權利要求書： 1.一種風機正反面自主巡檢規(guī)劃方法，其特征在于，包括以下步驟：S1、輸入風機相關參數(shù)和規(guī)劃參數(shù)；

S2、計算風機骨架模型；

S3、計算巡檢規(guī)劃航線；

S4、導出巡檢規(guī)劃文件。

2.根據(jù)權利要求1所述的風機正反面自主巡檢規(guī)劃方法，其特征在于，所述步驟S2的執(zhí)行方法具體如下：

S201、根據(jù)風機參數(shù)和規(guī)劃參數(shù)，和正對風機輪轂中心的飛機坐標，計算出風機輪轂中心點的坐標；

S202、計算風葉面參數(shù)，并變換成上仰情況的參數(shù)；

S203、根據(jù)輸入的風機參數(shù)中的葉片相位參數(shù)，通過矩陣變換，得到三個葉片模型：S204、計算葉片上的相機目標點；

S205、根據(jù)預彎參數(shù)優(yōu)化葉片模型；

S206、計算正面巡檢風葉模型順序；

S207、計算背面巡檢風葉模型順序。

3.根據(jù)權利要求2所述的風機正反面自主巡檢規(guī)劃方法，其特征在于，所述S201中，計算出風機輪轂中心點的坐標的方法如下：

1)中心點高度center_h＝塔柱地面點高度+塔柱高度+機艙高度/2

2)輪轂中心點：

假設風機地面點坐標是A(b1,l1,h1)，飛機坐標是B(b2,l2,h2)，那么A點對應的1)點坐標是C(b1,l1,center_h)，CB點進行如下坐標變換得到輪轂中心點D：沿著CB向量的單位向量進行縮放CB距離，再平移到C點；

所述步驟S202中的風葉面參數(shù)包括風葉面法向量、飛機正對風葉面的方位角、塔柱向量；

風葉面法向量為輪轂中心點D指向飛機坐標B得到的單位向量；

飛機正對風葉面的方位角為飛機坐標B指向輪轂中心點D計算得到平面方位角；

塔柱向量為垂直地面向上的向量(0,0,1)；

把風葉面法向量、飛機正對風葉面的方位角、塔柱向量變換成上仰情況的參數(shù)，并根據(jù)風葉面的上仰角度，通過矩陣變換，調整面向量和法向量，具體方法如下：在符合右手法則的情況，由風葉面法向量叉乘塔柱向量，得到在風葉面內既垂直于法向量，又垂直于地面向上的向量Y，繞著Y軸逆時針旋轉上仰角度得到旋轉矩陣，通過此旋轉矩陣對X和Z進行坐標變換，得到變換后的X’和Z’即實際中的風葉面的x軸和z軸。

4.根據(jù)權利要求2所述的風機正反面自主巡檢規(guī)劃方法，其特征在于：所述步驟S203的執(zhí)行方法為：根據(jù)輸入的葉片相位參數(shù)angle進行如下矩陣變換：旋轉矩陣：Z軸單位向量繞X軸順時針旋轉?angle；

縮放矩陣：縮放尺度是葉片長度；

平移矩陣：平移到輪轂中心；

最終的變換矩陣：先旋轉，再縮放，再平移，以列向量為主，左乘矩陣；

最終的變換矩陣＝旋轉矩陣*縮放矩陣*平移矩陣在此基礎上分別計算angle+120,angle+240,在葉片面內相對Z軸順時針三個葉片的端點；

此時葉片模型為輪轂中心到葉片端點構成的線段；

所述S204中計算葉片上的相機目標點的方法如下；

確定相機拍照間距：輸入?yún)?shù)中最長邊的相機拍照間距和最短邊的相機拍照間距的最小值

內插加密點：輪轂中心到葉片端點構成的線段上，根據(jù)相機拍照的距離加密點。

所述步驟S205的具體方法如下；

由步驟S203和步驟S204得到的是理想情況的葉片模型，實際中葉片在dx，dy有個偏角，并且自身還有彎曲弧度，因此根據(jù)這些參數(shù)，優(yōu)化調整葉片模型上的點，通過這些點勾勒出葉片的模型，具體如下：

