，Prime算法和Kruskal算法等。

S503：根据单区域航线及区间航线得到多个巡检区域的航线。

其中，本实施例的方法根据单区域航线及最短航线得到多个巡检区域的航线。

S104：根据航线对多个巡检区域进行连续巡检。

具体地，如图6及图7所示，可以通过下述方法实现上述步骤S104：

S601：根据单区域航线对最短航线的上一个巡检区域进行巡检。

通过上述方法已将待作业区201划分成多个巡检区域203，图7实施例所示的是已边缘化的待作业区201。首先对巡检终点701对应的巡检区域203进行巡检。

S602：根据最短航线从上一个巡检区域的巡检终点巡检至最短航线的下一个巡检区域的巡检起点。

根据上述获取的最短航线中获取下一个需要进行巡检的巡检区域203，并从巡检终点701巡检至下一个需要进行巡检的巡检区域203的巡检起点702。

S603：根据单区域航线对下一个巡检区域进行巡检。

根据下一个巡检区域203的单区域航线对下一个巡检区域203进行巡检。依次类推，即可实现多个巡检区域203的连续巡检。

本实施例通过上述步骤S101-S103实现航线规划，通过上述步骤S104实现飞行器巡检。

区别于现有技术，本实施例巡检方法能够将具有不同特征的区域划分成不同的巡检区域，可以根据不同的巡检区域对飞行器设置不同的飞行参数，且能够对多个巡检区域进行连续巡检，因此，能够提高巡检效率。

本发明进一步提出第二实施例的巡检方法，如图8所示，本实施例在上述实施例的基础上进一步包括：

S801：在根据航线对多个巡检区域进行连续巡检时，获取飞行器的航向角和/或飞行高度。

S802：根据航向角和/或飞行高度更新航线。

本实施例通过实时更新飞行器的航线，能够提高巡检精度。

请参阅图9，图9是本发明巡检***一实施例的结构示意图。本实施例巡检***901包括航线规划装置902及飞行器903，其中，航线规划装置902包括：区域获取模块904、区域划分模块905及航线规划模块906，区域获取模块904用于获取待作业区域，区域划分模块905用于将待作业区域划分成多个巡检区域，航线规划模块906用于分别对每个巡检区域进行航线规划，得到多个巡检区域的航线；飞行器903用于根据航线对多个巡检区域进行连续巡检。

本实施例的区域划分模块905可以根据待作业区的区域特征对其进行划分，该区域特征为待作业区的区域高度、区域方向或区域图像特征中的任意一种。

其中，本实施例的航线规划模块906包括第一航线规划单元907、第二航线规划单元908及航线生成单元909，第一航线规划单元907用于分别对每个巡检区域进行单区域航线规划，以获取单区域航线，单区域航线至少包括巡检区域的巡检起点及巡检终点，第二航线规划单元908用于根据巡检起点及巡检终点对多个巡检区域进行区域间航线规划，以获取多个巡检区域之间的区域间航线，航线生成单元909用于根据单区域航线及区域间航线得到多个巡检区域的航线。

本实施例的第一航线规划单元907可以通过蛇形航线规划等方法实现单区域的航线规划。

具体地，本实施例的第二航线规划单元908根据巡检起点及巡检终点对多个巡检区域进行最短航线规划，以获取多个巡检区域之间的区域间航线；航线生成单元909根据单区域航线及最短航线得到多个巡检区域的航线。

本实施例的第二航线规划单元908可以通过蚁群算法、Prime算法和Kruskal算法等实现多个巡检区域间的最短航线。

可选地，本实施例巡检***还进一步包括更新模块(图未示)，在飞行器903对多个巡检区域进行连续巡检时，获取飞行器的航向角和/或飞行高度，并根据航向角和/或飞行高度更新航线，以提高航线精度，提高飞行器903的巡检精度。

本实施例巡检***的详细的工作方法已经在上述方法实施例中进行了详细的叙述，这里不赘述。

区别于现有技术，本实施例巡检***901通过区域划分模块904将待作业区划分成多个巡检区域，可以根据不同的巡检区域对飞行器903设置不同的飞行参数，且根据航线生成单元909生成的航线能够对多个巡检区域进行连续巡检，因此，本实施例巡检***901能够提高飞行器903的巡检效率。

