專利名稱：智能巡檢裝置的導航系統的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及用于變電站電力設備巡檢的智能巡檢技術，尤其涉及一種用于智能巡檢裝置上的導航系統。
背景技術：
隨著電力工業(yè)向著大機組、大容量、高電壓的迅速發(fā)展，保障設備運行的可靠性更成為安全生產的突出課題。因此，電力設備的巡視，特別是一些先進技術、方式、方法在設備故障診斷中的應用也越來越受到普遍的重視，取得的經濟效益也越來越明顯，常見的巡檢方式已經由早期的人工巡檢方式逐步發(fā)展成現今利用計算機、網絡技術來自動進行巡檢。以變電站系統為例，智能巡檢裝置是承擔變電站日常巡檢任務的設備，為保證變電站生產安全，其運行區(qū)域受到嚴格的限制，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航運行方式。由于采取物理軌道或磁跡導航運行方式，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，這樣就造成其應用的局限性。因此，確有必要提供一種智能巡檢裝置的導航系統來解決上述技術問題。

發(fā)明內容
本發(fā)明所解決的技術問題在于提供一種智能巡檢裝置的導航系統，其能真正擺脫軌道束縛，并能嚴格按照規(guī)定路線進行運動，智能化程度極高。為解決上述技術問題，本發(fā)明采用如下技術方案一種智能巡檢裝置的導航系統，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)域進行網格化劃分的網格化設置模塊、預測智能巡檢裝置運動趨勢的運動趨勢預測模塊、以及與所述障礙物掃描裝置相連的路線規(guī)避模塊。作為本技術方案的進一步改進，所述運動趨勢預測模塊包括車載慣性傳感系統及對車載慣性傳感系統所獲取的信息進行分析計算的分析單元。作為本技術方案的進一步改進，所述車載慣性傳感系統設有用于獲取智能巡檢裝置的運動方向和運動參數的傳感器。作為本技術方案的進一步改進，網格化劃分后的所述巡檢區(qū)域在每個網格位置上都預設有GPS位置信息。作為本技術方案的進一步改進，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。與現有技術相比，本發(fā)明智能巡檢裝置的導航系統利用網格技術對巡檢區(qū)域進行設置，并結合差分GPS技術，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航系統的架構圖。
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航系統，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格化設置模塊、運動趨勢預測模塊、路線規(guī)避模塊。所述網格化設置模塊可自動或經人工設定來對巡檢裝置10的巡檢區(qū)域進行網格化劃分，即通過對巡檢區(qū)域進行分析運算后在巡檢區(qū)域上構建一虛擬的網格區(qū)域，使得每個被巡檢的電力設備30、巡檢裝置10經過的區(qū)域、區(qū)域內的障礙物40等都能在預設好的虛擬網格內找到對應的坐標位置(即網格位置)。同時，為了更好的實現導航，所述每個網格位置上都預設好了自身的GPS位置信息。具體來說，所述網格化設置模塊可將網格設置成兩種，即可進入網格(如巡檢裝置10可移動到的位置)、不可進入網格(如巡檢裝置10無法移動到的位置)，且網格大小可變，網格設置遵從以下規(guī)則
1.規(guī)劃巡檢裝置10從當前位置到目標位置的虛擬軌跡線(自動或人工)，即依照巡檢裝置10從當前位置移動到目標位置的軌跡進行網格設置；
2.軌跡線建立網格，具有如下特點
第一、在每個可進入網格內，軌跡線為只能為直線、直角折線和十字線，且必須經過網格中心；
第二、可進入網格必須大于裝置尺寸，包含裝置有效剎車距離；
第三、不可進入網格包括預設不可進入區(qū)域和臨時障礙物所占用的區(qū)域，其中障礙物網格大小可動態(tài)調整。所述運動趨勢預測模塊包括車載慣性傳感系統及對車載慣性傳感系統所獲取的信息進行分析計算的分析單元。所述車載慣性傳感系統，通過傳感器技術獲取當前位置下巡檢裝置10的運動方向和運動參數(速度、加速度等)等信息，然后將信息傳送給分析單元，由分析單元根據運動學仿真運算預測出巡檢裝置10在下一個控制周期內的移動位置，從而實現運動趨勢的預測。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，其在網格內的當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)避模塊進行計算分析，利用動態(tài)網格調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接收站的基準信息，可以計算出精度達厘米級的車載GPS接收站的當前位置信息，因此，所述差分GPS裝置能有效保證巡檢裝置10所處GPS位置的準確性，再根據網格內每個位置預設好的GPS位置信息，能十分便捷的定位出當前智能巡檢裝置10在網格內所處的位置。另外，當智能巡檢裝置10沿網格中的虛擬軌跡線運動，通過預測方法確定智能巡檢裝置10的運動偏差，當偏差指向非預期網格時，裝置必須自動調整方向；如遇到臨時障礙，所述網格化設置模塊將根據障礙物的大小和距離局部重構，巡檢裝置10將重新規(guī)劃新的虛擬軌跡線。相較于現有技術，本發(fā)明實現了行走的智能路徑控制，屬于人工智能領域，其創(chuàng)新點在于
1.真正實現了空間導航，無物理軌道約束的自由行走運動能力。該技術利用20Hz、厘米級差分GPS定位技術確定裝置的實際位置，與現有類似裝置的軌道軌道式、磁跡式導航技術相比，有了質的飛躍；
2.采用網格化技術將裝置合法運動區(qū)域網格化，裝置可以自主規(guī)劃抵達目標位置的路徑，網格的大小可以自動或人工調整；
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，避免控制系統出現振蕩現象(即反復調整方向)；
4.利用數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)網格調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.利用運動趨勢預測結果仿真裝置下一步運行，根據預測仿真結果修正裝置的當前速度和方向。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，任何熟悉本領域的技術人員，在不脫離本發(fā)明技術方案范圍情況下，利用上述揭示的方法內容對本發(fā)明技術方案做出許多可能的變動和修飾，均屬于權利要求書保護的范圍。
權利要求
1.一種智能巡檢裝置的導航系統，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)域進行網格化劃分的網格化設置模塊、預測智能巡檢裝置運動趨勢的運動趨勢預測模塊、以及與所述障礙物掃描裝置相連的路線規(guī)避模塊。
2.根據權利要求1所述的智能巡檢裝置的導航系統，其特征在于所述運動趨勢預測模塊包括車載慣性傳感系統及對車載慣性傳感系統所獲取的信息進行分析計算的分析單元。
3.根據權利要求2所述的智能巡檢裝置的導航系統，其特征在于所述車載慣性傳感系統設有用于獲取智能巡檢裝置的運動方向和運動參數的傳感器。
4.根據權利要求3所述的智能巡檢裝置的導航系統，其特征在于網格化劃分后的所述巡檢區(qū)域在每個網格位置上都預設有GPS位置信息。
5.根據權利要求4所述的智能巡檢裝置的導航系統，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航系統，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)域進行網格化劃分的網格化設置模塊、預測智能巡檢裝置運動趨勢的運動趨勢預測模塊、以及與所述障礙物掃描裝置相連的路線規(guī)避模塊。與現有技術相比，本發(fā)明智能巡檢裝置的導航系統利用網格技術對巡檢區(qū)域進行設置，并結合差分GPS技術，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