1)根據(jù)彎曲比例，計算非彎曲部分長度；

2)計算轉折點：沿著葉片中心到端點的單位向量縮放步驟1)的長度并平移到中心，得到變換矩陣，并對葉片中心到端點的單位向量進行變換得到彎曲轉折點；

3)進行dx和dy調整：

dx和dy旋轉中心都是輪轂中心，即葉片中心點；

旋轉向量：葉片中心到端點的單位向量；

dx旋轉軸是風葉面法向量X，調整是繞著旋轉軸逆時針旋轉dx角度；

dy旋轉軸是葉片向量繞著X軸順時針旋轉90度的單位向量，調整是繞著旋轉軸逆時針旋轉dy角度；

如果點到葉片中心距離小于步驟1)，那么點在非彎曲部分，只需進行dx和dy調整，對點先進行dx變換，再進行dy變換得到dx,dy調整后的點；

4)葉尖彎曲部分調整：

旋轉向量：葉片中心到端點的單位向量；

彎曲旋轉中心是轉彎點，旋轉軸同dx即風葉面法向量X，調整是繞著旋轉軸逆時針旋轉彎曲角度；

如果點到葉片中心距離大于步驟1)，那么點在彎曲部分。需先進性彎曲調整，在進行dx變換，再進行dy變換。

5.根據(jù)權利要求2所述的風機正反面自主巡檢規(guī)劃方法，其特征在于，所述步驟206的執(zhí)行方法如下：

巡檢方向為：逆時針

1)得到離地面最近風葉的相對方位角，方法如下；

在風葉面內相對于垂直于地面的Z軸的方位角；

三個風葉葉片的相對方位角分別為A,B＝A+120,C＝A+240,柱子的相對方位角是180；

計算三個葉片與柱子夾角,A’＝A?180,B’＝B?180,C’＝C?180；

從小到大排列A’,B’,C’,排序最小的風葉葉片即離地面最近的風葉，從而得到離地面最近風葉的相位方位角；

2)葉片以距離地面最近風葉的角進行逆時針排序；

3)記錄巡檢葉片的索引。

6.根據(jù)權利要求2所述的風機正反面自主巡檢規(guī)劃方法，其特征在于，所述步驟207的執(zhí)行方法如下：巡檢方向：逆時針

1)相對方位角：在風葉面內相對于垂直于地面的Z軸的方位角；

三個風葉葉片的相對方位角分別為A,B＝A+120,C＝A+240,柱子的相對方位角是180；

計算三個葉片與柱子夾角,A’＝A?180,B’＝B?180,C’＝C?180；

從小到大排列A’,B’,C’,排序居中的風葉葉片即離地面次近的風葉，從而得到離柱子次小夾角的風葉葉片的相對方位角Y；

(Y+180)/2,即得到離柱子次小夾角的葉片和柱子的角平分線的方位角；

2)葉片以距離步驟1)中角平分線的角度最近進行逆時針排序；

對葉片按照如下算法進行排序：detangle＝1)中的角平分線的方位角?葉片的方位角；如果兩個葉片的detangle值同號，從小到大進行排序；否則，從大到小進行排序；

3)記錄巡檢葉片的索引。

7.根據(jù)權利要求1所述的風機正反面自主巡檢規(guī)劃方法，其特征在于：所述步驟S3的執(zhí)行方法如下：

S301、計算第一個點：該點為正面正對輪轂中心的安全距離上的點，方法如下；

1)縮放矩陣：安全距離

2)平移矩陣：平移到輪轂中心

3)單位向量：未上仰時的風葉面法向量，輪轂中心到飛機點單位向量進行縮放再平移得到正對輪轂中心的安全距離上的點；

S302、計算正面風葉模型的緩沖線，根據(jù)規(guī)劃參數(shù)通過矩陣變換得到，方法如下；

1)旋轉矩陣：旋轉軸：葉片中心到端點的單位向量；旋轉向量：風葉面法向量X軸；旋轉角度：規(guī)劃兩邊傾角，角度逆時針正，順時針負；

2)縮放矩陣：縮放比例是安全距離；

3)平移矩陣：平移到風葉模型上的點；

4)最終矩陣：先旋轉，再縮放，再平移；

5)特殊處理：不同葉片緩沖線可能會有交點，需要去掉交點到中心點內的點包括中心點；

對葉片上所有點進行矩陣變換，并且截取去掉交點內的點；

S303、計算背面風葉模型的緩沖線，根據(jù)規(guī)劃參數(shù)通過矩陣變換得到，方法如下；

1)旋轉矩陣：旋轉軸：葉片中心到端點的單位向量；旋轉向量：風葉面法向量X軸；旋轉角度：規(guī)劃兩邊傾角，角度逆時針正，順時針負；

2)縮放矩陣：縮放比例是安全距離；

3)平移矩陣：平移到風葉模型上的點；

4)最終矩陣：先旋轉，再縮放，再平移；

5)特殊處理：背面需要繞過機艙，需要去掉與機艙緩存區(qū)交點到中心點內的點包括中心點；

6)對葉片上所有點進行矩陣變換，并且截取去掉交點內的點；

S304、計算正面規(guī)劃航線；

S305、計算正面轉彎點；

S306、計算背面轉彎點；

S307、計算背面規(guī)劃航線；

S308、調整飛機和云臺的姿態(tài)。

8.根據(jù)權利要求7所述的風機正反面自主巡檢規(guī)劃方法，其特征在于，所述步驟S304中計算正面規(guī)劃航線的方法如下：步驟S3041、在葉尖要進行兩個處理；

a)處理與塔柱的關系，對葉尖進行調整，讓葉尖在塔柱的緩沖圓柱外；

b)計算航線上拍照點對準目標點的飛機載荷姿態(tài)，方法如下：飛機姿態(tài)：飛機只動方位，俯仰和橫滾都是0；巡正面時方位角等于，飛機正對風葉面的方位角；巡背面時方位角等于，飛機正對風葉面的方位角取反；

載荷姿態(tài)：載荷方位角是相對飛機方位的相對值，表示飛機正對風葉面時需要水平旋轉多少角度才能對準目標點；

1)巡正面的載荷方位角：風葉面法向量X(x,y,z)取反的水平分向量，X’(?x,?y,0)，拍照點到目標點的水平分向量H(x,y,0),求向量X’旋轉到另一個向量的H旋轉角，即方位角；

