一种航线的生成方法及装置

技术领域

本发明涉及无人机技术领域，特别是指一种航线的生成方法及装置。

背景技术

目前多旋翼无人机已经成为了巡检人员视觉和动作的延伸，并成为一件得心应手的工具。但是在日常巡线作业中主要还是依靠人工爬线的工作方式，通过人工爬线进行分组巡视，一个小组10人，每小组每天可巡视6-7档导线。该方式作业参与人数较多，作业耗时较长。且巡检过程无法整档的保存图像记录，可能会出现遗漏。同时地线也不支持爬线巡查。

目前常用的自主巡线主要有两种方式：

1.在无人机上加装激光雷达：

利用无人机上的激光雷达进行距离控制，实时定位与导线的距离，从而实现自主巡线操作。

该方式需要结合激光雷达，不仅会减少无人机的续航时间，并且增加了无人机自身的成本。

2.通过建立的三维点云进行巡检线路航线规划：

利用事先建立的三维点云进行航线规划，然后将规划好的航线下发到无人机上进行自主飞行。

该方式需要对整个线路进行三维点云重建操作，工作量大，而且部分位于水域上方的线路无法建立完整的三维点云，不能进行航线规划。

发明内容

本发明要解决的技术问题是如何提供一种航线的生成方法及装置。可以实现无人机的全自主巡检，减少了实际作业时的耗时。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：

本发明提供一种航线的生成方法，所述方法包括：

确定导线和地线上的每个档内的锚点；

根据杆塔的挂点、模板挂点以及锚点，确定无人机所在的航线上的航线点；

根据杆塔的挂点、模板挂点以及航线点，生成航线。

可选的，确定导线和地线上的每个档内的锚点，包括：

确定无人机当前位置对应在导线和地线上所在的档；

根据所述档，确定所述导线和地线上的每个档内的锚点和航向角方向。

可选的，确定无人机当前位置对应在导线和地线上所在的档，包括：

遍历所有档，计算所述导线和地线的每个档内第一杆塔P

计算所述第一杆塔P

计算所述第二向量

根据所述投影系数ratio

可选的，计算所述第二向量

根据公式：

其中，

ratio

P

P

P为无人机当前位置的坐标；

其中，n为正整数。

可选的，根据所述投影系数ratio

若0

若ratio

可选的，根据所述档，确定所述导线和地线上的每个档内的锚点和航向角方向，包括：

确定插入锚点M

根据插入的锚点M

根据公式：

其中，ratio

根据第一向量

根据垂直向量

可选的，根据杆塔的挂点、模板挂点以及锚点，确定无人机所在的航线上的航线点，包括：

确定模板挂点的向量；

根据所述模板挂点的向量，确定各杆塔的挂点坐标；

根据所述锚点，确定航线点的档间距比例和弧垂；

根据所述挂点坐标、档间距比例以及弧垂，得到航线点。

可选的，确定模板挂点的向量，包括：

根据公式：

其中，P

可选的，根据所述向量挂点，确定各杆塔的挂点坐标，包括：

根据公式：

其中，P

可选的，根据所述锚点，确定航线点的弧垂，包括：

根据公式：H

其中，H

可选的，根据所述挂点坐标、档间距比例以及弧垂，得到航线点，包括：

根据档间距比例，对锚点进行排序；

根据公式：P

其中P

本发明还提供一种航线的生成装置，所述装置包括：

获取模块，用于确定导线和地线上的每个档内的锚点；

处理模块，用于根据杆塔的挂点、模板挂点以及锚点，确定无人机所在的航线上的航线点；

生成模块，用于根据杆塔的挂点、模板挂点以及航线点，生成航线。

本发明还提供一种计算机可读存储介质，存储指令，当所述指令在计算机上运行时，使得计算机执行如上述的方法。

本发明的上述方案至少包括以下有益效果：

通过确定导线和地线上的每个档内的锚点；根据杆塔的挂点、模板挂点以及锚点，确定无人机所在的航线上的航线点；根据杆塔的挂点、模板挂点以及航线点，生成航线。进一步可以将航线下发至无人机，使无人机按照航线实现无人机的全自主巡检，减少了实际作业时的耗时。

