【摘 要】
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随着电网规模的持续扩大,无人机巡检作业日益普及。但现有巡检无人机大多是针对野外空旷环境的输电线巡检,具有体积大与质量高的特征,难以直接应用于城市周边区域的输电线巡检。对此,本文以实现城市周边区域的输电线自主巡检作业为目的,结合图像处理技术,设计一款微型巡线无人机,主要研究内容如下:（1）针对微型巡线无人机的应用场景,结合巡检作业的性能需求,对微型巡线无人机的硬件平台进行设计。首先设计包含主控、图像
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随着电网规模的持续扩大,无人机巡检作业日益普及。但现有巡检无人机大多是针对野外空旷环境的输电线巡检,具有体积大与质量高的特征,难以直接应用于城市周边区域的输电线巡检。对此,本文以实现城市周边区域的输电线自主巡检作业为目的,结合图像处理技术,设计一款微型巡线无人机,主要研究内容如下:（1）针对微型巡线无人机的应用场景,结合巡检作业的性能需求,对微型巡线无人机的硬件平台进行设计。首先设计包含主控、图像处理、GNSS等模块的飞行控制系统;然后对机架结构进行设计及对动力系统进行选型,搭建无人机硬件平台。（2）进行输电线图像预处理与边缘检测算法的设计,并通过掩膜处理的方法对输电线边缘图进行干扰边缘去除。然后使用霍夫变换对图像中直线进行提取,依据输电线的特征进行干扰直线信息去除,最后得到输电线在图像中的偏移角及位置。（3）根据无人机巡线作业流程,首先结合图像处理的结果,计算无人机与输电线之间的水平偏移量;然后利用无人机的实时飞行数据,通过卡尔曼滤波推算输电线的实际位置;最后进行飞行纠偏策略设计,实现无人机的自主巡线作业。（4）通过巡检飞行实验,对本文所设计的输电线图像识别算法及自主巡线飞行进行性能验证。验证结果表明,图像处理能够稳定的识别目标输电线,实现水平偏差在±0.2m以内、高度偏差在±0.1m以内的自主巡线飞行,达到了设计指标要求。综上所述,本文所设计并制作的微型巡线无人机在重量轻、体积小的前提下,可以实现对输电线的高精度沿线、定高飞行,能够满足城市周边区域输电线巡检的应用需求。
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