无人机自主巡航方法、装置、计算机设备和存储介质与流程

1.本技术涉及无人机技术领域，特别是涉及一种无人机自主巡航方法、装置、计算机设备和存储介质。


背景技术：

2.传统方式对输电线路进行巡检时，大多采用人工巡检的形式，但人工巡检存在巡检效果差、人工成本高、工作效率低等问题，不能满足电网巡检的新要求。且输电公司的大部分输电线路位于远离城镇、远离交通干线、人烟稀少的高山大岭地区，输电线路超过20000公里，因此使用人工对输电线路进行巡检的难度较大。
3.相关技术中提出了使用基于网络rtk高精度定位技术的无人机来对输电线路进行巡检的技术方案，但是，由于输电线路分布点多、面积广、所处地形复杂且自然环境恶劣，部分输电线路区域存在运营商通信基站数量不足和分布不均等问题，很难做到网络全覆盖，此时，基于网络rtk高精度定位技术的无人机在无网络信号的情况下，无法获取当前的定位信号，从而使无人机的自主巡航无法正常进行。


技术实现要素：

4.基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够在无网络信号时，仍能使无人机正常进行自主巡航的无人机自主巡航方法、装置、计算机设备和存储介质。
5.第一方面，本技术提供了一种无人机自主巡航方法。所述方法包括：获取飞行路径信息并进行自检；获取移动通信网络的信号强度和无人机的飞行高度；若所述信号强度小于预设阈值或所述飞行高度大于预设高度，则通过卫星定位系统获取定位信号；否则，通过所述移动通信网络获取所述定位信号；根据所述定位信号和所述飞行路径信息进行自主巡航。
6.在其中一个实施例中，所述获取飞行路径信息并进行自检的步骤之前，所述方法还包括：获取巡检需求；若所述巡检需求中包括多个监测点，则根据最优路径算法计算最短路径；其中，所述最短路径为通过全部所述监测点的飞行路径；根据所述最短路径得到所述飞行路径信息。
7.在其中一个实施例中，所述获取巡检需求的步骤之后，所述方法还包括：若所述巡检需求中不包括监测点，则获取巡检起始点并根据输电线路传输方向计算巡检区域；根据所述巡检区域得到所述飞行路径信息。
8.在其中一个实施例中，所述根据最优路径算法计算最短路径的步骤，包括：通过dijstra算法计算所述最短路径。
9.在其中一个实施例中，所述方法还包括：获取障碍物的位置信息；根据所述位置信息和所述飞行路径信息得到更新路径信息；根据所述更新路径信息控制所述无人机绕过所述障碍物。
10.在其中一个实施例中，所述方法还包括：记录并存储实时飞行路线；通过所述移动
通信网络输出所述实时飞行路线。
11.在其中一个实施例中，所述预设阈值为-90dbm，所述预设高度为300米。
12.第二方面，本技术还提供了一种无人机自主巡航装置。所述装置包括：路径获取模块，用于获取飞行路径信息并进行自检；信息获取模块，用于获取移动通信网络的信号强度和无人机的飞行高度；判断模块，用于若所述信号强度小于预设阈值或所述飞行高度大于预设高度，则通过卫星定位系统获取定位信号；否则，通过所述移动通信网络获取所述定位信号；控制模块，用于根据所述定位信号和所述飞行路径信息进行自主巡航。
13.第三方面，本技术还提供了一种计算机设备。所述计算机设备包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述方法的步骤。
14.第四方面，本技术还提供了一种计算机可读存储介质。所述计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述方法的步骤。
15.上述无人机自主巡航方法、装置、计算机设备和存储介质，通过获取移动通信网络的信号强度和无人机的飞行高度，并在信号强度小于预设阈值或飞行高度大于预设高度的情况下，切换为卫星定位系统获取定位信号，并根据定位信号和获取的飞行路径信息完成自主巡航。通过上述方法，使无人机可以在无无网络信号的情况下，切换为卫星定位系统来获取定位信号，从而使无人机继续正常进行自主巡航。
附图说明
16.图1为一个实施例中无人机自主巡航方法的流程示意图；
17.图2为一个实施例中根据最短路径得到飞行路径信息的流程示意图；