附图说明

图1是本发明实施例的航线的生成方法的流程示意图；

图2是本发明实施例的各杆塔所组成的档的示意图；

图3是本发明实施例的导线和地线在杆塔上的示意图；

图4是本发明实施例的无人机与导线和地线的相对位置示意图；

图5是本发明实施例的具体的实施例1的流程示意图；

图6是本发明实施例的具体的实施例2的流程示意图；

图7是本发明实施例的具体的实施例3的流程示意图；

图8是本发明实施例的航线的生成装置的模块框示意图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

如图1所示，本发明的实施例提供一种航线的生成方法，所述方法包括：

步骤11，确定导线和地线上的每个档内的锚点；

步骤12，根据杆塔的挂点、模板挂点以及锚点，确定无人机所在的航线上的航线点；

步骤13，根据杆塔的挂点、模板挂点以及航线点，生成航线。

如图2至4所示，图2中的点1至点13所示是分布在地面上的各个杆塔的中心点坐标；图3中的线段m1和线段m2为地线，线段m3至线段m8的线段为导线，位于杆塔顶端的点a5即为改杆塔的中心的，点3是该杆塔上的线段m8上的挂点，点4和点5是线段m8上的锚点，点1是在实际操作时进行跨杆塔飞行保障安全的转弯点，点2是无人机当前所在位置；图4中点2是无人机当前所在位置，点3是该杆塔上的挂点。

该实施例是基于杆塔类型一致的情况下，导线和地线上的挂点位置相对于杆塔塔顶中心点位置不变，同时，在同一个档内所有导线弧垂分布一致，同一档内所有地线弧垂分布一致。基于这些特点，通过确定一根导线或地线上每个档内的锚点、杆塔的挂点以及模板挂点，确定航线上的航线点，最终生成航线，该实施例在实现无人机的全自主巡检的同时减少了实际作业时的耗时。

