專利名稱：智能巡檢裝置的導(dǎo)航系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于變電站電力設(shè)備巡檢的智能巡檢技術(shù)，尤其涉及一種用于智能巡檢裝置上的導(dǎo)航系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
隨著電力工業(yè)向著大機(jī)組、大容量、高電壓的迅速發(fā)展，保障設(shè)備運行的可靠性更成為安全生產(chǎn)的突出課題。因此，電力設(shè)備的巡視，特別是一些先進(jìn)技術(shù)、方式、方法在設(shè)備故障診斷中的應(yīng)用也越來越受到普遍的重視，取得的經(jīng)濟(jì)效益也越來越明顯，常見的巡檢方式已經(jīng)由早期的人工巡檢方式逐步發(fā)展成現(xiàn)今利用計算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)來自動進(jìn)行巡檢。以變電站系統(tǒng)為例，智能巡檢裝置是承擔(dān)變電站日常巡檢任務(wù)的設(shè)備，為保證變電站生產(chǎn)安全，其運行區(qū)域受到嚴(yán)格的限制，并且要按計劃巡檢路線完成工作，常見的智能巡檢裝置采取的是物理軌道或磁跡導(dǎo)航運行方式。由于采取物理軌道或磁跡導(dǎo)航運行方式，裝置無法脫離軌道行動，如軌道上存在障礙物或裝置探測不到磁信號，裝置將無法運行，這樣就造成其應(yīng)用的局限性。因此，確有必要提供一種智能巡檢裝置的導(dǎo)航系統(tǒng)來解決上述技術(shù)問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所解決的技術(shù)問題在于提供一種智能巡檢裝置的導(dǎo)航系統(tǒng)，其能真正擺脫軌道束縛，并能嚴(yán)格按照規(guī)定路線進(jìn)行運動，智能化程度極高。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案一種智能巡檢裝置的導(dǎo)航系統(tǒng)，包括差分GPS裝置、安裝于智能巡檢裝置上的障礙物掃描裝置、以及控制智能巡檢裝置運行的控制裝置，所述差分GPS裝置包括一固定GPS接收站及一固定于所述智能巡檢裝置上的車載GPS接收站；所述控制裝置包括對智能巡檢裝置的巡檢區(qū)域進(jìn)行網(wǎng)格化劃分的網(wǎng)格化設(shè)置模塊、預(yù)測智能巡檢裝置運動趨勢的運動趨勢預(yù)測模塊、以及與所述障礙物掃描裝置相連的路線規(guī)避模塊。作為本技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述運動趨勢預(yù)測模塊包括車載慣性傳感系統(tǒng)及對車載慣性傳感系統(tǒng)所獲取的信息進(jìn)行分析計算的分析單元。作為本技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述車載慣性傳感系統(tǒng)設(shè)有用于獲取智能巡檢裝置的運動方向和運動參數(shù)的傳感器。作為本技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，網(wǎng)格化劃分后的所述巡檢區(qū)域在每個網(wǎng)格位置上都預(yù)設(shè)有GPS位置信息。作為本技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述差分GPS裝置的固定GPS接收站與車載GPS接收站保持實時通訊連接。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明智能巡檢裝置的導(dǎo)航系統(tǒng)利用網(wǎng)格技術(shù)對巡檢區(qū)域進(jìn)行設(shè)置，并結(jié)合差分GPS技術(shù)，精確掌握巡檢裝置的位置信息，擺脫了物理巡檢軌道的約束，智能化程度大大提高。


圖1為本發(fā)明所述的智能巡檢裝置導(dǎo)航系統(tǒng)的架構(gòu)圖。
