伴随输电线路的增长,输电线路巡检工作量正在快速增加,传统的人工巡检已经远远不能适应当今智能电网建设的需求,而采用无人机进行智能化巡检能够减轻工作强度,降低运维成本,同时提高巡检质量和科学管理技术水平,具有重要的研究意义及广泛的应用前景。本文围绕旋翼无人机对输电线路进行智能化巡检的问题开展研究,重点关注无人机对输电线路场景的地图构建以及对该地图的应用。在对输电线路巡检任务和机器人地图构建的相关技术进行分析提炼的基础上,本文着重研究基于视觉线特征的同时定位与地图构建(SimultaneousLocalizatiionand Mapping,SLAM)技术及巡检视点规划技术。探讨了地图构建中的线特征空间参数化、状态优化、回环检测及视点选择等关键性问题。本文的主要工作包括以下几个方面:(1)提出一种基于图优化的线特征SLAM算法。该算法构建的地图表达能力强,位姿估计较基于滤波器的线特征SLAM方法精度高,解决了现有线特征SLAM问题中地图构建不一致、适用范围小、计算成本高的问题。(2)提出一种基于图像线特征的回环检测算法。首先,提取了 Line Band Descriptor(LBD)二进制描述子,提高了计算效率;其次,提出基于TDI(term frequency&discrimination coefficient&inverse document frequency)的视觉单词赋权方法,提高了单词评分的区分度;最后,实现完整的回环检测算法。实验结果表明,本文的算法较传统基于点特征的算法检测成功率高。(3)提出一种改进增量平滑的SLAM后端优化方法。首先,通过引入高阶无迹变换来对基于增量平滑的后端优化方法进行改进,提高了状态估计精度;其次,对基于图优化的线特征SLAM问题进行建模,并将所提出的后端优化算法应用于本文的线特征SLAM问题中;最后,通过实验验证了本文算法具有较高的状态优化估计精度。(4)提出了一种输电杆塔巡检视点规划策略。首先,结合巡检约束建立了安全巡检区域;其次,结合设备故障类型考虑候选视点的观测信息量、观测质量等因素,并量化了视点熵、相对熵和可见度三个指标来对候选视点进行评价,得到能够清晰反映各设备状态信息的最佳视点集;最后,在建立的巡检安全区域上进行最短路径规划,遍历所有最佳视点。实验结果验证了所提出策略的有效性。(5)设计制作室内输电线路巡检仿真实验平台以及室外输电杆塔实验模型,并在该实验平台上进行地图构建及视点规划实验。结果表明,对输电线路场景采集的图像中线特征丰富,采用本文提出的回环检测算法获得了很高的回环检测成功率,并且地图构建结果充分地表达了输电线路场景的结构信息;同时,数据采集的结果证明了视点规划方案的有效性。