本发明公开的一种巡检方法及***可以应用于警用、城市管理、农业、地质、气象、抢险救灾、光伏电站、光热电站、风力电站等电力站的空中巡检、监测等方面。

请参阅图10，图10是本发明具有存储功能的装置一实施例的结构示意图。本实施例装置1001上存储有程序数据1002，该程序数据被执行时实现上述方法实施例中的步骤。

区别于现有技术，本发明巡检方法及***、具有存储功能的装置能够提高飞行器的巡检效率。

以上所述仅为本发明的实施方式，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种巡检方法，其特征在于，所述方法包括：

获取待作业区域；

将所述待作业区域划分成多个巡检区域；

分别对每个所述巡检区域进行航线规划，得到所述多个巡检区域的航线；

根据所述航线对所述多个巡检区域进行连续巡检。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述分别对每个所述巡检区域进行航线规划，得到所述多个巡检区域的航线包括：

分别对每个所述巡检区域进行单区域航线规划，以获取单区域航线，所述单区域航线至少包括所述巡检区域的巡检起点及巡检终点；

根据所述巡检起点及巡检终点对多个所述巡检区域进行区域间航线规划，以获取多个所述巡检区域之间的区域间航线；

根据所述单区域航线及所述区域间航线得到所述多个巡检区域的航线。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述巡检起点及巡检终点对多个所述巡检区域进行区域间航线规划，以获取多个所述巡检区域之间的区域间航线包括：

根据所述巡检起点及巡检终点对多个所述巡检区域进行最短航线规划；

所述根据所述单区域航线及所述区域间航线得到所述多个巡检区域的航线包括：

根据所述单区域航线及所述最短航线得到所述多个巡检区域的航线。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据所述航线对所述多个巡检区域进行连续巡检包括：

根据所述单区域航线对所述最短航线的上一个所述巡检区域进行巡检；

根据所述最短航线从所述上一个所述巡检区域的所述巡检终点巡检至所述最短航线的下一个所述巡检区域的所述巡检起点；

根据所述单区域航线对所述下一个所述巡检区域进行巡检。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述获取待作业区域之后，在所述将所述待作业区域划分成多个巡检区域之前进一步包括：

获取所述待作业区域的区域特征；

所述将所述待作业区域划分成多个巡检区域包括：

根据所述区域特征将所述待作业区域划分成多个巡检区域；

其中，所述区域特征为区域高度、区域方向或区域图像特征中的任意一种。

6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括：

在所述根据所述航线对所述多个巡检区域进行连续巡检时，获取飞行器的航向角和/或飞行高度；

根据所述航向角和/或飞行高度更新所述航线。

7.一种巡检***，其特征在于，所述巡检***包括航线规划装置及飞行器，其中所述航线规划装置包括：

区域获取模块，用于获取待作业区域；

区域划分模块，用于将所述待作业区域划分成多个巡检区域；

航线规划模块，用于分别对每个所述巡检区域进行航线规划，得到所述多个巡检区域的航线；

所述飞行器用于根据所述航线对所述多个巡检区域进行连续巡检。

8.根据权利要求7所述的***，其特征在于，所述航线规划模块包括：

第一航线规划单元，用于分别对每个所述巡检区域进行单区域航线规划，以获取单区域航线，所述单区域航线至少包括所述巡检区域的巡检起点及巡检终点；

第二航线规划单元，用于根据所述巡检起点及巡检终点对多个所述巡检区域进行区域间航线规划，以获取多个所述巡检区域之间的区域间航线；

航线生成单元，用于根据所述单区域航线及所述区域间航线得到所述多个巡检区域的航线。

9.根据权利要求8所述的***，其特征在于，

所述第二航线规划单元根据所述巡检起点及巡检终点对多个所述巡检区域进行最短航线规划，以获取多个所述巡检区域之间的区域间航线；

航线生成单元根据所述单区域航线及所述最短航线得到所述多个巡检区域的航线。

10.根据权利要求9所述的***，其特征在于，所述飞行器根据所述单区域航线对所述最短航线的上一个所述巡检区域进行巡检；根据所述最短航线从所述上一个所述巡检区域的所述巡检终点巡检至所述最短航线的下一个所述巡检区域的所述巡检起点；根据所述单区域航线对所述下一个所述巡检区域进行巡检。