國網浙江省電力有限公司電力科學研究院;國網浙江省電力有限公司寧波供電公司韓睿獲國家專利權
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龍圖騰網獲悉國網浙江省電力有限公司電力科學研究院;國網浙江省電力有限公司寧波供電公司申請的專利輸電線路巡檢機與桿塔協同定位方法及系統、存儲介質獲國家發明授權專利權,本發明授權專利權由國家知識產權局授予,授權公告號為:CN116202489B 。
龍圖騰網通過國家知識產權局官網在2025-09-09發布的發明授權授權公告中獲悉:該發明授權的專利申請號/專利號為:202310307560.0,技術領域涉及:G01C11/30;該發明授權輸電線路巡檢機與桿塔協同定位方法及系統、存儲介質是由韓睿;戴哲仁;楊勇;錢平;王文浩;蔣鵬;夏巧群;盧純義;劉爽;張準;姜凱華;李特;姜雄偉;李玢;李斐然設計研發完成,并于2023-03-27向國家知識產權局提交的專利申請。
本輸電線路巡檢機與桿塔協同定位方法及系統、存儲介質在說明書摘要公布了:本發明公開了輸電線路巡檢機與桿塔協同定位方法及系統、存儲介質,屬于巡檢機定位技術領域。本發明的基于視覺圖像的輸電線路巡檢無人機與桿塔協同定位方法,通過構建目標檢測模型、圖像測距模型、目標跟蹤模型、距離修正模型,對視覺圖像進行處理,識別無人機目標;并結合附近的桿塔信息,計算無人機目標與一個或多個桿塔的距離;再根據無人機運動軌跡及無人機真實運動信息,對無人機與一個或多個桿塔的距離進行更正計算,得到一個或多個修正距離;然后根據一個或多個修正距離,計算得出無人機在輸電線路區域中的相對位置坐標,從而實現輸電線路巡檢無人機與桿塔的協同定位,能夠較為準確的確定無人機的坐標位置,并且精度高,誤差小。
本發明授權輸電線路巡檢機與桿塔協同定位方法及系統、存儲介質在權利要求書中公布了:1.基于視覺圖像的輸電線路巡檢無人機與桿塔協同定位方法,其特征在于, 包括以下步驟: 第一步,獲取多個桿塔周邊監控范圍內的視覺圖像; 第二步,通過預先構建的目標檢測模型,對視覺圖像進行處理,識別視覺圖像中的無人機目標,確定無人機目標在視覺圖像中的無人機目標框; 獲取預先構建的目標檢測模型,包括: 獲取初始目標檢測算法yolov3,確定初始目標檢測算法yolov3的回歸定位損失函數CIoU; 獲取包括樣本圖像的訓練集,利用初始目標檢測算法yolov3對樣本圖像中的樣本目標進行預測,得到樣本目標在樣本圖像中的預測框; 利用回歸定位損失函數計算樣本目標在樣本圖像中的預測框與樣本目標在樣本圖像中的真實框之間的損失函數,利用損失函數對初始目標檢測算法yolov3中的參數進行調整,得到目標檢測模型; 其中,回歸定位損失函數CIoU的公式如下: 其中,b,bgt分別表示預測框和真實框的中心點,ρ為歐式距離,c為覆蓋預測框和真實框的最小封閉區域的對角線長度,IoU為損失函數,wgt和hgt分別表示真實框的寬和高,w和h分別表示預測框的寬和高; IoU為預測框A與真實框B的交并比,其計算公式如下: 第三步,根據無人機目標在多個視覺圖像中的無人機目標框,利用預先構建的圖像測距模型,計算無人機目標與多個桿塔之間的距離; 計算無人機目標與多個桿塔距離的方法如下: 根據無人機目標在視覺圖像中的無人機目標框,確定無人機型號; 通過無人機型號,得到無人機實際尺寸; 將無人機實際尺寸與無人機目標所在圖像尺寸進行對比,得到尺寸比例值; 利用相似三角形法,并根據尺寸比例值,計算得到無人機目標與多個桿塔之間的距離;第四步,通過預先構建的目標跟蹤模型,并根據無人機的實時運動狀態信息,對無人機目標在多個視覺圖像中的無人機目標框進行處理,獲取無人機運動軌跡及無人機真實運動信息; 目標跟蹤模型獲取無人機運動軌跡及無人機真實運動信息的方法如下: 通過與無人機通信,獲取無人機的實時運動狀態信息; 實時運動狀態信息至少包括無人機的實時速度和實時方向; 根據無人機的實時速度和實時方向,計算得到無人機目標的理論軌跡信息; 采用目標跟蹤算法對視覺圖像中的無人機目標框進行目標跟蹤并計算得到無人機運動軌跡; 基于無人機運動軌跡,利用卡爾曼濾波KF對無人機目標框在t時刻的軌跡進行預測,得到無人機目標框在t時刻的預測位置及大小; 基于無人機目標框在t時刻的預測位置及大小以及無人機目標的理論軌跡信息中無人機目標框在t時刻的位置及大小,確定修正數據信息,利用修正數據信息對無人機目標的軌跡進行更正,得到無人機真實運動軌跡; 第五步,利用預先構建的距離修正模型,并根據無人機運動軌跡及無人機真實運動信息,對無人機目標與多個桿塔之間的距離進行更正計算,得到多個修正距離; 對無人機目標與多個桿塔的距離進行更正計算的方法如下: 獲取無人機運動軌跡及無人機真實運動信息; 根據無人機運動軌跡及無人機真實運動信息,確定更正數據信息; 更正數據信息包括像素距離dtrack,桿塔攝像機方位角θc,無人機運動方向角β,無人機真實移動距離dUAV,攝像機鏡頭焦距f; 根據更正數據信息,對下一t+1時刻無人機目標與桿塔的距離dt+1進行校正,其dt+1的計算公式如下: 其中,dt+1為t+1時刻無人機目標與桿塔的距離; 第六步,根據多個修正距離,以及桿塔位置坐標,計算得出無人機在輸電線路區域中的相對位置坐標,從而實現輸電線路巡檢無人機與桿塔的協同定位; 計算無人機在輸電線路區域中的相對位置坐標的方法如下: 獲取第一步中進行視覺圖像采集的桿塔的桿塔編號以及相應坐標; 桿塔編號包括桿塔一n1,桿塔二n2,桿塔三n3; 相應坐標包括桿塔一的坐標xn1,yn1、桿塔二的坐標xn2,yn2、桿塔三的坐標xn3,yn3; 根據桿塔一和桿塔二的坐標,并結合無人機坐標,構建桿塔一n1,桿塔二n2與無人機之間的距離關系方程組一,其計算公式如下: 其中,xp,yp為無人機坐標,d1為桿塔一與無人機之間的距離,d2為桿塔二與無人機之間的距離; 根據距離關系方程組一,解得無人機坐標一xpn1,n2,ypn1,n2 同時,根據桿塔二和桿塔三的坐標,并結合無人機坐標,構建桿塔二n2,桿塔三n3與無人機之間的距離關系方程組二,其計算公式如下: 其中,d3為桿塔三與無人機之間的距離; 根據距離關系方程組二,解得無人機坐標二xpn2,n3,ypn2,n3; 對無人機坐標一和無人機坐標二進行加權平均得到無人機的坐標的最終結果其計算公式如下: 其中,ani,nj為桿塔ni和桿塔nj與無人機間的距離權重值,i,j∈0,N,N為參與距離計算的相鄰桿塔個數。
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