18.图3为一个实施例中根据巡检区域得到飞行路径信息的流程示意图；
19.图4为一个实施例中控制无人机绕过障碍物的流程示意图；
20.图5为一个实施例中输出实时飞行路线的流程示意图；
21.图6为一个实施例中无人机自主巡航装置的模块示意图；
22.图7为一个实施例中计算机设备的内部结构图。
具体实施方式
23.为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。
24.在一个实施例中，如图1所示，提供了一种无人机自主巡航方法，以该方法应用于无人机的控制器中为例进行说明，包括以下步骤：
25.步骤s100，获取飞行路径信息并进行自检。具体的，无人机在待机或不工作时，通常是停靠在停机坪上，等待巡航任务，而停机坪通常是设置在方便进行检修的地方或者是各个供电局的办公地点，移动通信网络信号较好，因此，无人机在停机坪等待飞行时，可以通过移动通信网络或蓝牙网络获取用户预先设置的飞行路径信息，并在进行自检后进入自主巡航状态。
26.步骤s200，获取移动通信网络的信号强度和无人机的飞行高度。具体的，无人机在
进行自主巡航的过程中，可以间隔预设时间或实时获取当前时间点下移动通信网络的信号强度和无人机当前的飞行高度。其中，无人机的飞行高度为相对高度，可以通过无人机内部设置的气压计来测量得到。
27.步骤s300，若信号强度小于预设阈值或飞行高度大于预设高度，则通过卫星定位系统获取定位信号；否则，通过移动通信网络获取定位信号。
28.具体的，当信号强度小于预设阈值时，说明无人机在当前位置的移动通信网络信号较弱甚至无信号；或者，当飞行高度大于预设高度时，说明无人机距离移动通信基站较远，移动通信网络的信号不稳定。此时，需要切换为卫星定位系统来获取定位信号。无人机中设置有rtk(real-time kinematic)模块，其与无人机的cpu处理器连接，rtk模块用于接收卫星定位系统基于ppp-rtk技术提供的定位信号，以对无人机进行厘米级别的定位。当信号强度大于等于预设阈值且飞行高度小于等于预设高度时，说明无人机处于低空强信号区域，此时可以直接通过移动通信网络获取定位信号，无人机可以通过移动通信网络获取卫星地基增强站发出的高精度的定位信号。
29.步骤s400，根据定位信号和飞行路径信息进行自主巡航。具体的，无人机在根据飞行路径信息进行自主巡航的过程中，通过定位信息对无人机进行自动纠偏，从而使无人机完成自主巡航任务。无人机可以采用多旋翼飞行平台，且挂载有高清云台相机，通过高清云台相机拍摄目标位置的高清照片，从而完成对输电线路的巡检。
30.上述无人机自主巡航方法，通过获取移动通信网络的信号强度和无人机的飞行高度，并在信号强度小于预设阈值或飞行高度大于预设高度的情况下，切换为卫星定位系统获取定位信号，并根据定位信号和获取的飞行路径信息完成自主巡航。通过上述方法，使无人机可以在无无网络信号的情况下，切换为卫星定位系统来获取定位信号，从而使无人机继续正常进行自主巡航，并实现厘米级的定位。且不需要架设和标定基站，同时也摆脱了对移动通信网络的依赖，无需增加自建基站的成本，更好的提高机巡作业的效率和安全性。而且在ppp-rtk定位信号中的rtk高精度位置信息，还可以提供无人机的机头指向信息，避免巡航过程中高压线周围的磁场干扰无人机飞行的稳定性。
31.在一个实施例中，如图2所示，步骤s100中，获取飞行路径信息并进行自检的步骤之前，无人机自主巡航方法还包括：
32.步骤s510，获取巡检需求。具体的，巡检需求为巡检人员根据输电线路的巡检需要预先设置的。例如，巡检需求中可以包括多个需要巡检的监测点，或者设置为仅对某一条输电线路进行巡检。
33.步骤s520，若巡检需求中包括多个监测点，则根据最优路径算法计算最短路径；其中，最短路径为通过全部监测点的飞行路径。
34.具体的，若通过巡检需求获取到多个监测点，此时无人机需要依次巡航至相应的位置进行巡检任务，为节省无人机执行巡航任务的时间，此时通过最优路径算法来计算无人机巡航时的最短路径，最短路径为经过全部监测点的飞行路径，防止无人机在不同监测点来回折返，耗费巡检时间。
35.步骤s530，根据最短路径得到飞行路径信息。具体的，得到巡航的最短路径后，将相应的最短路径作为无人机巡航时的飞行路径信息，以使无人机按照最短路径进行巡航。