2)巡背面的載荷方位角：風葉面法向量X(x,y,z)的水平分向量，X’(x,y,0)，拍照點到目標點的水平分向量H(x,y,0),求向量X’旋轉到另一個向量的H旋轉角，即方位角；

3)載荷俯仰角：arctan(拍照點和目標點的高差/平距)，根據(jù)正切值求得有正負值的角度；

c)沿著法向量X軸外擴一定距離進行過渡，否則兩邊航線直接拉會進入安全區(qū)內觸發(fā)避障；

步驟S3042、得到一條葉片的規(guī)劃航線；

從中心到端點，端點間過渡點，從端點到中心，依次連接得到一條葉片的規(guī)劃航線；

步驟S3043、根據(jù)步驟S3042得到三條葉片的規(guī)劃航線；

步驟S3044、按照上述算好的正面巡線葉片索引順序，根據(jù)步驟S3042依次連接得到整個正面巡線的規(guī)劃航線。

9.根據(jù)權利要求7所述的風機正反面自主巡檢規(guī)劃方法，其特征在于，所述步驟S305中計算正面轉彎點的方法如下：S3051、轉彎點在葉片與塔柱夾角次小角的葉片和塔柱夾角的角平分線上；

S3052、滿足該點到塔柱和到葉片距離不小于安全距離。

10.根據(jù)權利要求7所述的風機正反面自主巡檢規(guī)劃方法，其特征在于，所述步驟S307中，計算背面規(guī)劃航線的方法如下；

S3071、在葉尖要進行兩個處理，同2中；

S3072、得到一條葉片的規(guī)劃航線；

從中心到端點，端點間過渡點，從端點到中心，依次連接得到一條葉片的規(guī)劃航線；

S3073、依照2)得到三條葉片的規(guī)劃航線；

S3074、計算兩兩葉片間的弧線：為了安全繞過機艙；

S3075、按照上述算好的正面巡線葉片索引順序，進行如下順序連接a)葉片1的航線；

b)葉片1和葉片2間的弧線；

c)葉片2的航線；

d)葉片2和葉片3間的弧線；

e)葉片3和葉片1間的弧線。

說明書： 一種風機正反面自主巡檢規(guī)劃方法技術領域[0001] 本發(fā)明屬于無人機巡檢技術領域，尤其是涉及一種風機正反面自主巡檢規(guī)劃方法。

背景技術[0002] 現(xiàn)有的風機巡檢大多是采用無人機進行巡檢，但是大多數(shù)無人機都是采用人工遙控進行巡檢，并不具有自主巡檢規(guī)劃算法，這樣就造成了巡檢效率低，且巡檢效果差。

發(fā)明內容[0003] 有鑒于此，為克服上述缺陷，本發(fā)明旨在提出一種風機正反面自主巡檢規(guī)劃方法。[0004] 為達到上述目的，本發(fā)明的技術方案是這樣實現(xiàn)的：[0005] 一種風機正反面自主巡檢規(guī)劃方法，包括以下步驟：[0006] S1、輸入風機相關參數(shù)和規(guī)劃參數(shù)；[0007] S2、計算風機骨架模型；[0008] S3、計算巡檢規(guī)劃航線；[0009] S4、導出巡檢規(guī)劃文件。[0010] 進一步的，所述步驟S2的執(zhí)行方法具體如下：[0011] S201、根據(jù)風機參數(shù)和規(guī)劃參數(shù)，和正對風機輪轂中心的飛機坐標，計算出風機輪轂中心點的坐標；

[0012] S202、計算風葉面參數(shù)，并變換成上仰情況的參數(shù)；[0013] S203、根據(jù)輸入的風機參數(shù)中的葉片相位參數(shù)，通過矩陣變換，得到三個葉片模型：

[0014] S204、計算葉片上的相機目標點；[0015] S205、根據(jù)預彎參數(shù)優(yōu)化葉片模型；[0016] S206、計算正面巡檢風葉模型順序；[0017] S207、計算背面巡檢風葉模型順序。[0018] 進一步的，所述S201中，計算出風機輪轂中心點的坐標的方法如下：[0019] 根據(jù)風機參數(shù)，和識別出正面時刻的飛機坐標B，計算出風機輪轂中心點的坐標D；[0020] 1)中心點高度center_h＝塔柱地面點高度+塔柱高度+機艙高度/2[0021] 2)輪轂中心點：[0022] 假設風機地面點坐標是A(b1,l1,h1)，飛機坐標是B(b2,l2,h2)，那么A點對應的1)點坐標是C(b1,l1,center_h)，CB點進行如下坐標變換得到輪轂中心點D：

[0023] 沿著CB向量的單位向量進行縮放CB距離，再平移到C點；[0024] 所述步驟S202中的風葉面參數(shù)包括風葉面法向量、飛機正對風葉面的方位角、塔柱向量；

[0025] 風葉面法向量為輪轂中心點D指向飛機坐標B得到的單位向量；[0026] 飛機正對風葉面的方位角為飛機坐標B指向輪轂中心點D計算得到平面方位角；[0027] 塔柱向量為垂直地面向上的向量(0,0,1)；[0028] 把風葉面法向量、飛機正對風葉面的方位角、塔柱向量變換成上仰情況的參數(shù)，并根據(jù)風葉面的上仰角度，通過矩陣變換，調整面向量和法向量，具體方法如下：

