CN112327920B - 一种无人机自主避障巡检路径规划方法及装置 - Google Patents

Abstract

本文提供了一种无人机自主避障巡检路径规划方法及装置，属于无人机巡检领域，其中，无人机巡检路径规划方法包括：建立巡检区域的三维模型，所述三维模型中包括所述巡检区域内设备的点云数据；根据所述三维模型及禁飞策略，确定三维巡检安全区域；根据巡检计划及三维模型，确定第一巡检目标任务点集合；根据三维巡检安全区域、第一巡检目标任务点集合及无人机信息，建立第一巡检路径。本实施例能够保证无人机巡检时的绝对安全，且具有运算量小的特点，能够快速地、高精度地、自动地规划巡检路径，使得无人机在巡检区域内可行，避免碰撞障碍物，提高无人机在巡检区域巡检作业的飞行安全与飞行效率。

Description

一种无人机自主避障巡检路径规划方法及装置

技术领域

本文涉及无人机巡检领域，尤其涉及一种无人机自主避障巡检路径规划方法及装置。

背景技术

变电站设备因高度较高、遮挡严重，常规手段无法完成设备顶部和盲区巡检。每月的高空巡视靠运维人员使用望远镜或照相机等方式开展，具有工作量大、效率低的缺陷。并且高空巡视结果受巡视人员技术、身高等客观因素影响较大，无法对设备缺陷进行统一、科学、客观的研判。现借鉴小型多旋翼无人机在输电等行业应用的成功案例，以实现周期性自主巡视、设备异常时的快速赴位监测，对设备顶部或视觉盲区的多方位、多角度巡检，提高高空巡视质量和效率，降低巡视成本。

目前由于变电站内设备及飞行环境相对复杂，无人机要通过技术手段才能保证能够自主、高精度、高可靠地实现巡检作业的目标。当前，无人机在变电站内对顶部设备带电作业的任务目标规划与自动巡检路径规划导航技术是一个研究难题。

无人机的可执行巡检路径由1-N个航点组成，每个航点包含空间地理信息坐标(经纬高、朝向)，无人机沿着每个航点顺序进行，目前已经能实现路径规划的无人机巡视作业方法是以二维地图为基础实现的。对于巡检目标坐标未知的情况，通过在高德、谷歌等地图上点选任务点，再逐一按需调整飞行高度，此类方法在开阔空间例如输电线路巡检、森林消防、管道巡检和测绘类等行业应用时可以满足需求，但再变电站内的设备高度集中区域时，无法通过以上所述方式进行有效的规划作业。

现有无人机巡检路径规划只能通过传统人为手动规划，存在巡检路径准确度低，直接在二维地图上无法准确的选取任务点，在变电站内的复杂飞行场景下不可用，由于点选误差造成的危险性极高。

现有无人机巡检路径规划方法全部依靠人工点选，覆盖率低，在面临密集、立体的空间巡视条件时人工规划的工作强度非常大，无法适应变电站内密集设备环境特点。例如：1.一个变压器有很多不同检测点(即任务点)，三相线出口，绝缘子，套管，油箱，变压器外壳，油压表等等(点选复杂)；2.因设备立体排布，在二位地图中无法实现位于同一经纬度下，但不同高度的设备的点选。