36.在一个实施例中，如图3所示，步骤s510中，获取巡检需求的步骤之后，无人机自主
巡航方法还包括：
37.步骤s540，若巡检需求中不包括监测点，则获取巡检起始点并根据输电线路传输方向计算巡检区域。
38.具体的，若通过巡检需求获取不到监测点，则说明为单一巡检任务，此时仅需要获取巡检的起始点，当无人机位于巡检起始点时，通过无人机的摄像头采集包括输电线路的图像，并根据图像中输电线路的位置，来计算出无人机需要巡检的区域。例如，巡检区域为不规则的条状区域。
39.步骤s550，根据巡检区域得到飞行路径信息。具体的，无人机根据计算得到的巡检区域，在巡检区域中规划飞行路线，从而得到在巡检区域内飞行的飞行路径信息。
40.在一个实施例中，步骤s520中，根据最优路径算法计算最短路径的步骤，包括：通过dijstra算法计算最短路径。具体的，dijstra算法可以计算出一个顶点到其余各顶点的最短路径，从而解决有权图中最短路径的问题。在一些其他实施例中，也可以采用bellman-ford算法、floyd算法和spfa算法等来计算最短路径。
41.在一个实施例中，如图4所示，无人机自主巡航方法还包括：
42.步骤s610，获取障碍物的位置信息。具体的，无人机在进行巡航的过程中，可能会遇到障碍路阻挡在飞行路径上的情况，因此，无人机通过使用激光雷达，实施获取环境中的障碍物的位置信息。
43.步骤s620，根据位置信息和飞行路径信息得到更新路径信息。具体的，得到障碍物的位置信息后，无人机会根据位置信息和飞行路径信息判断障碍物是否与飞行路径存在交叉，在存在交叉的情况下，即会调用蔽障策略，生成一条可以绕过障碍物的更新路径，从而输出相应的更新路径信息。
44.步骤s630，根据更新路径信息控制无人机绕过障碍物。具体的，无人机通过执行更新路径信息后，即可绕开障碍物，然后回归原始的飞行路径，从而继续自主巡航任务。
45.在一个实施例中，如图5所示，无人机自主巡航方法还包括：
46.步骤s710，记录并存储实时飞行路线。具体的，无人机在执行巡航任务的过程中，根据接收到的定位信号和相应的高精度定位接收机获取无人机的实际飞行路线，且将实际飞行路线记录并存储下来。
47.步骤s720，通过移动通信网络输出实时飞行路线。具体的，当无人机可以连接到移动通信网络时，无人机即会将存储的实时飞行路线输出至控制终端或远程终端，以便巡检人员方便的查看无人机的工作状态。可以理解的是，当无人机连接不到移动通信网络时，无人机可以先将实时飞行路线进行存储，待移动通信网络重新连接时，再输出存储的实施飞行路线。
48.在一个实施例中，预设阈值为-90dbm，预设高度为300米。具体的，当信号强度大于-90dbm时，无人机即可通过移动通信网络获取定位信息，在一些其他实施例中，预设阈值也可以设置为-60dbm或-40dbm等，信号强度越大，移动通信网络的连接也越稳定。本实施例中，在预设高度大于300米时，即会切换为卫星定位系统阿里获取定位信号，在一些其他实施例中，根据输电线路所处的环境，预设高度也可以设置为250米或350米等，可以根据具体的使用需要进行改变。
49.应该理解的是，虽然如上所述的各实施例所涉及的流程图中的各个步骤按照箭头
的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，如上所述的各实施例所涉及的流程图中的至少一部分步骤可以包括多个步骤或者多个阶段，这些步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤中的步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。
50.基于同样的发明构思，本技术实施例还提供了一种用于实现上述所涉及的无人机自主巡航方法的无人机自主巡航装置。该装置所提供的解决问题的实现方案与上述方法中所记载的实现方案相似，故下面所提供的一个或多个无人机自主巡航装置实施例中的具体限定可以参见上文中对于无人机自主巡航方法的限定，在此不再赘述。