[0029] 在符合右手法則的情況，由風葉面法向量叉乘塔柱向量，得到在風葉面內既垂直于法向量，又垂直于地面向上的向量Y，繞著Y軸逆時針旋轉上仰角度得到旋轉矩陣，通過此

旋轉矩陣對X和Z進行坐標變換，得到變換后的X’和Z’即實際中的風葉面的x軸和z軸。

[0030] 進一步的，所述步驟S203的執(zhí)行方法為：[0031] 根據(jù)輸入的葉片相位參數(shù)angle進行如下矩陣變換：[0032] 旋轉矩陣：Z軸單位向量繞X軸順時針旋轉?angle；[0033] 縮放矩陣：縮放尺度是葉片長度；[0034] 平移矩陣：平移到輪轂中心；[0035] 最終的變換矩陣：先旋轉，再縮放，再平移，以列向量為主，左乘矩陣；[0036] 最終的變換矩陣＝旋轉矩陣*縮放矩陣*平移矩陣[0037] 在此基礎上分別計算angle+120,angle+240,在葉片面內相對Z軸順時針三個葉片的端點；

[0038] 此時葉片模型為輪轂中心到葉片端點構成的線段；[0039] 所述S204中計算葉片上的相機目標點的方法如下；[0040] 確定相機拍照間距：輸入?yún)?shù)中最長邊的相機拍照間距和最短邊的相機拍照間距的最小值

[0041] 內插加密點：輪轂中心到葉片端點構成的線段上，根據(jù)相機拍照的距離加密點。[0042] 所述步驟S205的具體方法如下；[0043] 由步驟S203和步驟S204得到的是理想情況的葉片模型，實際中葉片在dx，dy有個偏角，并且自身還有彎曲弧度，因此根據(jù)這些參數(shù)，優(yōu)化調整葉片模型上的點，通過這些點

勾勒出葉片的模型，具體如下：

[0044] 1)根據(jù)彎曲比例，計算非彎曲部分長度；[0045] 2)計算轉折點：沿著葉片中心到端點的單位向量縮放步驟1)的長度并平移到中心，得到變換矩陣，并對葉片中心到端點的單位向量進行變換得到彎曲轉折點；

[0046] 3)進行dx和dy調整：[0047] dx和dy旋轉中心都是輪轂中心，即葉片中心點；[0048] 旋轉向量：葉片中心到端點的單位向量；[0049] dx旋轉軸是風葉面法向量X，調整是繞著旋轉軸逆時針旋轉dx角度；[0050] dy旋轉軸是葉片向量繞著X軸順時針旋轉90度的單位向量，調整是繞著旋轉軸逆時針旋轉dy角度；

[0051] 如果點到葉片中心距離小于步驟1)，那么點在非彎曲部分，只需進行dx和dy調整，對點先進行dx變換，再進行dy變換得到dx,dy調整后的點；

[0052] 4)葉尖彎曲部分調整：[0053] 旋轉向量：葉片中心到端點的單位向量；[0054] 彎曲旋轉中心是轉彎點，旋轉軸同dx即風葉面法向量X，調整是繞著旋轉軸逆時針旋轉彎曲角度；

[0055] 如果點到葉片中心距離大于步驟1)，那么點在彎曲部分。需先進性彎曲調整，在進行dx變換，再進行dy變換；

[0056] 進一步的，所述步驟206的執(zhí)行方法如下：[0057] 巡檢方向為：逆時針[0058] 1)得到離地面最近風葉的相對方位角，方法如下；[0059] 在風葉面內相對于垂直于地面的Z軸的方位角；[0060] 三個風葉葉片的相對方位角分別為A,B＝A+120,C＝A+240,柱子的相對方位角是180；

[0061] 計算三個葉片與柱子夾角,A’＝A?180,B’＝B?180,C’＝C?180；[0062] 從小到大排列A’,B’,C’,排序最小的風葉葉片即離地面最近的風葉，從而得到離地面最近風葉的相位方位角；

[0063] 2)葉片以距離地面最近風葉的角進行逆時針排序；[0064] 3)記錄巡檢葉片的索引。[0065] 進一步的，所述步驟207的執(zhí)行方法如下：[0066] 巡檢方向：逆時針[0067] 1)相對方位角：在風葉面內相對于垂直于地面的Z軸的方位角；[0068] 三個風葉葉片的相對方位角分別為A,B＝A+120,C＝A+240,柱子的相對方位角是180；

[0069] 計算三個葉片與柱子夾角,A’＝A?180,B’＝B?180,C’＝C?180；[0070] 從小到大排列A’,B’,C’,排序居中的風葉葉片即離地面次近的風葉，從而得到離柱子次小夾角的風葉葉片的相對方位角Y；

[0071] (Y+180)/2,即得到離柱子次小夾角的葉片和柱子的角平分線的方位角；[0072] 2)葉片以距離步驟1)中角平分線的角度最近進行逆時針排序；[0073] 對葉片按照如下算法進行排序：[0074] detangle＝1)中的角平分線的方位角?葉片的方位角；如果兩個葉片的detangle值同號，從小到大進行排序；否則，從大到小進行排序；

