导读
近年来，无人机巡检已成为电网企业重要的巡检手段。无人机巡检需要借助于图像识别缺陷的AI技术提高效率，但每次拍摄的角度、高度不同，使得图片差别很大，很难识别出缺陷的位置。因此需要可提前规划好无人机飞行的航迹，保证无人机巡检拍摄的照片角度、方向一致。本文介绍了一种基于可见光三维点云变电站无人机自主巡检航迹规划技术，推荐大家收藏~
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痛点分析
①传统的人工巡检效率低、有视觉死角。对于变电站避雷针基构支架的巡检，一直都是个难题。传统的人工巡视方式，受自身高度与视角限制，只能以平视或仰视角度进行巡检，无法直接观察到变电站设备高处或顶部情况；对于站内高空设备巡检，需停电并由专业人员爬到离地50米以上的高处进行，存在安全隐患；变电站内设备多、分布广，呈高低错落布置，全面巡视一遍，4个人至少需要6个小时。
②人工操作无人机巡检标准不统一，不利于图像识别缺陷的AI技术的应用。
随着无人技术的成熟，采用人工控制无人机对变电站巡检，可近距离、多视角重点观察变电站设备，可以免除人工登塔、高空作业，可以充分发挥其灵活快捷、视角广泛、工作效率高等特点，一座变电站只需要40分钟便可完成全部高空区域巡检。
变电站无人机巡检带来诸多便利的同时也带来了大量的后期工作量，需要借助于图像识别缺陷的AI技术提高效率。而巡检采集的可见光照片缺陷查找与对比，即使同一飞手每一次拍出来的照片也因为高度、云台角度和机头角度的不同会使照片有差异不利于图像比对和识别，从而很难准确的应用图像识别缺陷的AI技术。
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解决方案
为了摆脱精细化巡检对飞手技能和经验的依赖，使得每一次无人机巡检拍摄的照片角度、方向一致，符合标准，以利于图像识别缺陷的AI技术应用，可提前规划好无人机飞行的航迹，使用带RTK的厘米级精度定位飞行的无人机按照设定的无人机飞行轨迹以及拍摄角度进行飞行巡视，真正实现一键启动无人机自主巡检。
目前，有三种主流的无人机自主巡检航迹规划方式：
（1）人工示教
（2）可见光三维点云规划航迹
（3）基于激光点云规划航迹
本文介绍的是较为适用于变电站的基于可见三维光点云变电站无人机自主巡检航迹规划技术。
03
自主巡检航迹规划步骤
第一步：使用RTK无人机使用倾斜摄影原理采集可见光照片，将采集到的可见光照片使用专业航测建模软件重建出三维点云模型，接下来基于可见光重建出的三维点云模型裁剪出便于规划的变电站点云区块；
第二步：基于三维数据进行复杂航迹规划。针对变电站中的不同设备规划设置拍照点的距离及角度等信息，并形成连接各拍照点平滑的飞行航迹；
第三步：将规划好的飞行航迹上传至无人机飞控系统，启动RTK无人机按照飞行航迹，在RTK厘米级精度定位信号下进行自主飞行并拍照。
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自主巡检设备
采集巡检无人机精灵4 RTK
厘米级定位系统：
精灵4 RTK无人机集成全新 RTK 模块，拥有更强大的抗磁干扰能力与精准定位能力，提供实时厘米级定位数据。
TimeSync 精准数据采集：
TimeSync 系统实现了飞控、相机与 RTK 的时钟系统微秒级同步，相机成像时刻毫秒级误差。对相机镜头光心位置和 RTK 天线中心点位置进行补偿，减少位置信息与相机的时间误差，为影像提供更精确的位置信息。
高精度成像：
1 英寸 2000 万像素 CMOS 传感器捕捉高清影像。机械快门支持高速飞行拍摄，消除果冻效应，有效避免建图精度降低。借助高解析度影像，在 100 米飞行高度中的地面采样距离(GSD)可达 2.74 厘米。每个相机镜头都经过校正，以确保高精度成像。畸变数据存储于每张照片的元数据中。