具體實施例方式請參閱圖1所示，本發(fā)明提供一種智能巡檢裝置的導(dǎo)航系統(tǒng)，包括差分GPS裝置、安裝于智能巡檢裝置10上的障礙物掃描裝置、控制智能巡檢裝置10運行的控制裝置。所述控制裝置包括網(wǎng)格化設(shè)置模塊、運動趨勢預(yù)測模塊、路線規(guī)避模塊。所述網(wǎng)格化設(shè)置模塊可自動或經(jīng)人工設(shè)定來對巡檢裝置10的巡檢區(qū)域進(jìn)行網(wǎng)格化劃分，即通過對巡檢區(qū)域進(jìn)行分析運算后在巡檢區(qū)域上構(gòu)建一虛擬的網(wǎng)格區(qū)域，使得每個被巡檢的電力設(shè)備30、巡檢裝置10經(jīng)過的區(qū)域、區(qū)域內(nèi)的障礙物40等都能在預(yù)設(shè)好的虛擬網(wǎng)格內(nèi)找到對應(yīng)的坐標(biāo)位置(即網(wǎng)格位置)。同時，為了更好的實現(xiàn)導(dǎo)航，所述每個網(wǎng)格位置上都預(yù)設(shè)好了自身的GPS位置信息。具體來說，所述網(wǎng)格化設(shè)置模塊可將網(wǎng)格設(shè)置成兩種，即可進(jìn)入網(wǎng)格(如巡檢裝置10可移動到的位置)、不可進(jìn)入網(wǎng)格(如巡檢裝置10無法移動到的位置)，且網(wǎng)格大小可變，網(wǎng)格設(shè)置遵從以下規(guī)則
1.規(guī)劃巡檢裝置10從當(dāng)前位置到目標(biāo)位置的虛擬軌跡線(自動或人工)，即依照巡檢裝置10從當(dāng)前位置移動到目標(biāo)位置的軌跡進(jìn)行網(wǎng)格設(shè)置；
2.軌跡線建立網(wǎng)格，具有如下特點
第一、在每個可進(jìn)入網(wǎng)格內(nèi)，軌跡線為只能為直線、直角折線和十字線，且必須經(jīng)過網(wǎng)格中心；
第二、可進(jìn)入網(wǎng)格必須大于裝置尺寸，包含裝置有效剎車距離；
第三、不可進(jìn)入網(wǎng)格包括預(yù)設(shè)不可進(jìn)入?yún)^(qū)域和臨時障礙物所占用的區(qū)域，其中障礙物網(wǎng)格大小可動態(tài)調(diào)整。所述運動趨勢預(yù)測模塊包括車載慣性傳感系統(tǒng)及對車載慣性傳感系統(tǒng)所獲取的信息進(jìn)行分析計算的分析單元。所述車載慣性傳感系統(tǒng)，通過傳感器技術(shù)獲取當(dāng)前位置下巡檢裝置10的運動方向和運動參數(shù)(速度、加速度等)等信息，然后將信息傳送給分析單元，由分析單元根據(jù)運動學(xué)仿真運算預(yù)測出巡檢裝置10在下一個控制周期內(nèi)的移動位置，從而實現(xiàn)運動趨勢的預(yù)測。值得注意的是，由于智能巡檢裝置10在巡檢過程中是一直處于運動狀態(tài)的，其在網(wǎng)格內(nèi)的當(dāng)前位置信息屬于滯后信息，并不能直接提供下一個位置的信息，因此，通過所述運動趨勢預(yù)測模塊可有效解決這一問題。所述路線規(guī)避模塊，主要用于規(guī)避障礙物，其與所述障礙物掃描裝置相連接并獲取障礙物掃描裝置的信息，即通過障礙物掃描裝置來獲取障礙物40的距離和外形尺寸信息，并將信息發(fā)送給路線規(guī)避模塊進(jìn)行計算分析，利用動態(tài)網(wǎng)格調(diào)整算法測算可運動區(qū)域，并利用最小化距離算法確定障礙物規(guī)避路線。所述差分GPS裝置包括一固定GPS接收站20、一固定于所述智能巡檢裝置10上的車載GPS接收站、及一運算單元，兩者均可以實時接收GPS衛(wèi)星信號，同時，兩者之間也保持實時通訊。所述運算單元通過計算2個接收站GPS信號的差異并參考固定GPS接收站的基準(zhǔn)信息，可以計算出精度達(dá)厘米級的車載GPS接收站的當(dāng)前位置信息，因此，所述差分GPS裝置能有效保證巡檢裝置10所處GPS位置的準(zhǔn)確性，再根據(jù)網(wǎng)格內(nèi)每個位置預(yù)設(shè)好的GPS位置信息，能十分便捷的定位出當(dāng)前智能巡檢裝置10在網(wǎng)格內(nèi)所處的位置。另外，當(dāng)智能巡檢裝置10沿網(wǎng)格中的虛擬軌跡線運動，通過預(yù)測方法確定智能巡檢裝置10的運動偏差，當(dāng)偏差指向非預(yù)期網(wǎng)格時，裝置必須自動調(diào)整方向；如遇到臨時障礙，所述網(wǎng)格化設(shè)置模塊將根據(jù)障礙物的大小和距離局部重構(gòu)，巡檢裝置10將重新規(guī)劃新的虛擬軌跡線。相較于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明實現(xiàn)了行走的智能路徑控制，屬于人工智能領(lǐng)域，其創(chuàng)新點在于
1.真正實現(xiàn)了空間導(dǎo)航，無物理軌道約束的自由行走運動能力。該技術(shù)利用20Hz、厘米級差分GPS定位技術(shù)確定裝置的實際位置，與現(xiàn)有類似裝置的軌道軌道式、磁跡式導(dǎo)航技術(shù)相比，有了質(zhì)的飛躍；