[0075] 3)記錄巡檢葉片的索引。[0076] 進一步的，所述步驟S3的執(zhí)行方法如下：[0077] S301、計算第一個點：該點為正面正對輪轂中心的安全距離上的點，方法如下；[0078] 1)縮放矩陣：安全距離[0079] 2)平移矩陣：平移到輪轂中心[0080] 3)單位向量：未上仰時的風葉面法向量，輪轂中心到飛機點[0081] 單位向量進行縮放再平移得到正對輪轂中心的安全距離上的點；[0082] S302、計算正面風葉模型的緩沖線，根據(jù)規(guī)劃參數(shù)通過矩陣變換得到，方法如下；[0083] 1)旋轉矩陣：旋轉軸：葉片中心到端點的單位向量；旋轉向量：風葉面法向量X軸；旋轉角度：規(guī)劃兩邊傾角，角度逆時針正，順時針負；

[0084] 2)縮放矩陣：縮放比例是安全距離；[0085] 3)平移矩陣：平移到風葉模型上的點；[0086] 4)最終矩陣：先旋轉，再縮放，再平移；[0087] 5)特殊處理：不同葉片緩沖線可能會有交點，需要去掉交點到中心點內的點包括中心點；

[0088] 對葉片上所有點進行矩陣變換，并且截取去掉交點內的點；[0089] S303、計算背面風葉模型的緩沖線，根據(jù)規(guī)劃參數(shù)通過矩陣變換得到，方法如下；[0090] 1)旋轉矩陣：旋轉軸：葉片中心到端點的單位向量；旋轉向量：風葉面法向量X軸；旋轉角度：規(guī)劃兩邊傾角，角度逆時針正，順時針負；

[0091] 2)縮放矩陣：縮放比例是安全距離；[0092] 3)平移矩陣：平移到風葉模型上的點；[0093] 4)最終矩陣：先旋轉，再縮放，再平移；[0094] 5)特殊處理：背面需要繞過機艙，需要去掉與機艙緩存區(qū)交點到中心點內的點包括中心點；

[0095] 6)對葉片上所有點進行矩陣變換，并且截取去掉交點內的點；[0096] S304、計算正面規(guī)劃航線；[0097] S305、計算正面轉彎點；[0098] S306、計算背面轉彎點；[0099] S307、計算背面規(guī)劃航線；[0100] S308、調整飛機和云臺的姿態(tài)。[0101] 進一步的，所述步驟S304中計算正面規(guī)劃航線的方法如下：[0102] 步驟S3041、在葉尖要進行兩個處理；[0103] a)處理與塔柱的關系，對葉尖進行調整，讓葉尖在塔柱的緩沖圓柱外；[0104] b)計算航線上拍照點對準目標點的飛機載荷姿態(tài)，方法如下：[0105] 飛機姿態(tài)：飛機只動方位，俯仰和橫滾都是0；巡正面時方位角等于，飛機正對風葉面的方位角；巡背面時方位角等于，飛機正對風葉面的方位角取反；

[0106] 載荷姿態(tài)：載荷方位角是相對飛機方位的相對值，表示飛機正對風葉面時需要水平旋轉多少角度才能對準目標點；

[0107] 1)巡正面的載荷方位角：風葉面法向量X(x,y,z)取反的水平分向量，X’(?x,?y,0)，拍照點到目標點的水平分向量H(x,y,0),求向量X’旋轉到另一個向量的H旋轉角，即方

位角；

[0108] 2)巡背面的載荷方位角：風葉面法向量X(x,y,z)的水平分向量，X’(x,y,0)，拍照點到目標點的水平分向量H(x,y,0),求向量X’旋轉到另一個向量的H旋轉角，即方位角；

[0109] 3)載荷俯仰角：arctan(拍照點和目標點的高差/平距)，根據(jù)正切值求得有正負值的角度；

[0110] c)沿著法向量X軸外擴一定距離進行過渡，否則兩邊航線直接拉會進入安全區(qū)內觸發(fā)避障；

[0111] 步驟S3042、得到一條葉片的規(guī)劃航線；[0112] 從中心到端點，端點間過渡點，從端點到中心，依次連接得到一條葉片的規(guī)劃航線；

[0113] 步驟S3043、根據(jù)步驟S3042得到三條葉片的規(guī)劃航線；[0114] 步驟S3044、按照上述算好的正面巡線葉片索引順序，根據(jù)步驟S3042依次連接得到整個正面巡線的規(guī)劃航線。

[0115] 進一步的，所述步驟S305中計算正面轉彎點的方法如下：[0116] S3051、轉彎點在葉片與塔柱夾角次小角的葉片和塔柱夾角的角平分線上；[0117] S3052、滿足該點到塔柱和到葉片距離不小于安全距離。[0118] 進一步的，所述步驟S307中，計算背面規(guī)劃航線的方法如下；[0119] S3071、在葉尖要進行兩個處理，同2中；[0120] S3072、得到一條葉片的規(guī)劃航線；[0121] 從中心到端點，端點間過渡點，從端點到中心，依次連接得到一條葉片的規(guī)劃航線；