发明内容

本文用于解决现有技术中无人机在变电站巡检应用时依靠人工进行巡检路径规划的方式具有浪费人力、覆盖率低、准确度低的技术问题。

为了解决上述技术问题，本文的第一方面提供一种无人机自主避障巡检路径规划方法，包括：

建立巡检区域的三维模型，所述三维模型中包括所述巡检区域内设备的点云数据；

根据所述三维模型及禁飞策略，确定三维巡检安全区域；

根据巡检计划及所述三维模型，确定第一巡检目标任务点集合；

根据所述三维巡检安全区域、所述第一巡检目标任务点集合及无人机信息，建立第一巡检路径。

本文进一步实施例中，无人机巡检路径规划方法还包括：

确定所述三维巡检安全区域中两侧设备对所述无人机的危险程度；

根据所述三维巡检安全区域、所述第一巡检目标任务点集合及无人机信息，建立第一巡检路径进一步为：

根据三维巡检安全区域、所述三维巡检安全区域中两侧设备对所述无人机的危险程度、所述第一巡检目标任务点集合及无人机信息，建立第一巡检路径。

本文进一步实施例中，无人机巡检路径规划方法还包括：

接收使用者设置的目标任务点；

根据所述三维巡检安全区域、所述使用者设置的目标任务点及无人机信息，建立第二巡检路径；

根据所述第二巡检路径中道路的危险程度，对所述第二巡检路径进行筛选。

本文进一步实施例中，接收使用者设置的目标任务点之后，还包括：

查询与使用者设置目标任务点相关联的目标任务点；

使用者设置的目标任务点及其关联的目标任务点构成第二巡检目标任务点集合；

根据所述三维巡检安全区域、所述使用者设置的目标任务点及无人机信息，建立第二巡检路径进一步为：根据所述三维巡检安全区域、所述第二巡检目标任务点集合及无人机信息，建立第二巡检路径。

本文进一步实施例中，无人机巡检路径规划方法还包括：

确定所述三维巡检安全区域中两侧设备对所述无人机的危险程度；

根据所述三维巡检安全区域、所述第二巡检目标任务点集合及无人机信息，建立第二巡检路径进一步为：

根据所述三维巡检安全区域、所述三维巡检安全区域中两侧设备对所述无人机的危险程度、所述第二巡检目标任务点集合及所述无人机信息，建立第二巡检路径。

本文进一步实施例中，建立巡检区域的三维模型，包括：

采集所述巡检区域内设备的点云数据；

对采集的点云数据进行数据处理，得到所述巡检区域的三维模型。

本文进一步实施例中，根据所述三维模型及禁飞策略，确定三维巡检安全区域，包括：

根据所述三维模型，确定三维巡检可飞行区域；

根据所述三维模型及禁飞策略，确定三维巡检禁飞区域；

根据所述三维巡检可飞行区域及所述三维巡检禁飞区域，得到所述三维巡检安全区域。

本文进一步实施例中，所述无人机信息包括：无人机上安装的数据采集设备信息、无人机电量信息及无人机特征信息；

本文进一步实施例中，根据所述三维巡检安全区域、所述第一巡检目标任务点集合及无人机信息，建立第一巡检路径，包括：

根据无人机上安装的数据采集设备信息及无人机特征信息，过滤所述第一巡检目标任务点集合中的任务点；

根据所述三维巡检安全区域及所述无人机电量信息，对过滤后得到的巡检目标任务点集合进行线路规划，得到第一巡检路径。

本文的第二方面提供无人机自主避障巡检路径规划装置，包括：

模型建立模块，用于建立巡检区域的三维模型，所述三维模型中包括所述巡检区域内设备的点云数据；

区域划分模块，用于根据所述三维模型及禁飞策略，确定三维巡检安全区域；

任务点确定模块，用于根据巡检计划及所述三维模型，确定第一巡检目标任务点集合；

路径规划模块，用于根据所述三维巡检安全区域、所述第一巡检目标任务点集合及无人机信息，建立第一巡检路径。

本文的第三方面提供一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现前述任一实施例所述的无人机自主避障巡检路径规划方法。

本文的第四方面提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有执行计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现前述任一实施例所述的无人机自主避障巡检路径规划方法。

本文提供的无人机自主避障巡检路径规划方法及装置、计算机设备及存储介质，适用于集成待检设备的巡检区域(例如变电站等)，通过建立巡检区域的三维模型，所述三维模型中包括所述巡检区域内设备的点云数据；根据所述三维模型及禁飞策略，确定三维巡检安全区域；根据巡检计划及所述三维模型，确定第一巡检目标任务点集合；根据所述三维巡检安全区域、所述第一巡检目标任务点集合及无人机信息，建立第一巡检路径，能够保证无人机巡检时的绝对安全，且具有运算量小的特点，能够快速地、高精度地、自动地规划巡检路径，使得无人机在巡检区域内可行，避免碰撞障碍物，提高无人机在巡检区域巡检作业的飞行安全与飞行效率。

为让本文的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本文实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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文的一些实施例，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示出了本文实施例无人机自主避障巡检路径规划方法的第一流程图；