如图2所示，本发明一可选的实施例中，步骤11包括：

步骤111，确定无人机当前位置对应在导线和地线上所在的档；

步骤112，根据所述档，确定所述导线和地线上的每个档内的锚点和航向角方向。

本实施例中的档指的是相邻两个杆塔之间，确定无人机当前位置所对应的档，再根据无人机当前所在的档确定每个档内的锚点与航向角。

进一步的，步骤111包括：

步骤1111，遍历所有档，计算所述导线和地线的每个档内第一杆塔P

步骤1112，计算所述第一杆塔P

步骤1113，计算所述第二向量

步骤1114，根据所述投影系数ratio

本实施例中，给每个杆塔依次编号，编号记作n(n为正整数)，每个档内，编号数小的杆塔作为该档内的第一杆塔P

本发明一可选的实施例中，步骤1113包括：

根据公式：

其中，

本实施例中的n是杆塔的编号，也可以是一个档的编号，一个档中的第一杆塔P

本发明一可选的实施例中，步骤1114包括：

若0

若ratio

本实施例对遍历所有档所得到的投影系数ratio

本发明一可选的实施例中，步骤112包括：

步骤1121，确定插入锚点M

步骤1122，根据插入的锚点M

步骤1123，根据公式：

其中，ratio

步骤1124，根据第一向量

步骤1125，根据垂直向量

本实施例中，对步骤11中已判断的无人机当前位置所对应的第n个档进行锚点插入，先确定插入锚点的总数量L，这里也需要对锚点进行顺序编号，锚点M

具体的实施例中，若第一向量

另外，需要说明的是，锚点间距dist

本发明一可选的实施例中，步骤12包括：

步骤121，确定模板挂点的向量；

步骤122，根据所述模板挂点的向量，确定各杆塔的挂点坐标；

步骤123，根据所述锚点，确定航线点的档间距比例和弧垂；

步骤124，根据所述挂点坐标、档间距比例以及弧垂，得到航线点。

进一步的，步骤121包括：

根据公式：

本实施例中，模板挂点的向量可根据公式

本发明一可选的实施例中，步骤122包括：

根据公式：

本实施例中，各杆塔的挂点坐标可根据公式

本发明一可选的实施例中，步骤123包括：

根据公式：H

本实施例中，锚点M

H

本发明一可选的实施例中，步骤124包括：

根据档间距比例，对锚点进行排序；

根据公式：P

本实施例中，由于在实际操作过程中，为了避免无人机打点过程中的缺与漏，可能会进行重复打点，因此也会出现重复打点或打点顺序混乱的情况，需要根据档间距比例的大小对锚点进行排序，再根据公式P

通过利用无人机对锚点进行打点记录位置，进一步还可以利用算法实现无人机的航线规划。本发明的方案实现了无人机的全自主巡检，同时减少了实际作业耗时。

如图5所示，一个具体的实施例1中，在进行航线推算时主要利用无人机在挂点和锚点进行打点记录，利用APP(Application；应用程序)记录下导线和地线的挂点和锚点坐标，从而进行航线推算和航线下发，其主要工作流程如下：

1)飞手到作业现场，启动地面站APP与无人机，进行地面站APP与无人机的连接；

2)在APP中查询是否存在有该飞行任务的航点，如果有航点直接构成航线下发至无人机，执行飞行任务；

3)如果不存在航点，则对该飞行任务进行航点规划，判断是否直接进行航点推算，需要说明的是，这里进行航点的推算主要涉及杆塔高度、杆塔间档距是否满足推算要求，跟模板库中的进行杆塔类型进行比较判断；

4)如果能进行航点规划，则可进行航点自主推算，最终构成航线，下发至无人机；如果不能直接进行航点规划，则飞手手动起飞无人机，飞到需要记录的挂点和锚点进行打点，将打点结果记录到地面站APP，APP取得挂点和锚点后，即可进行航点规划；

5)最终将生成的航点构成航线，将下发到无人机，等待执行飞行作业。

需要说明的是，在进行航线推算时，主要利用导线和地线的挂点和锚点进行打点，导线和地线的航线推算的主要依靠挂点和锚点进行航线的推算，计算出跟导地线相近的航线，同时由于无人机机载边缘计算模块实时识别的作用，所以在进行自主航线规划时如果出现偏差是可以容纳的。

如图6和图7所示，一个具体的实施例2中，无人机进行全自主巡检的主要工作流程主要包括无人机对导线的锚点打点，然后通过APP进行航线推算与下发至无人机，然后无人机通过边缘计算模块对导线实时识别跟踪，通过边缘计算控制无人机和云台姿态，其具体的工作流程进行如下：

a)对无人机上传基本航点，并开机起飞；

b)无人机飞到第一基巡视杆塔导线和地线的起始位置，并开启自动巡线模式；

c)AI(Artificial Intelligence；人工智能)模块获取自动巡视命令，通过输入视频进行导线位置识别，并通过位置信息解算，得到无人机控制信息，对无人机SDK(SoftwareDevelopment Kit；软件开发工具包)进行飞行控制，并进行间隔距离的拍照存储；