51.在一个实施例中，如图6所示，提供了一种无人机自主巡航装置，包括：路径获取模块810、信息获取模块820、判断模块830和控制模块840，其中：
52.路径获取模块810，用于获取飞行路径信息并进行自检；
53.信息获取模块820，用于获取移动通信网络的信号强度和无人机的飞行高度；
54.判断模块830，用于若信号强度小于预设阈值或飞行高度大于预设高度，则通过卫星定位系统获取定位信号；否则，通过移动通信网络获取定位信号；
55.控制模块840，用于根据定位信号和飞行路径信息进行自主巡航。
56.上述无人机自主巡航装置中的各个模块可全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现。上述各模块可以硬件形式内嵌于或独立于计算机设备中的处理器中，也可以以软件形式存储于计算机设备中的存储器中，以便于处理器调用执行以上各个模块对应的操作。
57.在一个实施例中，提供了一种计算机设备，该计算机设备可以是终端，其内部结构图可以如图7所示。该计算机设备包括处理器、存储器、输入/输出接口(input/output，简称i/o)和通信接口。其中，处理器、存储器和输入/输出接口通过系统总线连接，通信接口通过输入/输出接口连接到系统总线。其中，该计算机设备的处理器用于提供计算和控制能力。该计算机设备的存储器包括非易失性存储介质和内存储器。该非易失性存储介质存储有操作系统、计算机程序和数据库。该内存储器为非易失性存储介质中的操作系统和计算机程序的运行提供环境。该计算机设备的输入/输出接口用于处理器与外部设备之间交换信息。该计算机设备的通信接口用于与外部的终端通过网络连接通信。该计算机程序被处理器执行时以实现一种无人机自主巡航方法。
58.本领域技术人员可以理解，图7中示出的结构，仅仅是与本技术方案相关的部分结构的框图，并不构成对本技术方案所应用于其上的计算机设备的限定，具体的计算机设备可以包括比图中所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有不同的部件布置。
59.在一个实施例中，提供了一种计算机设备，包括存储器和处理器，存储器中存储有计算机程序，该处理器执行计算机程序时实现上述各方法实施例中的步骤。
60.在一个实施例中，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该处理器执行计算机程序时实现上述各方法实施例中的步骤。
61.本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，
本技术所提供的各实施例中所使用的对存储器、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和易失性存储器中的至少一种。非易失性存储器可包括只读存储器(read-only memory，rom)、磁带、软盘、闪存、光存储器、高密度嵌入式非易失性存储器、阻变存储器(reram)、磁变存储器(magnetoresistive random access memory，mram)、铁电存储器(ferroelectric random access memory，fram)、相变存储器(phase change memory，pcm)、石墨烯存储器等。易失性存储器可包括随机存取存储器(random access memory，ram)或外部高速缓冲存储器等。作为说明而非局限，ram可以是多种形式，比如静态随机存取存储器(static random access memory，sram)或动态随机存取存储器(dynamic random access memory，dram)等。本技术所提供的各实施例中所涉及的数据库可包括关系型数据库和非关系型数据库中至少一种。非关系型数据库可包括基于区块链的分布式数据库等，不限于此。本技术所提供的各实施例中所涉及的处理器可为通用处理器、中央处理器、图形处理器、数字信号处理器、可编程逻辑器、基于量子计算的数据处理逻辑器等，不限于此。
62.以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