图2示出了本文实施例巡检区域三维模型建立过程的流程图；

图3示出了本文实施例三维巡检安全区域确定过程的流程图；

图4示出了本文实施例巡检路径确定过程的流程图；

图5示出了本文实施例无人机自主避障巡检路径规划方法的第二流程图；

图6示出了本文实施例无人机自主避障巡检路径规划方法的第三流程图；

图7示出了本文实施例无人机自主避障巡检路径规划方法的第四流程图；

图8示出了本文实施例无人机自主避障巡检路径规划装置的结构图；

图9A及图9B示出了本文实施例使用者操作界面示意图；

图10示出了本文实施例计算机设备的结构图。

附图符号说明：

810、模型建立模块；

820、区域划分模块；

830、任务点确定模块；

840、路径规划模块；

1002、计算机设备；

1004、处理器；

1006、存储器；

1008、驱动机构；

1010、输入/输出模块；

1012、输入设备；

1014、输出设备；

1016、呈现设备；

1018、图形使用者接口；

1020、网络接口；

1022、通信链路；

1024、通信总线。

具体实施方式

下面将结合本文实施例中的附图，对本文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文一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本文中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本文保护的范围。

本文一实施例中，提供一种无人机自主避障巡检路径规划方法，如图1所示，用于解决现有技术中无人机在变电站巡检应用时依靠人工进行巡检路径规划的方式具有浪费人力、覆盖率低、准确度低的技术问题。具体的，无人机巡检路径规划方法包括：

步骤110，建立巡检区域的三维模型，所述三维模型中包括所述巡检区域内设备的点云数据；

步骤120，根据三维模型及禁飞策略，确定三维巡检安全区域；

步骤130，根据巡检计划及三维模型，确定第一巡检目标任务点集合；

步骤140，根据三维巡检安全区域、第一巡检目标任务点集合及无人机信息，建立第一巡检路径。

本实施例能够保证无人机巡检时的绝对安全，且具有运算量小的特点，能够快速地、高精度地、自动地规划巡检路径，使得无人机在巡检区域内可行，避免碰撞障碍物，提高无人机在巡检区域巡检作业的飞行安全与飞行效率。

本文所述的巡检区域包括但不限于变电站等集成多个设备的场所，具体可视应用场景而定，本文对巡检区域具体为何不做限定。

如图2所示，上述步骤110建立巡检区域的三维模型，包括：

步骤210，采集巡检区域内设备的点云数据；

步骤220，对采集的点云数据进行数据处理，得到巡检区域的三维模型。

详细的说，上述步骤210中，利用三维激光扫描仪采集得到巡检区域内设备的点云数据，其中，点云数据能够反映设备的尺寸、空间分布。

上述步骤220中，利用三维模型重建技术对点云数据进行数据处理，提取建模所需的数据，对巡检区域内物体(包括待检设备)进行实体1:1的造型，得到三维模型。所得三维模型具有由点云数据组成的真实三维空间坐标信息，在三维场景下，可以感知设备的空间分布及尺寸，还可用作无人机自助飞行作业的地图模板。

一些具体实施方式中，还可利用可见光摄影技术采集巡检区域内设备图像，将设备图像与三维模型相匹配，得到实景三维模型，将实景三维模型发送至使用者终端显示或在无人机控制终端显示，以便使用者了解待检区域内的三维结构。

一些实施方式中，可将三维模型与日常工作深度结合，例如，还可将三维模型发送至使用者终端显示或在无人机控制终端显示，同时，还可将设备的属性和参数关联至三维模型中相应设备上，使用者通过点击三维模型中的设备即可得到设备属性和参数，其中，设备属性例如包括设备型号、安装时间、生产厂商、物理属性、电气属性等，设备参数例如包括额定电压、额定电流等。进一步的，还可将待检设备的巡检任务及巡检标准关联至三维模型中相应设备上，使用者通过点击三维模型中的待检设备即可得到待检设备的巡检任务和巡检标准。其中，巡检任务包括待检设备的检测项目(例如绝缘子的外观检查、接头的温度检测等)及检测位置(检测点、拍摄位置等)。

具体实施时，利用三维模型获取待检设备属性和参数以及巡检任务和巡检标准的方式可以相同也可以不同，获取的方式包括但不限于单击、双击等。

上述步骤120中，三维巡检安全区域为能够让无人机安全通过且能够检测全部或部分待检设备的区域。如图3所示，根据三维模型及禁飞策略，确定三维巡检安全区域，包括：

步骤310，根据三维模型，确定三维巡检可飞行区域；

步骤320，根据三维模型及禁飞策略，确定三维巡检禁飞区域；

步骤330，根据三维巡检可飞行区域及三维巡检禁飞区域，得到三维巡检安全区域。

上述步骤310中，三维巡检可飞行区域包括飞行器可飞行通道的集合，具体的，三维巡检可飞行区域的确定过程包括：先根据三维模型，计算出通道尺寸(包括通道宽度、高度等)；然后根据通道尺寸计算出通道允许通过的最大飞行物尺寸(例如通道宽为3米，则不允许尺寸过大的飞行器通过，如对称电机轴距大于900mm)；最后，根据通道允许通过的最大飞行物尺寸及飞行器尺寸，确定三维巡检可飞行区域。

