架空輸電線路無人機(jī)自主巡檢仿真環(huán)境設(shè)計(jì)

裴 楚，武 娜，王 琪

（國網(wǎng)山西省電力公司電力科學(xué)研究院，山西 太原 030001）

0 引言

截至2020 年底，我國輸電線路總里程已從2014 年的115 萬km 增加至159 萬km 以上，其中高電壓等級(jí)電網(wǎng)里程超過110 萬km，而現(xiàn)有輸電線路運(yùn)檢人員嚴(yán)重不足，已不能滿足電網(wǎng)巡檢的新要求。近年來，隨著高性能、輕量化的機(jī)載傳感器的出現(xiàn)，以及導(dǎo)航定位、測(cè)量技術(shù)的進(jìn)步，促進(jìn)了無人機(jī)在電力巡檢領(lǐng)域內(nèi)的應(yīng)用[1]。通過人工操控搭載可見光相機(jī)、紅外相機(jī)、激光雷達(dá)等設(shè)備的無人機(jī)，完成對(duì)輸電線路、輸電桿塔等部件狀態(tài)巡視、障礙檢查的工作已基本普及。但隨著無人機(jī)電力巡檢技術(shù)的推廣與應(yīng)用，也相繼產(chǎn)生了新的問題，不僅無人機(jī)操控人員的技能水平將直接影響巡檢任務(wù)的完成質(zhì)量和輸電安全[2-3]，同時(shí)人工操控?zé)o人機(jī)的巡檢方式需要頻繁更換電池，降低了工作效率。因此，研究無人機(jī)自主巡檢仿真具有重要意義[4]。

無人機(jī)自主巡檢仿真實(shí)驗(yàn)可以為實(shí)際應(yīng)用提供參考數(shù)據(jù)，優(yōu)化無人機(jī)的功能，減少研發(fā)成本。目前相關(guān)的仿真主要集中在無人機(jī)控制系統(tǒng)、飛行穩(wěn)定性、動(dòng)力學(xué)建模等方面[5-8]，與無人機(jī)電力巡檢仿真實(shí)驗(yàn)相關(guān)的文獻(xiàn)較少。本文通過研究無人機(jī)電力巡檢的過程，利用SolidWorks 軟件建立輸電桿塔模型，并導(dǎo)入Gazebo 設(shè)計(jì)的仿真環(huán)境中，基于ROS 平臺(tái)測(cè)試無人機(jī)自主巡檢飛行能力，實(shí)現(xiàn)了無人機(jī)電力巡檢仿真。

1 仿真環(huán)境設(shè)計(jì)

1.1 輸電桿塔模型設(shè)計(jì)

輸電桿塔按桿塔的形狀一般分為“貓頭”型、“干”字型、“酒杯”型、“桶”型、“上”字型等；……