伴隨輸電線路的增長,輸電線路巡檢工作量正在快速增加,傳統(tǒng)的人工巡檢已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能適應(yīng)當(dāng)今智能電網(wǎng)建設(shè)的需求,而采用無人機進(jìn)行智能化巡檢能夠減輕工作強度,降低運維成本,同時提高巡檢質(zhì)量和科學(xué)管理技術(shù)水平,具有重要的研究意義及廣泛的應(yīng)用前景。本文圍繞旋翼無人機對輸電線路進(jìn)行智能化巡檢的問題開展研究,重點關(guān)注無人機對輸電線路場景的地圖構(gòu)建以及對該地圖的應(yīng)用。在對輸電線路巡檢任務(wù)和機器人地圖構(gòu)建的相關(guān)技術(shù)進(jìn)行分析提煉的基礎(chǔ)上,本文著重研究基于視覺線特征的同時定位與地圖構(gòu)建（SimultaneousLocalizatiionand Mapping,SLAM）技術(shù)及巡檢視點規(guī)劃技術(shù)。探討了地圖構(gòu)建中的線特征空間參數(shù)化、狀態(tài)優(yōu)化、回環(huán)檢測及視點選擇等關(guān)鍵性問題。本文的主要工作包括以下幾個方面:（1）提出一種基于圖優(yōu)化的線特征SLAM算法。該算法構(gòu)建的地圖表達(dá)能力強,位姿估計較基于濾波器的線特征SLAM方法精度高,解決了現(xiàn)有線特征SLAM問題中地圖構(gòu)建不一致、適用范圍小、計算成本高的問題。（2）提出一種基于圖像線特征的回環(huán)檢測算法。首先,提取了 Line Band Descriptor（LBD）二進(jìn)制描... 

【文章來源】：華北電力大學(xué)(北京)北京市 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：130 頁

【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

圖１－１無人機對輸電線路進(jìn)行巡檢??Ｆｉｇ．?１－１?Ｔｈｅ?ＵＡＶｓ?ｂａｓｅｄ?ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ?ｌｉｎｅ?ｉｎｓｐｅｃｔｉｏｎ??

其是對于那些人造建筑場景，線特征具有明顯的優(yōu)勢；此外，圖像中線特征的??匹配較點特征具有較好的光照不變性，且不易受視點變化的影響，更有利于進(jìn)??行數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)圖１－２對比了兩種特征的效果，（ａ）圖是一張辦公室桌子的場??景，（ｂ）圖為采用線特征構(gòu)建的地圖，可以看出，線特征提供了更加直觀的環(huán)??境地圖，桌子、書籍及收納盒等特征容易辨別出來；而（ｃ）圖為采用點特征構(gòu)??建的地圖，從圖中無法直觀地看出場景的內(nèi)容。??兩．．．??（ａ）場景?（ｂ）線特征構(gòu)建的地圖?（ｃ）點特征構(gòu)建的地圖??（ａ）?Ｔｈｅ?ｓｃｅｎｅ?（ｂ）?Ｌｉｎｅ－ｂａｓｅｄ?ｍａｐｐｉｎｇ?ｒｅｓｕｌｔ?（ｃ）?Ｐｏｉｎｔ－ｂａｓｅｄ?ｍａｐｐｉｎｇ?ｒｅｓｕｌｔ??圖１－２點特征和線特征構(gòu)建的地圖對比??Ｆｉｇ．?１－２?Ｔｈｅ?ｃｏｍｐａｒｉｓｉｏｎ?ｏｆ?ｌｉｎｅ?ａｎｄ?ｐｏｉｎｔ?ｂａｓｅｄ?ｍａｐｐｉｎｇ?ｒｅｓｕｌｔｓ??對于基于線特征的ＶＳＬＡＭ，目前大部分都采用基于濾波器的方法，如文獻(xiàn)??［５?２?－?５?５?］都使用擴展卡爾曼濾波方法，文獻(xiàn)［５?６?］則采用基于粒子濾波的線段地圖??構(gòu)建方法；周慧中％］提出＿廣基于結(jié)構(gòu)化直線的室內(nèi)單目ＳＬＡＭ方法，構(gòu)建的三??維線段地圖結(jié)構(gòu)清晰明了，但該方法假設(shè)建筑環(huán)境都滿足曼哈頓世界，并使用??ＥＫＦ算法做狀態(tài)估計與更新

佳視點的幾何度量算法，避免了單一度量算法的局限性。??１．３本文的研究思路??本文采用旋翼無人機對輸電線路進(jìn)行智能化巡檢的過程如圖１－３所示，包??括以下內(nèi)容：????????？??喔剛＝無人機定位ｎ澀?????Ｘ??Ｉ?（?＾?）??ｆｔ照規(guī)⑨路徑’?奸塔返＾?（??進(jìn)行巡檢?視點規(guī)劃?／?—）??巡檢航跡規(guī)劃?桿塔巡檢?＾＾??圖１－３智能巡檢過程??Ｆｉｇ．?１－３?Ｔｈｅ?ｏｖｅｒａｌｌ?ｏｆｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ?ｉｎｓｐｅｃｔｉｏｎ??１２??

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]基于單目視覺的同時定位與地圖構(gòu)建方法綜述[J]. 劉浩敏,章國鋒,鮑虎軍.  計算機輔助設(shè)計與圖形學(xué)學(xué)報. 2016(06)
[2]一種機載LiDAR點云電力線三維重建方法[J]. 林祥國,段敏燕,張繼賢,臧藝.  測繪科學(xué). 2016(01)
[3]特征自適應(yīng)的三維模型最優(yōu)視點提取[J]. 劉志,馬駿,潘翔.  計算機輔助設(shè)計與圖形學(xué)學(xué)報. 2014(10)
[4]基于圖優(yōu)化的同時定位與地圖創(chuàng)建綜述[J]. 梁明杰,閔華清,羅榮華.  機器人. 2013(04)
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博士論文
[1]機器人認(rèn)知地圖創(chuàng)建關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 梁明杰.華南理工大學(xué) 2014
[2]高壓輸電線路自主巡檢機器人的研究[D]. 李正.上海大學(xué) 2013
[3]室內(nèi)未知環(huán)境線段特征地圖構(gòu)建[D]. 熊蓉.浙江大學(xué) 2009

碩士論文
[1]無人機電力巡檢及三維模型重建技術(shù)研究[D]. 馬青岷.山東大學(xué) 2017
[2]基于增量平滑的移動機器人同時定位與地圖構(gòu)建的研究[D]. 儲明帥.北京交通大學(xué) 2016
[3]飛行機器人電塔巡檢中安全檢視區(qū)域的計算方法研究[D]. 金璐.華北電力大學(xué)(北京) 2016
[4]基于結(jié)構(gòu)線條的視覺SLAM方法[D]. 周慧中.上海交通大學(xué) 2015
[5]基于遞增平滑與構(gòu)圖的機器人自主導(dǎo)航算法研究[D]. 陳青青.中國海洋大學(xué) 2013
[6]面向電力桿塔的飛行機器人局部視點優(yōu)選方法[D]. 董蕊芳.華北電力大學(xué) 2013



本文編號：3366193