上述步骤320中，禁飞策略预先由人工根据实际经验确定，例如包括：无人机不能从电线下端飞行，无人机不能飞越待检测设备，无人机不能从两条电线中间飞行等等。本文对禁飞策略不做具体限定。三维巡检禁飞区域包括：飞行器禁止通行道路的集合。具体的，三维巡检禁飞区域的确定过程包括：从三维模型中查找符合禁飞策略的通道，将查找到的通道作为三维巡检禁飞区域。

上述步骤330中，从三维巡检可飞行区域中剔除三维巡检禁飞区域，从而得到三维巡检安全区域。

本文通过预先确定三维巡检安全区域，能够实现如下技术效果：降低后续巡检路径规划的运算难度、简化设备配置需求；提高后续巡检路径生成速度，强化实时性；规避风险，保证巡检时无人机飞行的安全性。

上述步骤130中，巡检计划包括待巡检设备及其需要巡检的项目，巡检目标任务点集包括所有巡检目标任务点，其中，每个巡检设备的巡检项目至少包括一目标任务点，巡检目标任务点为被检测点，即需要利用无人机上采集设备进行数据采集的点，根据巡检区域及其规模不同，目标任务点的数量和类型也不同。

步骤130根据巡检计划及三维模型，确定第一巡检目标任务点集合过程包括：根据待巡检设备点云数据与三维模型中点云数据进行匹配；根据匹配出的点云数据确定第一巡检目标任务点集合，具体的，对于每一匹配出的待巡检设备点云数据，从这些点云数据中选取至少一个点云数据作为目标任务点。

上述步骤140中，无人机信息包括：无人机上安装的数据采集设备信息、无人机电量信息及无人机特征信息。数据采集设备例如为图像采集设备(红外摄像仪、相机、紫外摄像仪)、激光扫描仪等等，本文对数据采集设备具体为何不做限定。无人机电量信息反应无人机电池容量。无人机特征信息包括无人机尺寸信息、无人机材质信息等，无人机尺寸信息能够反应无人机可通行的最大尺寸，无人机材质信息能反应无人机的绝缘特性。

具体的，如图4所示，步骤140根据三维巡检安全区域、第一巡检目标任务点集合及无人机信息，建立巡检路径，包括：

步骤410，根据无人机上安装的数据采集设备信息及无人机特征信息，过滤第一巡检目标任务点集合中的任务点；

步骤420，根据三维巡检安全区域及无人机电量信息，对过滤后得到的巡检目标任务点集合进行线路规划，得到巡检路径，其中，巡检路径为按序排列的航点集合，每个任务点附近会存在N个航点，航点包含空间地理信息坐标(包括经纬高，朝向)，无人机沿着每个航点顺序进行飞行。

具体的，上述步骤410中，根据无人机上安装的数据采集设备，过滤掉需要除无人机上安装数据采集设备之外的设备检测的待检测设备的目标任务点。例如，无人机上不包含红外采集设备，则在第一巡检目标任务点集合中过滤到需要测温的待检测设备的任务点。

根据无人机特征信息，过滤掉不允许无人机飞过的待检测设备的任务点。

上述步骤420中，无人机电量信息包括无人机所带电池容量，可按照总体飞行距离最短、包含待检测设备任务点最多的原则进行路径规划。上述步骤420能够充分利用无人机电量，得到多个最优的巡检路径(即单次检测尽可能多的任务点的巡检路径)。

本文一实施例中，为了便于使用者直观了解巡检路径，同时保证巡检路径的安全性及可用性。上述步骤140确定出巡检路径之后，还包括：在三维模型中，按照巡检路径模拟无人机飞行，若模拟过程中遇到障碍物阻挡，则返回步骤130，执行步骤130及其之后的步骤以实现重新规划巡检路径。

