本发明涉及无人机电力线巡检，尤其涉及一种基于点云数据实时仿电力线飞行装置及方法。
背景技术：
1、传统的电力线巡检方式需要人工上杆塔进行检查，运维和巡检难度和风险相对较大，尤其许多电力线建设在人迹罕至的地方或相对陡峭的山岭，环境气候相对恶劣，巡检难度更大。通过无人机搭载各种传感器，可以实现对电力线的高精度检测和数据采集，更加全面地了解线路的状态，有助于及早发现问题并采取预防措施。
2、然而，在实时采集和处理点云数据的过程中，可能会出现由于环境因素或传感器故障导致的短时间点云数据干扰过大的情况，影响了点云数据的有效性，妨碍了无人机对电力线进行精确地检测和跟踪。
3、有鉴于此，需要提出一种基于点云数据实时仿电力线飞行装置及方法来解决上述问题。
技术实现思路
1、为了解决现有技术存在的问题，本发明提出一种基于点云数据实时仿电力线飞行装置及方法，通过融合激光雷达数据处理、空间信息构建、电力线识别和飞行控制等技术，实现了高效、准确的电力线监测和仿线飞行。
2、本发明通过以下技术方案来实现上述目的：
3、根据第一方面，本发明提供一种基于点云数据实时仿电力线飞行装置，包括：
4、点云数据采集单元，用于通过无人机搭载的激光雷达实时获取周围环境的初始点云数据，包括电力线及周围环境信息；
5、姿态数据采集单元，用于实时获取无人机的飞行姿态数据和激光雷达的姿态数据；
6、空间映射单元，用于结合所述初始点云数据和姿态数据，在三维空间中构建出点云、无人机和激光雷达的空间位置信息；
7、空间滤波单元，用于根据所述空间位置信息，以激光雷达当前位置为起点，设置距离阈值，选取距离阈值以内的点云数据作为近端点云数据；
8、数据分析单元，用于分析并提取所述近端点云数据内关于电力线的有效点云，根据有效点云的数量，确定区域内有效点云的权重，设置权重阈值，选取权重高于权重阈值的有效点云构建电力线三维空间模型，对所述电力线三维空间模型缺失部分采用预测数据进行拼接；
9、仿线飞控单元，用于根据已构建的电力线三维空间模型提取电力线的走向方向，控制无人机仿电力线飞行。
10、可选的，数据分析单元用于分析并提取所述近端点云数据内关于电力线的有效点云时，具体用于：
11、对所述近端点云数据在多个平面内投影，分别对各个平面的投影数据使用ransac算法提取线段；
12、根据ransac算法提取线段的结果确定每一点云数据的有效性，若同时存在于多个平面的提取线段上，则该点云数据为有效。
13、可选的，所述多个平面内包括激光雷达扫描平面和垂直于激光雷达扫描平面的竖直平面。
14、可选的，所述点云数据采集单元还用于对初始点云数据进行sor滤波去除掉离群点，同时对数据进行降采样处理。
15、可选的，所述数据分析单元用于对所述电力线三维空间模型缺失部分采用预测数据进行拼接时具体用于：
16、预测所述电力线三维空间模型缺失部分电力线走向方向；
17、以沿预测的电力线走向方向的直线段填充所述电力线三维空间模型的缺失部分。
18、根据第二方面，本发明提供一种基于点云数据实时仿电力线飞行方法，包括如下步骤：
19、通过无人机搭载的激光雷达实时获取周围环境的初始点云数据，包括电力线及周围环境信息；
20、实时获取无人机的飞行姿态数据和激光雷达的姿态数据；
21、结合所述初始点云数据和姿态数据，在三维空间中构建出点云、无人机和激光雷达的空间位置信息；
22、根据所述空间位置信息，以激光雷达当前位置为起点，设置距离阈值，选取距离阈值以内的点云数据作为近端点云数据；
23、分析并提取所述近端点云数据内关于电力线的有效点云；
24、根据有效点云的数量，确定区域内有效点云的权重；
25、设置权重阈值，选取权重高于权重阈值的有效点云构建电力线三维空间模型；
26、对所述电力线三维空间模型缺失部分采用预测数据进行拼接；
27、根据已构建的电力线三维空间模型提取电力线的走向方向，控制无人机仿电力线飞行。
28、可选的，所述分析并提取所述近端点云数据内关于电力线的有效点云具体包括：
29、对所述近端点云数据在多个平面内投影，分别对各个平面的投影数据使用ransac算法提取线段；
30、根据ransac算法提取线段的结果确定每一点云数据的有效性，若同时存在于多个平面的提取线段上，则该点云数据为有效。
31、可选的，所述多个平面内包括激光雷达扫描平面和垂直于激光雷达扫描平面的竖直平面。
32、可选的，还包括对初始点云数据进行sor滤波去除掉离群点，同时对数据进行降采样处理。
33、可选的，所述对所述电力线三维空间模型缺失部分采用预测数据进行拼接具体为：
34、预测所述电力线三维空间模型缺失部分电力线走向方向；
35、以沿预测的电力线走向方向的直线段填充所述电力线三维空间模型的缺失部分。
36、本发明第一方面提供的一种基于点云数据实时仿电力线飞行装置可执行本发明第二方面所述的方法。
37、本发明的有益效果在于：
38、本发明提供的一种基于点云数据实时仿电力线飞行装置和方法通过融合激光雷达数据处理、空间信息构建、电力线识别和飞行控制等技术，实现了高效、准确的电力线监测和仿线飞行，通过权重标注和数据修正，保证了电力线识别的准确性和连续性；同时，在干扰情况下也能做出预测和修正，确保飞行安全。本发明能够实现无人机的电力线仿线飞行及智能巡检，保障了人员安全，降低人力成本、设备投入和维护费用，从而降低运营成本。
1.一种基于点云数据实时仿电力线飞行装置，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种基于点云数据实时仿电力线飞行装置，其特征在于，数据分析单元用于分析并提取所述近端点云数据内关于电力线的有效点云时，具体用于：
3.根据权利要求2所述的一种基于点云数据实时仿电力线飞行装置，其特征在于，所述多个平面内包括激光雷达扫描平面和垂直于激光雷达扫描平面的竖直平面。
4.根据权利要求1所述的一种基于点云数据实时仿电力线飞行装置，其特征在于，所述点云数据采集单元还用于对初始点云数据进行sor滤波去除掉离群点，同时对数据进行降采样处理。
5.根据权利要求1所述的一种基于点云数据实时仿电力线飞行装置，其特征在于，所述数据分析单元用于对所述电力线三维空间模型缺失部分采用预测数据进行拼接时具体用于：
6.一种基于点云数据实时仿电力线飞行方法，其特征在于，包括如下步骤：
7.根据权利要求6所述的一种基于点云数据实时仿电力线飞行方法，其特征在于，所述分析并提取所述近端点云数据内关于电力线的有效点云具体包括：
8.根据权利要求7所述的一种基于点云数据实时仿电力线飞行方法，其特征在于，所述多个平面内包括激光雷达扫描平面和垂直于激光雷达扫描平面的竖直平面。
9.根据权利要求6所述的一种基于点云数据实时仿电力线飞行方法，其特征在于，还包括对初始点云数据进行sor滤波去除掉离群点，同时对数据进行降采样处理。
10.根据权利要求6所述的一种基于点云数据实时仿电力线飞行方法，其特征在于，所述对所述电力线三维空间模型缺失部分采用预测数据进行拼接具体为：