d)无人机通过边缘计算AI模块的控制，顺导线进行飞行；

e)当AI模块识别到有障碍或者杆塔，则控制无人机进行避障飞行；

f)当无人机飞到中间航点进行返航并继续沿线飞行；

g)完成所有拍摄，无人机降落，结束飞行

如图8所示，本发明的实施例还提供一种航线的生成装置80，所述装置包括：

获取模块81，用于确定导线和地线上的每个档内的锚点；

处理模块82，用于根据杆塔的挂点、模板挂点以及锚点，确定无人机所在的航线上的航线点；

生成模块83，用于根据杆塔的挂点、模板挂点以及航线点，生成航线。

可选的，获取模块81具体用于：

确定无人机当前位置对应在导线和地线上所在的档；

根据所述档，确定所述导线和地线上的每个档内的锚点和航向角方向。

可选的，确定无人机当前位置对应在导线和地线上所在的档，包括：

遍历所有档，计算所述导线和地线的每个档内第一杆塔P

计算所述第一杆塔P

计算所述第二向量

根据所述投影系数ratio

可选的，计算所述第二向量

根据公式：

其中，

ratio

P

P

P为无人机当前位置的坐标；

其中，n为正整数。

可选的，根据所述投影系数ratio

若0

若ratio

可选的，根据所述档，确定所述导线和地线上的每个档内的锚点和航向角方向，包括：

确定插入锚点M

根据插入的锚点M

根据公式：

其中，ratio

根据第一向量

根据垂直向量

可选的，处理模块82具体用于：

确定模板挂点的向量；

根据所述模板挂点的向量，确定各杆塔的挂点坐标；

根据所述锚点，确定航线点的档间距比例和弧垂；

根据所述挂点坐标、档间距比例以及弧垂，得到航线点。

可选的，确定模板挂点的向量，包括：

根据公式：

其中，P

可选的，根据所述向量挂点，确定各杆塔的挂点坐标，包括：

根据公式：

其中，P

可选的，根据所述锚点，确定航线点的弧垂，包括：

根据公式：H

其中，H

可选的，根据所述挂点坐标、档间距比例以及弧垂，得到航线点，包括：

根据档间距比例，对锚点进行排序；

根据公式：P

其中P

需要说明的是，该装置是与上述方法对应的装置，上述方法实施例中的所有实现方式均适用于该装置的实施例中，也能达到相同的技术效果。

本发明的实施例还提供一种计算机可读存储介质，存储指令，当所述指令在计算机上运行时，使得计算机执行如上述的方法。上述方法实施例中的所有实现方式均适用于该实施例中，也能达到相同的技术效果。

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、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。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发明的范围。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统、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。

在本发明所提供的实施例中，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系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，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，可以是电性，机械或其它的形式。

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实施例方案的目的。

另外，在本发明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，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。

所述功能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、ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

此外，需要指出的是，在本发明的装置和方法中，显然，各部件或各步骤是可以分解和/或重新组合的。这些分解和/或重新组合应视为本发明的等效方案。并且，执行上述系列处理的步骤可以自然地按照说明的顺序按时间顺序执行，但是并不需要一定按照时间顺序执行，某些步骤可以并行或彼此独立地执行。对本领域的普通技术人员而言，能够理解本发明的方法和装置的全部或者任何步骤或者部件，可以在任何计算装置(包括处理器、存储介质等)或者计算装置的网络中，以硬件、固件、软件或者它们的组合加以实现，这是本领域普通技术人员在阅读了本发明的说明的情况下运用他们的基本编程技能就能实现的。

因此，本发明的目的还可以通过在任何计算装置上运行一个程序或者一组程序来实现。所述计算装置可以是公知的通用装置。因此，本发明的目的也可以仅仅通过提供包含实现所述方法或者装置的程序代码的程序产品来实现。也就是说，这样的程序产品也构成本发明，并且存储有这样的程序产品的存储介质也构成本发明。显然，所述存储介质可以是任何公知的存储介质或者将来所开发出来的任何存储介质。还需要指出的是，在本发明的装置和方法中，显然，各部件或各步骤是可以分解和/或重新组合的。这些分解和/或重新组合应视为本发明的等效方案。并且，执行上述系列处理的步骤可以自然地按照说明的顺序按时间顺序执行，但是并不需要一定按照时间顺序执行。某些步骤可以并行或彼此独立地执行。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。