本实施例能够提高无人机在真实场景下飞行安全与飞行效率，同时使得无人机在巡检区域内自动化带电巡检作业变得可行。

本文一实施例中，无人机沿巡检路径巡检时，为了避免碰撞巡检路径周围设备，无人机根据自身避障***按巡检路径中心线飞行。

本文一实施例中，如图5所示，无人机自主避障巡检路径规划方法包括：

步骤510，建立巡检区域的三维模型，其中，三维模型中包括巡检区域内设备的点云数据；

步骤520，根据三维模型及禁飞策略，确定三维巡检安全区域；

步骤530，根据巡检计划及所述三维模型，确定第一巡检目标任务点集合；

步骤540，确定三维巡检安全区域中两侧设备对无人机的危险程度；

步骤550，根据三维巡检安全区域、三维巡检安全区域中两侧设备对无人机的危险程度、第一巡检目标任务点集合及无人机信息，建立第一巡检路径。

详细的说，上述步骤540所述的设备对无人机的危险程度可根据设备电压等级、电磁干扰程度及自身材质确定。

上述步骤550中无人机信息包括无人机上安装的数据采集设备信息、无人机电量信息及无人机特征信息。建立第一巡检路径具体过程包括：根据无人机上安装的数据采集设备信息及无人机特征信息，过滤所述第一巡检目标任务点集合中的任务点；根据所述三维巡检安全区域、所述无人机电量信息及设备对无人机的危险程度，对过滤后得到的巡检目标任务点集合进行线路规划，得到第一巡检路径，使得第一巡检线路远离危险设备一侧。

本实施例通过设置步骤540，能够使得无人机远离危险一侧飞行，保证无人机安全，避免意外发生。

本文一实施例中，无人机巡检路径规划方法除了提供上述全区域巡检外，还可提供针对特别环境下特定设备巡检，例如重合闸时对断路器的巡检，用电高峰/正午时对变压器油温的巡检，暴雨/沙尘暴后对绝缘子的巡检等等。具体的，对特定环境下的特定设备进行巡检的功能可由使用者自行选择开启或关闭，如图6所示，无人机巡检路径规划方法还包括：

步骤610，接收使用者设置的目标任务点；

步骤620，根据三维巡检安全区域、使用者设置的巡检目标任务点及无人机信息，建立第二巡检路径；

步骤630，根据第二巡检路径中道路的危险程度，对第二巡检路径进行筛选。

上述步骤610实施时，使用者可通过如下方式设置目标任务点：在显示三维模型的操作界面中设置目标任务点；在具有目标任务点下拉选框的操作界面中选择目标任务点；在具有输入框的操作界面中输入目标任务点。本文对使用者设置巡检目标任务点的方式不做限定。

上述步骤620确定出的第二巡检路径包括多个，确定巡检路径的具体实施过程参考图4所示实施例，此处不再详述。

上述步骤630中，第二巡检路径中道路的危险程度反映道路的危险情况，实施时，可根据预先确定的危险准则(该危险准则可根据实际情况进行设定，本文对此不做限定)，确定巡检路径中道路的相对危险程度，例如第二巡检路径包括两条道路，一条道路靠墙，另一条道路中均有高压等级设备，则确定另一条道路危险程度高。本步骤能够保证在无人机不受安全威胁的情况下，为无人机提供唯一的巡检指导。

进一步的，为了避免使用者遗漏目标任务点，本实施例实施之前，预先将目标任务点进行关联设置。具体实施时，可将同一设备上的目标任务点关联至一子集，例如将三项断路器相关的目标任务点关联到一起，还可将相邻或相连设备的相关部件的目标任务点进行关联，例如相连的变压器与高压电线，将变压器、高压电线及连接这两个设备的绝缘子、金具等相关的目标任务点关联到一起。

上述步骤610中，接收使用者设置的目标任务点后，还包括根据使用者设置的目标任务点，查询与其关联的目标任务点，使用者设置的巡检目标任务点与其关联的目标任务点共同组成第二巡检目标任务点集合。例如，使用者设置的目标任务点为一项电压互感器的绝缘设备，***会将与该项电压互感器绝缘设备关联的其余两项电压互感器绝缘设备也设置为目标任务点，和/或是将该项电压互感器绝缘设备相连的接线板一并设置为目标任务点。又例如，使用者设置两个设备的目标任务点，***会将这两个设备相关联的设备也设置为目标任务点。

上述步骤620根据三维巡检安全区域、使用者设置的目标任务点及无人机信息，建立第二巡检路径替换为：根据三维巡检安全区域、第二巡检目标任务点集合及无人机信息，建立第二巡检路径。

进一步的，为了避免设备对无人机产生影响，上述步骤620根据三维巡检安全区域、使用者设置的目标任务点及无人机信息，建立第二巡检路径进一步替换为：根据三维巡检安全区域、三维巡检安全区域中两侧设备对无人机的危险程度、使用者设置的目标任务点及无人机信息，建立第二巡检路径。