技术参数：
n 最大起飞海拔高度：6000 m
n 最大上升速度：6 m/s（自动飞行），5 m/s（手动操控）
n 最大下降速度：3 m/s
n 最大水平飞行速度：50 km/h（定位模式），58 km/h（姿态模式
n 单频高灵敏度 GNSS：GPS+BeiDou+Galileo（亚洲地区）；GPS+GLONASS+Galileo（其他地区）
n 多频多系统高精度 RTK GNSS：使用频点：GPS：L1/L2；GLONASS：L1/L2；BeiDou：B1/B2；Galileo：E1/E5首次定位时间：< 50 s，定位精度：垂直 1.5 cm + 1 ppm（RMS）；水平 1 cm + 1 ppm（RMS）1 ppm 是指飞行器每移动 1 km 误差增加 1 mm
n 悬停精度：启用 RTK 且 RTK 正常工作时：垂直：±0.1 m；水平：±0.1 m未启用 RTK：垂直：±0.1 m（视觉定位正常工作时）；±0.5 m（GNSS 定位正常工作时）水平：±0.3 m（视觉定位正常工作时）；±1.5 m（GNSS 定位正常工作时）
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基于可见光三维点云自主巡检
航迹规划流程
（一）无人机可见光数据采集
无人机可见光数据采集作业流程：
作业计划：
开工前制定详细内外业任务明细表，人员分工明确，设备分配到位，作业时间节点落实到个人，做到科学高效合理的安排人员及设备，同时做好安全教育工作。
采集可见光航线设置：
外业人员抵达作业现场后，挑选空旷场地使用rtk无人机连接网络至rtk模块正常使用，在地面站中设置航线高度、速度和影像重叠度。
飞行采集可见光数据：
飞行任务中保证网络良好，保证无人机与遥控器正常连接，禁止超链路飞行，中途及时换电续点飞行；无人机降落采集任务结束，检查采集的照片曝光是否适度和对焦是否准确，确保照片可用于三维点云模型重建。
三维点云模型重建：
将采集到的照片导入专业航测建模软件中按要求设置参数后开始重建出高精度变电站三维点云模型。
质量检查：
检查变电站三维点云成果报告中点云密度是否满足50点每平方米，坐标精度是否满足±10cm，以及设备部件是否完全可见，导出后的真彩点云为las格式。
（二）基于可见光三维点云精细化巡检自主航线规划
如果硬盘上已经存在数据工程，直接打开工程；
如果是处理新的数据，需要创建新工程；
创建工程后，新建工程位于软件左侧的工程管理区，创建好的工程如图1-1所示。
1-1 导入点云数据
创建或打开的点云数据如图1-2所示
1-2 按区块提取
a. 提取区块一般采用顺序标记。
b. 区块范围及位置要合理划分，否则规划时会导致航线冗余杂乱。
c. 标记区块的范围框要准确 ，标记完成之后如图1-3
1-3 添加目标点
a. 针对目标点需要拍摄的部位有序添加目标点并编辑相应目标点名称；
b. 检查每个目标点是否存在于相应点云部位，否则会导致生成的拍照点偏差；
c. 添加的目标点位置均需要微调至准确的位置，以确保所设拍照点的准确性。
1. 安全距离：航线上任意一点到点云的安全距离；
2. 拍照距离：到目标点的距离；
3. 悬停时间：无人机进入到拍照位置后的悬停时间 ；
4. 云台调整悬停时间：云台调整角度时的悬停时间；
5. 照片张数：每个目标点的拍照张数；
6. 通道巡检速度：大小号通道巡检时的速度。
计算航线
计算出无人机对变电站进行拍摄的整体航线
安全检测
全局数据的航线安全性检查，有危险的航线则显示红色
导出航线
导出本工程的航线，点击航线模块中导出航线图标，即可打开导出航线。
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报告
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