為了實現(xiàn)輸電線路上無人機自主跟蹤,提出基于正交雷達作為無人機測距傳感器,對無人機導(dǎo)線跟蹤飛行建立測距模型并計算無人機跟蹤姿態(tài)中離線距離,以此利用PID控制算法來對無人機在導(dǎo)線上空實現(xiàn)導(dǎo)線跟蹤,并且根據(jù)塔頭模型的掃描點云特性識別塔頭后實現(xiàn)轉(zhuǎn)角塔的自動跨塔巡檢,從而實現(xiàn)無人機全自動巡檢。在實驗中,將無人機跟蹤中無人機水平方向速度的變化作為跟蹤穩(wěn)定性指標(biāo),并將塔頭識別準(zhǔn)確率作為跨塔算法的指標(biāo)。結(jié)果表明,在實際場景的飛行中水平速度的變化不劇烈且平滑,塔頭識別率為96%,驗證了算法的可行性和有效性。

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圖1雷達坐標(biāo)系

表1正交雷達具體參數(shù)參數(shù)數(shù)值參數(shù)數(shù)值重量/g330激光采樣率/kHz9.2測距范圍/m0.1～40m(白色目標(biāo)),0.1～10m(漫反射率10%)角度分辨率/(°)0.2～0.6測距精度/cm±5掃描角度/(°)0～360測距分辨率....

圖2正交雷達的測距模型

正交雷達在輸電線路通道上方測距模型如圖2所示。在圖2中,正交雷達激光旋轉(zhuǎn)1圈就計為1個測量周期t。在測距模型中,無人機在導(dǎo)線的正上空,在俯視角如圖3所示。圖3中,DLF、DLB、DRF、DRB分別為無人機左前方、左后方、右前方、右后方距離導(dǎo)線的距離。

圖3無人機可跟蹤巡檢姿態(tài)俯視圖

在測距模型中,無人機在導(dǎo)線的正上空,在俯視角如圖3所示。圖3中,DLF、DLB、DRF、DRB分別為無人機左前方、左后方、右前方、右后方距離導(dǎo)線的距離。令EFB=|DLB-DLF|,ELR=|DLF-DRF|;并設(shè)β為航道姿態(tài)調(diào)整的前后測距誤差閾值;α為航向姿態(tài)調(diào)整的左右測距誤....

圖4無人機航向調(diào)整姿態(tài)俯視圖

Eangle=45°-arctan(DLB?cosθDLF?cosθ)?????????(1)當(dāng)EFB≤β,ELR>α?xí)r,如圖5所示,認為無人機處于航道調(diào)整姿態(tài),此時無人機應(yīng)進行水平左右位置平移調(diào)整,其誤差量為Ed。

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