本实施例能够简化使用者的繁重操作，避免遗漏目标任务点，提高目标任务点设定的效率及准确度。

本文一实施例中，如图7所示，无人机自主避障巡检路径规划方法包括：

步骤710，接收使用者设置的目标任务点；

步骤720，根据使用者设置的目标任务点，查询与其关联的目标任务点，使用者设置的巡检目标任务点与其关联的目标任务点共同组成第二巡检目标任务点集合；

步骤730，确定三维巡检安全区域中两侧设备对无人机的危险程度；

步骤740，根据三维巡检安全区域、三维巡检安全区域中两侧设备对无人机的危险程度、第二巡检目标任务点集合及无人机信息，建立第二巡检路径。

具体的，建立第二巡检路径具体过程包括：根据无人机上安装的数据采集设备信息及无人机特征信息，过滤所述第二巡检目标任务点集合中的任务点；根据所述三维巡检安全区域、所述无人机电量信息及设备对无人机的危险程度，对过滤后得到的巡检目标任务点集合进行线路规划，得到第二巡检路径，使得第二巡检线路远离危险设备一侧。

本实施例通过设置步骤540，能够使得无人机远离危险一侧飞行，保证无人机安全，避免意外发生。

基于同一发明构思，本文还提供一种无人机巡检路径规划装置，如下面的实施例所述。无人机巡检路径规划装置包括多个功能单元和模块，均可以由专用或者通用芯片实现，还可以通过软件程序实现，具体的，如图8所示，无人机巡检路径规划装置包括：

模型建立模块810，用于建立巡检区域的三维模型，其中，三维模型中包括所述巡检区域内设备的点云数据；

区域划分模块820，用于根据三维模型及禁飞策略，确定三维巡检安全区域；

任务点确定模块830，用于根据巡检计划及三维模型，确定第一巡检目标任务点集合；

路径规划模块840，用于根据三维巡检安全区域、第一巡检目标任务点集合及无人机信息，建立第一巡检路径。

具体实施时，为了避免巡检区域内设备对无人机的影响，路径规划模块840进一步用于根据三维巡检安全区域、三维巡检安全区域中两侧设备对所述无人机的危险程度、第一巡检目标任务点集合及无人机信息，建立第一巡检路径。

本实施例适用于集成设备的巡检区域(例如变电站等)的巡检，通过根据三维模型，确定三维巡检安全区域，根据三维巡检安全区域、第一巡检目标任务点集合及无人机信息，建立第一巡检路径，能够保证无人机巡检时的绝对安全，且具有运算量小的特点，能够快速地、高精度地、自动地规划巡检路径，使得无人机在巡检区域内可行，提高无人机在巡检区域巡检作业的飞行安全与飞行效率。

本文一实施例中，模型建立模块810建立巡检区域的三维模型的过程包括：采集巡检区域内设备的点云数据；对采集的点云数据进行数据处理，得到巡检区域的三维模型。

本文一实施例中，区域划分模块820根据三维模型及禁飞策略，确定三维巡检安全区域的过程包括：根据三维模型，确定三维巡检可飞行区域；根据三维模型及禁飞策略，确定三维巡检禁飞区域；根据三维巡检可飞行区域及三维巡检禁飞区域，得到三维巡检安全区域。

本文一实施例中，任务点确定模块830根据巡检计划及三维模型，确定第一巡检目标任务点集合过程包括：根据待巡检设备点云数据与三维模型中的点云数据进行匹配；根据匹配出的点云数据确定第一巡检目标任务点集合。

本文一实施例中，路径规划模块840根据三维巡检安全区域、第一巡检目标任务点集合及无人机信息，建立巡检路径的过程包括：根据无人机上安装的数据采集设备信息及无人机特征信息，过滤第一巡检目标任务点集合中的任务点；根据三维巡检安全区域及无人机电量信息，对过滤得到的巡检目标任务点集合进行线路规划，得到巡检路径。

本文一实施例中，任务点确定模块820还用于：接收使用者设置的目标任务点；根据使用者设置的目标任务点，确定第二巡检目标任务点集合。路径规划模块840还用于根据三维巡检安全区域、第二巡检目标任务点集合及无人机信息，建立第二巡检路径；根据第二巡检路径中道路的危险程度，对第二巡检路径进行筛选。