[0122] S3073、依照2)得到三條葉片的規(guī)劃航線；[0123] S3074、計算兩兩葉片間的弧線：為了安全繞過機艙；[0124] S3075、按照上述算好的正面巡線葉片索引順序，進行如下順序連接[0125] a)葉片1的航線；[0126] b)葉片1和葉片2間的弧線；[0127] c)葉片2的航線；[0128] d)葉片2和葉片3間的弧線；[0129] e)葉片3和葉片1間的弧線。[0130] 相對于現(xiàn)有技術，本發(fā)明所述的風機正反面自主巡檢規(guī)劃方法具有以下優(yōu)勢：[0131] 本發(fā)明所述的風機正反面自主巡檢規(guī)劃方法提供了完整、準確的風機自主巡檢規(guī)劃算法，不僅使風機巡檢更加科學、智能，而且有效的提供了巡檢效率，巡檢結果也更加精

確。

附圖說明[0132] 構成本發(fā)明的一部分的附圖用來提供對本發(fā)明的進一步理解，本發(fā)明的示意性實施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構成對本發(fā)明的不當限定。在附圖中：

[0133] 圖1為本發(fā)明實施例所述的風機正反面自主巡檢規(guī)劃方法整體流程圖；[0134] 圖2為本發(fā)明實施例所述的計算風機骨架模型流程圖；[0135] 圖3為本發(fā)明實施例所述的計算巡檢規(guī)劃航線流程圖。具體實施方式[0136] 需要說明的是，在不沖突的情況下，本發(fā)明中的實施例及實施例中的特征可以相互組合。

[0137] 下面將參考附圖并結合實施例來詳細說明本發(fā)明。[0138] 如圖1所示，一種風機正反面自主巡檢規(guī)劃方法，包括以下步驟：[0139] 整體流程[0140] 輸入風機相關參數(shù)和規(guī)劃參數(shù)，先計算風機骨架模型，再依據(jù)風機骨架模型，計算巡線規(guī)劃路線，最后導出規(guī)劃文件。

[0141] 計算風機骨架模型(如圖2所示)：[0142] 1.計算輪轂中心點：[0143] 根據(jù)風機參數(shù)，和識別出正面時刻的飛機坐標B，計算出風機輪轂中心點的坐標D：[0144] 1)中心點高度center_h＝塔柱地面點高度+塔柱高度+機艙高度/2[0145] 2)輪轂中心點：[0146] 假設風機地面點坐標是A(b1,l1,h1)，飛機坐標是B(b2,l2,h2)，那么A點對應的1)點坐標是C(b1,l1,center_h)，CB點進行如下坐標變換得到輪轂中心點D：

[0147] 沿著CB向量的單位向量進行縮放CB距離，再平移到C點。[0148] 2.計算風葉面參數(shù)[0149] 1)風葉面法向量X：輪轂中心點D指向飛機坐標B得到的單位向量；[0150] 2)飛機正對風葉面的方位角：飛機坐標B指向輪轂中心點D計算得到平面方位角；[0151] 3)塔柱向量Z：即垂直地面向上的向量(0,0,1)；[0152] 以上三個參數(shù)是風葉面垂直地面的理想情況下的參數(shù)，實際中風葉面要有個向上上仰角度，因此要把1)，2)，3)變換成上仰情況的參數(shù)，具體如下：

[0153] 4)根據(jù)上仰角度，通過矩陣變換，調整面向量和法向量；[0154] 在符合右手法則的情況，由1)向量叉乘3)向量，得到在風葉面內既垂直于法向量，又垂直于地面向上的向量Y，繞著Y軸逆時針旋轉上仰角度得到旋轉矩陣，通過此旋轉矩陣

對X和Z進行坐標變換，得到變換后的X’和Z’即實際中的風葉面的x軸和z軸

[0155] 3.計算葉片模型；[0156] 根據(jù)輸入的葉片相位參數(shù)angle，通過矩陣變換，得到三個葉片模型：輪轂中心到葉片端點構成的直線段，具體如下：

[0157] 根據(jù)輸入的葉片相位參數(shù)angle，進行如下變換：[0158] 1)旋轉矩陣：Z軸單位向量繞X軸順時針旋轉?angle[0159] 2)縮放矩陣：縮放尺度是葉片長度[0160] 3)平移矩陣：平移到輪轂中心[0161] 4)最終的變換矩陣：先旋轉，再縮放，再平移，以列向量為主，左乘矩陣[0162] 最終的變換矩陣＝3)*2)*1)[0163] 在此基礎上分別計算angle+120,angle+240,在葉片面內相對Z軸順時針三個葉片的端點

[0164] 此時葉片模型：輪轂中心到葉片端點構成的線段。[0165] 4.計算葉片上的相機目標點；[0166] 1)相機拍照間距確定：輸入?yún)?shù)中最長邊的相機拍照間距和最短邊的相機拍照間距的最小值；

[0167] 2)內插加密點：輪轂中心到葉片端點構成的線段上，根據(jù)1)的距離加密點。[0168] 5.根據(jù)預彎參數(shù)優(yōu)化葉片模型；[0169] 由3和4得到的是理想情況的葉片模型，實際中葉片有個偏角，并且自身還有彎曲弧度，因此根據(jù)這些參數(shù)，優(yōu)化調整葉片模型上的點，通過這些點勾勒出葉片的模型，具體

如下：

[0170] 1)根據(jù)彎曲比例，計算非彎曲部分長度[0171] 2)計算轉折點：沿著葉片中心到端點的單位向量縮放1)的長度并平移到中心，得到變換矩陣，并對葉片中心到端點的單位向量進行變換得到彎曲轉折點

