电力巡线无人机智能地面监控系统研究

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1、中图分类号：TP391论文编号：102870316-S144学科分类号：081101硕士学位论文电力巡线无人机智能地面监控系统研究研究生姓名程凯学科、专业控制理论与控制工程研究方向无人机监控技术指导教师杨忠教授南京航空航天大学研究生院自动化学院二О一六年一月课题资助基金：1、国家自然科学基金项目，批准号：614731442、博士点基金（博导类），编号：201132181100133、江苏省产学研联合创新资金（前瞻性联合研究项目），编号：BY2012018NanjingUniversityofAer

2、onauticsandAstronauticsTheGraduateSchoolCollegeofAutomationEngineeringResearchonIntelligentGroundSupervisionandControlSystemofPowerLineInspectionwithUnmannedAerialVehiclesAThesisinControlTheoryandControlEngineerbyChengKaiAdvisedbyProf.YangZhongSubmitt

3、edinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringJanuary,2016承诺书本人声明所呈交的博/硕士学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得南京航空航天大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。本人授权南京航空航天大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、

4、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后适用本承诺书）作者签名：日期：南京航空航天大学硕士学位论文摘要随着无人机技术在电力行业的逐渐推广，电力巡检任务对无人机系统提出了越来越高的要求。作为无人机系统的控制中心，地面站系统也面临着巡检任务多样化的挑战。本文主要研究了无人机电力巡检中的智能地面监控系统。首先，在对无人机巡检系统功能需求分析的基础上提出了地面监控系统的总体方案，包括系统的硬件方案和系统的软件方案。其次，开展了监控系统任务规划算法的研究。通过建立复杂电力巡检环境的几

5、何模型研究运用于地面监控系统的无人机路径规划算法，同时针对不同的巡检任务提出不同的目标跟踪算法以跟踪巡检目标点，实现无人机自主巡检。接着，开展了监控系统设计与实现的研究。运用模块化设计方法对监控系统各模块运行流程展开具体的设计，制定了本系统的通信协议，并对系统中涉及的关键技术进行了深入研究。最终在Qt开发平台下运用C++、JavaScript等多种编程语言实现电力巡检无人机智能地面监控系统。最后，搭建了基于六旋翼飞行器动力学和运动学方程的监控系统仿真平台，对所实现的智能地面监控系统进行了仿真系统测

6、试和实际飞行测试，测试和实验结果分析表明，本文所设计的地面监控系统达到了电力巡检的技术要求，能够保障巡检无人机安全，实现对巡检无人机的智能监控。关键词：无人机，电力巡检，地面站，任务规划，智能监控I电力巡线无人机智能地面监控系统研究ABSTRACTWiththegradualpromotionofunmannedaerialvehicles(UAV)technologyinthepowerindustry,thepowerinspectiontaskssethigherrequirementsto

7、theunmannedaircraftsystem(UAS).AsthecontrolcenterofUAS,thegroundcontrolstationsystemfacesthechallengeofinspectiontasks’diversity.TheintelligentgroundsupervisionandcontrolsystemofpowerlineinspectionwithUAVismainlyresearchedinthispaper.Firstly,basedonth

8、eanalysisofthefunctionrequirementoftheUAVinspectionsystem,theoverallschemeofthegroundsupervisionandcontrolsystemisputforwardinthispaper,includingthehardwareschemeandthesoftwareschemeofthesystem.Thetaskplanningalgorithmofthesupervisionandcontro