本实施例能够简化使用者的繁重操作，避免遗漏目标任务点，提高目标任务点设定的效率及准确度。

为了更清楚说明本文技术方案，下面以变电站巡检为例进行详细说明。无人机巡检路径规划方法包括两大部分，第一部分为建立变电站三维模型，第二部分为规划巡检路径，其中，规划巡检路径的过程可由路径规划***实现。

具体的，变电站三维模型建立过程：

1)利用三维激光扫描仪采集变电站内设备的点云数据；

2)根据变电站内设备的点云数据，建立变电站三维模型；

3)设计变电站三维模型显示界面，并显示于无人机控制终端，该三维模型显示界面可供使用者查看待检设备信息(例如设备参数、属性等)；

路径规划过程：

4)使用者通过图9A所示操作界面选择巡检模式，若使用者选择自动巡检模式，则路径规划***将执行如下步骤5)、6)、8)，若使用者选择手动巡检模式，则将跳转至9B所示操作界面，以由用户输入目标任务点，待用户输入目标任务点后，路径规划***将执行如下步骤5)、7)、8)；需要说明的是，图9A及图9B仅为示例性说明，具体实施时，本领域技术人员可根据需求进行页面设置。

5)根据变电站三维模型及禁飞策略，确定三维巡检安全区域；

具体的，该过程包括：根据变电站三维模型，确定三维巡检可飞行区域；根据变电站三维模型及禁飞策略，确定三维巡检禁飞区域；根据三维巡检可飞行区域及三维巡检禁飞区域，得到三维巡检安全区域。

6)根据巡检计划及三维模型，确定巡检目标任务点集合；

7)接收使用者设置的目标任务点；根据使用者设置的目标任务点，查询与其关联的目标任务点，使用者设置的巡检目标任务点与其关联的目标任务点共同构成巡检目标任务点集合；

8)根据三维巡检安全区域、三维巡检安全区域中两侧设备对无人机的危险程度、巡检目标任务点集合及无人机信息，建立巡检路径；

9)若步骤8)建立的巡检路径有多条，则根据步骤8)建立的巡检路径中道路的危险程度，对巡检路径进行筛选，以唯一确定一条巡检路径。

具体的，无人机信息包括：无人机上安装的数据采集设备信息、无人机电量信息及无人机特征信息。建立巡检路径的过程包括：根据无人机上安装的数据采集设备信息及无人机特征信息，过滤第一巡检目标任务点集合中的任务点；根据三维巡检安全区域及无人机电量信息，对过滤得到的巡检目标任务点集合进行线路规划，得到巡检路径。

本实施例能够保证无人机巡检时的绝对安全，且具有运算量小的特点，能够快速地、高精度地、自动地规划巡检路径，使得无人机在变电站内巡检应用可行，提高无人机在变电站内场景下巡检作业的飞行安全与飞行效率。

本文一实施例中，上述实施例所述的无人机巡检路径规划方法可以计算机程序的方式运行于计算机设备中，如图10所示，计算机设备1002可以包括一个或多个处理器1004，诸如一个或多个中央处理单元(CPU)，每个处理单元可以实现一个或多个硬件线程。计算机设备1002还可以包括任何存储器1006，其用于存储诸如代码、设置、数据等之类的任何种类的信息。非限制性的，比如，存储器1006可以包括以下任一项或多种组合：任何类型的RAM，任何类型的ROM，闪存设备，硬盘，光盘等。更一般地，任何存储器都可以使用任何技术来存储信息。进一步地，任何存储器可以提供信息的易失性或非易失性保留。进一步地，任何存储器可以表示计算机设备1002的固定或可移除部件。在一种情况下，当处理器1004执行被存储在任何存储器或存储器的组合中的相关联的指令时，计算机设备1002可以执行相关联指令的任一操作。计算机设备1002还包括用于与任何存储器交互的一个或多个驱动机构1008，诸如硬盘驱动机构、光盘驱动机构等。

计算机设备1002还可以包括输入/输出模块1010(I/O)，其用于接收各种输入(经由输入设备1012)和用于提供各种输出(经由输出设备1014))。一个具体输出机构可以包括呈现设备1016和相关联的图形用户接口1018(GUI)。在其他实施例中，还可以不包括输入/输出模块1010(I/O)、输入设备1012以及输出设备1014，仅作为网络中的一台计算机设备。计算机设备1002还可以包括一个或多个网络接口1020，其用于经由一个或多个通信链路1022与其他设备交换数据。一个或多个通信总线1024将上文所描述的部件耦合在一起。