[0172] 3)進行dx和dy調整：[0173] dx和dy旋轉中心都是輪轂中心，即葉片中心點[0174] 旋轉向量：葉片中心到端點的單位向量[0175] dx旋轉軸是風葉面法向量X，調整是繞著旋轉軸逆時針旋轉dx角度，[0176] dy旋轉軸是葉片向量繞著X軸順時針旋轉90度的單位向量，調整是繞著旋轉軸逆時針旋轉dy角度。

[0177] 如果點到葉片中心距離小于1)，那么點在非彎曲部分，只需進行dx和dy調整，對點先進行dx變換，再進行dy變換得到dx,dy調整后的點

[0178] 4)葉尖彎曲部分調整：[0179] 旋轉向量：葉片中心到端點的單位向量。[0180] 彎曲旋轉中心是轉彎點，旋轉軸同dx即風葉面法向量X，調整是繞著旋轉軸逆時針旋轉彎曲角度。

[0181] 如果點到葉片中心距離大于1)，那么點在彎曲部分。需先進性彎曲調整，在進行dx變換，再進行dy變換。

[0182] 6.計算正面巡檢風葉模型順序；[0183] 巡檢方向為：逆時針[0184] 1)得到離地面最近風葉的相對方位角；[0185] 相對方位角：在風葉面內相對于垂直于地面的Z軸的方位角；[0186] 三個風葉葉片的相對方位角分別為A,B＝A+120,C＝A+240,柱子的相對方位角是180；

[0187] 計算三個葉片與柱子夾角,A’＝A?180,B’＝B?180,C’＝C?180；[0188] 從小到大排列A’,B’,C’,排序最小的風葉葉片即離地面最近的風葉，從而得到離地面最近風葉的相位方位角。

[0189] 2)葉片以距離地面最近風葉的角進行逆時針排序；[0190] 3)記錄巡檢葉片的索引；[0191] 7.計算背面巡檢風葉模型順序；[0192] 巡檢方向逆時針[0193] 1)得到離柱子次小夾角的葉片和柱子的角平分線的方位角，具體如下；[0194] 相對方位角：在風葉面內相對于垂直于地面的Z軸的方位角；[0195] 三個風葉葉片的相對方位角分別為A,B＝A+120,C＝A+240,柱子的相對方位角是180；

[0196] 計算三個葉片與柱子夾角,A’＝A?180,B’＝B?180,C’＝C?180；[0197] 從小到大排列A’,B’,C’,排序居中的風葉葉片即離地面次近的風葉，從而得到離柱子次小夾角的風葉葉片的相對方位角Y；

[0198] (Y+180)/2,即得到離柱子次小夾角的葉片和柱子的角平分線的方位角。[0199] 2)葉片以距離1)中角平分線的角度最近進行逆時針排序；[0200] 對葉片按照如下算法進行排序：[0201] detangle＝1)中的角平分線的方位角?葉片的方位角；如果兩個葉片的detangle值同號，從小到大進行排序；否則，從大到小進行排序

[0202] 2)找到逆時針方向距離1)最近的角作為第一個角；[0203] 3)記錄巡檢葉片的索引。[0204] 計算巡線規(guī)劃航線(如圖3所示)[0205] 1.計算第一個點：正面正對輪轂中心的安全距離上的點，方法如下：[0206] 1)縮放矩陣：安全距離[0207] 2)平移矩陣：平移到輪轂中心[0208] 3)單位向量：未上仰時的風葉面法向量，輪轂中心到飛機點[0209] 單位向量進行縮放再平移得到正對輪轂中心的安全距離上的點。[0210] 2.計算正面風葉模型的緩沖線，根據(jù)規(guī)劃參數(shù)通過矩陣變換得到；[0211] 1)旋轉矩陣：旋轉軸：葉片中心到端點的單位向量；旋轉向量：風葉面法向量X軸；旋轉角度：規(guī)劃兩邊傾角，角度逆時針正，順時針負；

[0212] 2)縮放矩陣：縮放比例是安全距離[0213] 3)平移矩陣：平移到風葉模型上的點[0214] 4)最終矩陣：先旋轉，再縮放，再平移[0215] 5)特殊處理：不同葉片緩沖線可能會有交點，需要去掉交點到中心點內的點包括中心點。

[0216] 對葉片上所有點進行矩陣變換，并且截取去掉交點內的點。[0217] 3.計算背面風葉模型的緩沖線，根據(jù)規(guī)劃參數(shù)通過矩陣變換得到，具體如下；[0218] 1)旋轉矩陣：旋轉軸：葉片中心到端點的單位向量；旋轉向量：風葉面法向量X軸；旋轉角度：規(guī)劃兩邊傾角，角度逆時針正，順時針負；

[0219] 2)縮放矩陣：縮放比例是安全距離[0220] 3)平移矩陣：平移到風葉模型上的點[0221] 4)最終矩陣：先旋轉，再縮放，再平移[0222] 5)特殊處理：背面需要繞過機艙，需要去掉與機艙緩存區(qū)交點到中心點內的點包括中心點。