2.采用網(wǎng)格化技術(shù)將裝置合法運動區(qū)域網(wǎng)格化，裝置可以自主規(guī)劃抵達(dá)目標(biāo)位置的路徑，網(wǎng)格的大小可以自動或人工調(diào)整；
3.采用不精確定點的模糊控制策略(即不要求裝置始終運動到精確位置)，簡化裝置運行方向的修正，避免控制系統(tǒng)出現(xiàn)振蕩現(xiàn)象(即反復(fù)調(diào)整方向)；
4.利用數(shù)字化的可控超聲波相控陣掃描識別障礙物，分析外形及距離，利用動態(tài)網(wǎng)格調(diào)整算法測算可運動區(qū)域，并利用最小化距離算法確定障礙物規(guī)避路線；
5.利用運動趨勢預(yù)測結(jié)果仿真裝置下一步運行，根據(jù)預(yù)測仿真結(jié)果修正裝置的當(dāng)前速度和方向。以上所述，僅是本發(fā)明的最佳實施例而已，并非對本發(fā)明作任何形式上的限制，任何熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍情況下，利用上述揭示的方法內(nèi)容對本發(fā)明技術(shù)方案做出許多可能的變動和修飾，均屬于權(quán)利要求書保護(hù)的范圍。
權(quán)利要求
1.一種智能巡檢裝置的導(dǎo)航系統(tǒng)，包括差分GPS裝置、安裝于智能巡檢裝置上的障礙物掃描裝置、以及控制智能巡檢裝置運行的控制裝置，其特征在于所述差分GPS裝置包括一固定GPS接收站及一固定于所述智能巡檢裝置上的車載GPS接收站；所述控制裝置包括對智能巡檢裝置的巡檢區(qū)域進(jìn)行網(wǎng)格化劃分的網(wǎng)格化設(shè)置模塊、預(yù)測智能巡檢裝置運動趨勢的運動趨勢預(yù)測模塊、以及與所述障礙物掃描裝置相連的路線規(guī)避模塊。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能巡檢裝置的導(dǎo)航系統(tǒng)，其特征在于所述運動趨勢預(yù)測模塊包括車載慣性傳感系統(tǒng)及對車載慣性傳感系統(tǒng)所獲取的信息進(jìn)行分析計算的分析單元。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的智能巡檢裝置的導(dǎo)航系統(tǒng)，其特征在于所述車載慣性傳感系統(tǒng)設(shè)有用于獲取智能巡檢裝置的運動方向和運動參數(shù)的傳感器。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的智能巡檢裝置的導(dǎo)航系統(tǒng)，其特征在于網(wǎng)格化劃分后的所述巡檢區(qū)域在每個網(wǎng)格位置上都預(yù)設(shè)有GPS位置信息。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的智能巡檢裝置的導(dǎo)航系統(tǒng)，其特征在于所述差分GPS裝置的固定GPS接收站與車載GPS接收站保持實時通訊連接。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種智能巡檢裝置的導(dǎo)航系統(tǒng)，包括差分GPS裝置及控制智能巡檢裝置運行的控制裝置，所述差分GPS裝置包括一固定GPS接收站、一固定于所述智能巡檢裝置上的車載GPS接收站；所述控制裝置包括對智能巡檢裝置的巡檢區(qū)域進(jìn)行網(wǎng)格化劃分的網(wǎng)格化設(shè)置模塊、預(yù)測智能巡檢裝置運動趨勢的運動趨勢預(yù)測模塊、以及與所述障礙物掃描裝置相連的路線規(guī)避模塊。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明智能巡檢裝置的導(dǎo)航系統(tǒng)利用網(wǎng)格技術(shù)對巡檢區(qū)域進(jìn)行設(shè)置，并結(jié)合差分GPS技術(shù)，精確掌握巡檢裝置的位置信息，擺脫了物理巡檢軌道的約束，智能化程度大大提高。
文檔編號G05D1/02GK103064415SQ20121052334
公開日2013年4月24日 申請日期2012年12月9日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月9日
發(fā)明者龐雷, 周天舒, 王濱, 龐勇, 唐寧 申請人:上海賽特康新能源科技有限公司