通信链路1022可以以任何方式实现，例如，通过局域网、广域网(例如，因特网)、点对点连接等、或其任何组合。通信链路1022可以包括由任何协议或协议组合支配的硬连线链路、无线链路、路由器、网关功能、名称服务器等的任何组合。

本文一实施例中，还提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器运行时执行上述无人机巡检路径规划方法。

本文实施例还提供一种计算机可读指令，其中当处理器执行所述指令时，其中的程序使得处理器执行上述无人机巡检路径规划方法。

应理解，在本文的各种实施例中，上述各过程的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本文实施例的实施过程构成任何限定。

还应理解，在本文实施例中，术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系。例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本文的范围。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，上述描述的***、装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在本文所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的***、装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个***，或一些特征可以忽略，或不执行。另外，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口、装置或单元的间接耦合或通信连接，也可以是电的，机械的或其它的形式连接。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本文实施例方案的目的。

另外，在本文各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以是两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

所述集成的单元如果以软件功能单元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，本文的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分，或者该技术方案的全部或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)执行本文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。

本文中应用了具体实施例对本文的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本文的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本文的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本文的限制。

Claims (7)

1.一种无人机自主避障巡检路径规划方法，其特征在于，包括：

建立巡检区域的三维模型，所述三维模型中包括所述巡检区域内设备的点云数据；

根据三维模型，确定三维巡检可飞行区域；

根据三维模型及禁飞策略，确定三维巡检禁飞区域；

根据三维巡检可飞行区域及三维巡检禁飞区域，得到三维巡检安全区域；其中所述三维巡检可飞行区域包括无人机可飞行通道的集合；

根据巡检计划及所述三维模型，确定第一巡检目标任务点集合；

根据设备电压等级、电磁干扰程度及无人机材质确定设备对无人机的危险程度；

根据无人机上安装的数据采集设备信息及无人机特征信息，过滤所述第一巡检目标任务点集合中的任务点；

根据所述三维巡检安全区域、无人机电量信息及设备对无人机的危险程度，对过滤后得到的巡检目标任务点集合进行线路规划，得到第一巡检路径。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：

接收使用者设置的目标任务点；

根据所述三维巡检安全区域、所述使用者设置的目标任务点及无人机信息，建立第二巡检路径；

根据所述第二巡检路径中道路的危险程度，对所述第二巡检路径进行筛选。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，接收使用者设置的目标任务点之后，还包括：

查询与所述使用者设置的目标任务点相关联的任务点；

所述使用者设置的目标任务点及其关联的任务点组成第二巡检目标任务点集合；

根据所述三维巡检安全区域、所述使用者设置的目标任务点及无人机信息，建立第二巡检路径进一步为：

根据所述三维巡检安全区域、所述第二巡检目标任务点集合及无人机信息，建立第二巡检路径。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，还包括：

确定所述三维巡检安全区域中两侧设备对所述无人机的危险程度；

根据所述三维巡检安全区域、所述第二巡检目标任务点集合及无人机信息，建立第二巡检路径进一步为：

根据所述三维巡检安全区域、所述三维巡检安全区域中两侧设备对所述无人机的危险程度、所述第二巡检目标任务点集合及所述无人机信息，建立第二巡检路径。

5.一种无人机自主避障巡检路径规划装置，其特征在于，包括：

模型建立模块，用于建立巡检区域的三维模型，所述三维模型中包括所述巡检区域内设备的点云数据；

区域划分模块，用于根据三维模型，确定三维巡检可飞行区域；

根据三维模型及禁飞策略，确定三维巡检禁飞区域；

根据三维巡检可飞行区域及三维巡检禁飞区域，得到三维巡检安全区域，其中所述三维巡检可飞行区域包括无人机可飞行通道的集合；

任务点确定模块，用于根据巡检计划及所述三维模型，确定第一巡检目标任务点集合；

路径规划模块，用于

根据设备电压等级、电磁干扰程度及无人机材质确定设备对无人机的危险程度；

根据无人机上安装的数据采集设备信息及无人机特征信息，过滤所述第一巡检目标任务点集合中的任务点；

根据所述三维巡检安全区域、无人机电量信息及设备对无人机的危险程度，对过滤后得到的巡检目标任务点集合进行线路规划，得到第一巡检路径。

6.一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至4中任一项所述的无人机自主避障巡检路径规划方法。

7.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有执行计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至4中任一项所述的无人机自主避障巡检路径规划方法。

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