[0223] 6)對葉片上所有點進行矩陣變換，并且截取去掉交點內的點。[0224] 4.計算正面規(guī)劃航線；[0225] 1)在葉尖要進行兩個處理；[0226] a)處理與塔柱的關系，對葉尖進行調整，讓葉尖在塔柱的緩沖圓柱外；[0227] b)計算航線上拍照點對準目標點的飛機載荷姿態(tài)，具體如下；[0228] 飛機姿態(tài)：飛機只動方位，俯仰和橫滾都是0。巡正面時方位角等于，飛機正對風葉面的方位角；巡背面時方位角等于，飛機正對風葉面的方位角取反；

[0229] 載荷姿態(tài)：載荷方位角是相對飛機方位的相對值，表示飛機正對風葉面時(載荷此時相對方位角為0)需要水平旋轉多少角度才能對準目標點；

[0230] 1)巡正面的載荷方位角：風葉面法向量X(x,y,z)取反的水平分向量，X’(?x,?y,0)，拍照點到目標點的水平分向量H(x,y,0),求向量X’旋轉到另一個向量的H旋轉角，即方

位角

[0231] 2)巡背面的載荷方位角：風葉面法向量X(x,y,z)的水平分向量，[0232] X’(x,y,0)，拍照點到目標點的水平分向量H(x,y,0),求向量X’[0233] 旋轉到另一個向量的H旋轉角，即方位角[0234] 載荷俯仰角：arctan(拍照點和目標點的高差/平距)，根據(jù)正切值求得有正負值的角度

[0235] c)沿著法向量X軸外擴一定距離進行過渡，否則兩邊航線直接拉會進入安全區(qū)內觸發(fā)避障；

[0236] 2)得到一條葉片的規(guī)劃航線；[0237] 從中心到端點，端點間過渡點，從端點到中心，依次連接得到一條葉片的規(guī)劃航線；

[0238] 3)依照2)得到三條葉片的規(guī)劃航線；[0239] 4)按照上述算好的正面巡線葉片索引順序，根據(jù)2)依次連接得到整個正面巡線的規(guī)劃航線；

[0240] 5.計算正面轉彎點；[0241] 1)轉彎點在葉片與塔柱夾角次小角的葉片和塔柱夾角的角平分線上；[0242] 2)滿足該點到塔柱和到葉片距離不小于安全距離(安全距離為人為輸入的參數(shù))；[0243] 6.計算背面轉彎點；[0244] 思路同3；[0245] 7.計算背面規(guī)劃航線；[0246] 1)在葉尖要進行兩個處理，同2中；[0247] 2)得到一條葉片的規(guī)劃航線；[0248] 從中心到端點，端點間過渡點，從端點到中心，依次連接得到一條葉片的規(guī)劃航線；

[0249] 3)依照2)得到三條葉片的規(guī)劃航線；[0250] 4)計算兩兩葉片間的弧線：為了安全繞過機艙；[0251] 5)按照上述算好的正面巡線葉片索引順序，進行如下順序連接；[0252] a)葉片1的航線；[0253] b)葉片1和葉片2間的弧線；[0254] c)葉片2的航線；[0255] d)葉片2和葉片3間的弧線；[0256] e)葉片3和葉片1間的弧線；[0257] 8.調整飛機和云臺的姿態(tài)；[0258] 到此規(guī)劃的飛機方位是絕對值，沒有俯仰和橫滾；云臺的方位是相對值，相對飛機的左右，俯仰是相對水平的上下；根據(jù)飛機和云臺的關系進行調整，調整結果是飛機只有方

位值，云臺只有俯仰值，即飛機只動方位，云臺只動俯仰。

[0259] 本領域普通技術人員可以意識到，結合本文中所公開的實施例描述的各示例的單元及方法步驟，能夠以電子硬件、計算機軟件或者二者的結合來實現(xiàn)，為了清楚地說明硬件

和軟件的可互換性，在上述說明中已經(jīng)按照功能一般性地描述了各示例的組成及步驟。這

些功能究竟以硬件還是軟件方式來執(zhí)行，取決于技術方案的特定應用和設計約束條件。專

業(yè)技術人員可以對每個特定的應用來使用不同方法來實現(xiàn)所描述的功能，但是這種實現(xiàn)不

應認為超出本發(fā)明的范圍。

[0260] 在本申請所提供的幾個實施例中，應該理解到，所揭露的方法和系統(tǒng)，可以通過其它的方式實現(xiàn)。例如，以上所述單元的劃分，僅僅為一種邏輯功能劃分，實際實現(xiàn)時可以有

另外的劃分方式，例如多個單元或組件可以結合或者可以集成到另一個系統(tǒng)，或一些特征

可以忽略，或不執(zhí)行。上述單元可以是或者也可以不是物理上分開的，作為單元顯示的部件

可以是或者也可以不是物理單元，即可以位于一個地方，或者也可以分布到多個網(wǎng)絡單元

上?？梢愿鶕?jù)實際的需要選擇其中的部分或者全部單元來實現(xiàn)本發(fā)明實施例方案的目的。

[0261] 最后應說明的是：以上各實施例僅用以說明本發(fā)明的技術方案，而非對其限制；盡管參照前述各實施例對本發(fā)明進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解：其依

然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分或者全部技術特征進

行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應技術方案的本質脫離本發(fā)明各實施例技術

方案的范圍，其均應涵蓋在本發(fā)明的權利要求和說明書的范圍當中。

[0262] 以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內。