63.以上所述实施例仅表达了本技术的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本技术专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本技术的保护范围。因此，本技术的保护范围应以所附权利要求为准。

技术特征：
1.一种无人机自主巡航方法，其特征在于，所述方法包括：获取飞行路径信息并进行自检；获取移动通信网络的信号强度和无人机的飞行高度；若所述信号强度小于预设阈值或所述飞行高度大于预设高度，则通过卫星定位系统获取定位信号；否则，通过所述移动通信网络获取所述定位信号；根据所述定位信号和所述飞行路径信息进行自主巡航。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取飞行路径信息并进行自检的步骤之前，所述方法还包括：获取巡检需求；若所述巡检需求中包括多个监测点，则根据最优路径算法计算最短路径；其中，所述最短路径为通过全部所述监测点的飞行路径；根据所述最短路径得到所述飞行路径信息。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述获取巡检需求的步骤之后，所述方法还包括：若所述巡检需求中不包括监测点，则获取巡检起始点并根据输电线路传输方向计算巡检区域；根据所述巡检区域得到所述飞行路径信息。4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据最优路径算法计算最短路径的步骤，包括：通过dijstra算法计算所述最短路径。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：获取障碍物的位置信息；根据所述位置信息和所述飞行路径信息得到更新路径信息；根据所述更新路径信息控制所述无人机绕过所述障碍物。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：记录并存储实时飞行路线；通过所述移动通信网络输出所述实时飞行路线。7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预设阈值为-90dbm，所述预设高度为300米。8.一种无人机自主巡航装置，其特征在于，所述装置包括：路径获取模块，用于获取飞行路径信息并进行自检；信息获取模块，用于获取移动通信网络的信号强度和无人机的飞行高度；判断模块，用于若所述信号强度小于预设阈值或所述飞行高度大于预设高度，则通过卫星定位系统获取定位信号；否则，通过所述移动通信网络获取所述定位信号；控制模块，用于根据所述定位信号和所述飞行路径信息进行自主巡航。9.一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，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7中任一项所述的方法的步骤。10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至7中任一项所述的方法的步骤。

技术总结
本申请涉及一种无人机自主巡航方法、装置、计算机设备和存储介质。所述方法包括：获取飞行路径信息并进行自检；获取移动通信网络的信号强度和无人机的飞行高度；若信号强度小于预设阈值或飞行高度大于预设高度，则通过卫星定位系统获取定位信号；否则，通过移动通信网络获取定位信号；根据定位信号和飞行路径信息进行自主巡航。通过获取移动通信网络的信号强度和无人机的飞行高度，并在信号强度小于预设阈值或飞行高度大于预设高度的情况下，切换为卫星定位系统获取定位信号，并根据定位信号和获取的飞行路径信息完成自主巡航。无人机可以在无无网络信号的情况下，切换为卫星定位系统来获取定位信号，从而使无人机继续正常进行自主巡航。主巡航。主巡航。


技术研发人员：陶雄俊 刘东甲 任君 王叶飞 李聪 肖应华 蔡文杰
受保护的技术使用者：中国南方电网有限责任公司超高压输电公司昆明局
技术研发日：2023.05.22
技术公布日：2023/8/21