风机正反面自主巡检规划方法

权利要求书： 1.一种风机正反面自主巡检规划方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、输入风机相关参数和规划参数；

S2、计算风机骨架模型；

S3、计算巡检规划航线；

S4、导出巡检规划文件。

2.根据权利要求1所述的风机正反面自主巡检规划方法，其特征在于，所述步骤S2的执行方法具体如下：

S201、根据风机参数和规划参数，和正对风机轮毂中心的飞机坐标，计算出风机轮毂中心点的坐标；

S202、计算风叶面参数，并变换成上仰情况的参数；

S203、根据输入的风机参数中的叶片相位参数，通过矩阵变换，得到三个叶片模型：S204、计算叶片上的相机目标点；

S205、根据预弯参数优化叶片模型；

S206、计算正面巡检风叶模型顺序；

S207、计算背面巡检风叶模型顺序。

3.根据权利要求2所述的风机正反面自主巡检规划方法，其特征在于，所述S201中，计算出风机轮毂中心点的坐标的方法如下：

1)中心点高度center_h＝塔柱地面点高度+塔柱高度+机舱高度/2

2)轮毂中心点：

假设风机地面点坐标是A(b1,l1,h1)，飞机坐标是B(b2,l2,h2)，那么A点对应的1)点坐标是C(b1,l1,center_h)，CB点进行如下坐标变换得到轮毂中心点D：沿着CB向量的单位向量进行缩放CB距离，再平移到C点；

所述步骤S202中的风叶面参数包括风叶面法向量、飞机正对风叶面的方位角、塔柱向量；

风叶面法向量为轮毂中心点D指向飞机坐标B得到的单位向量；

飞机正对风叶面的方位角为飞机坐标B指向轮毂中心点D计算得到平面方位角；

塔柱向量为垂直地面向上的向量(0,0,1)；

把风叶面法向量、飞机正对风叶面的方位角、塔柱向量变换成上仰情况的参数，并根据风叶面的上仰角度，通过矩阵变换，调整面向量和法向量，具体方法如下：在符合右手法则的情况，由风叶面法向量叉乘塔柱向量，得到在风叶面内既垂直于法向量，又垂直于地面向上的向量Y，绕着Y轴逆时针旋转上仰角度得到旋转矩阵，通过此旋转矩阵对X和Z进行坐标变换，得到变换后的X’和Z’即实际中的风叶面的x轴和z轴。

4.根据权利要求2所述的风机正反面自主巡检规划方法，其特征在于：所述步骤S203的执行方法为：根据输入的叶片相位参数angle进行如下矩阵变换：旋转矩阵：Z轴单位向量绕X轴顺时针旋转?angle；

缩放矩阵：缩放尺度是叶片长度；

平移矩阵：平移到轮毂中心；

最终的变换矩阵：先旋转，再缩放，再平移，以列向量为主，左乘矩阵；

最终的变换矩阵＝旋转矩阵*缩放矩阵*平移矩阵在此基础上分别计算angle+120,angle+240,在叶片面内相对Z轴顺时针三个叶片的端点；

此时叶片模型为轮毂中心到叶片端点构成的线段；

所述S204中计算叶片上的相机目标点的方法如下；

确定相机拍照间距：输入参数中最长边的相机拍照间距和最短边的相机拍照间距的最小值

内插加密点：轮毂中心到叶片端点构成的线段上，根据相机拍照的距离加密点。

所述步骤S205的具体方法如下；

由步骤S203和步骤S204得到的是理想情况的叶片模型，实际中叶片在dx，dy有个偏角，并且自身还有弯曲弧度，因此根据这些参数，优化调整叶片模型上的点，通过这些点勾勒出叶片的模型，具体如下：

1)根据弯曲比例，计算非弯曲部分长度；

2)计算转折点：沿着叶片中心到端点的单位向量缩放步骤1)的长度并平移到中心，得到变换矩阵，并对叶片中心到端点的单位向量进行变换得到弯曲转折点；

3)进行dx和dy调整：

dx和dy旋转中心都是轮毂中心，即叶片中心点；

旋转向量：叶片中心到端点的单位向量；

dx旋转轴是风叶面法向量X，调整是绕着旋转轴逆时针旋转dx角度；

dy旋转轴是叶片向量绕着X轴顺时针旋转90度的单位向量，调整是绕着旋转轴逆时针旋转dy角度；

如果点到叶片中心距离小于步骤1)，那么点在非弯曲部分，只需进行dx和dy调整，对点先进行dx变换，再进行dy变换得到dx,dy调整后的点；

4)叶尖弯曲部分调整：

旋转向量：叶片中心到端点的单位向量；

弯曲旋转中心是转弯点，旋转轴同dx即风叶面法向量X，调整是绕着旋转轴逆时针旋转弯曲角度；

如果点到叶片中心距离大于步骤1)，那么点在弯曲部分。需先进性弯曲调整，在进行dx变换，再进行dy变换。

5.根据权利要求2所述的风机正反面自主巡检规划方法，其特征在于，所述步骤206的执行方法如下：

巡检方向为：逆时针

1)得到离地面最近风叶的相对方位角，方法如下；

在风叶面内相对于垂直于地面的Z轴的方位角；

三个风叶叶片的相对方位角分别为A,B＝A+120,C＝A+240,柱子的相对方位角是180；

计算三个叶片与柱子夹角,A’＝A?180,B’＝B?180,C’＝C?180；

从小到大排列A’,B’,C’,排序最小的风叶叶片即离地面最近的风叶，从而得到离地面最近风叶的相位方位角；

2)叶片以距离地面最近风叶的角进行逆时针排序；

3)记录巡检叶片的索引。

6.根据权利要求2所述的风机正反面自主巡检规划方法，其特征在于，所述步骤207的执行方法如下：巡检方向：逆时针

1)相对方位角：在风叶面内相对于垂直于地面的Z轴的方位角；

三个风叶叶片的相对方位角分别为A,B＝A+120,C＝A+240,柱子的相对方位角是180；

计算三个叶片与柱子夹角,A’＝A?180,B’＝B?180,C’＝C?180；

从小到大排列A’,B’,C’,排序居中的风叶叶片即离地面次近的风叶，从而得到离柱子次小夹角的风叶叶片的相对方位角Y；

(Y+180)/2,即得到离柱子次小夹角的叶片和柱子的角平分线的方位角；

2)叶片以距离步骤1)中角平分线的角度最近进行逆时针排序；

对叶片按照如下算法进行排序：detangle＝1)中的角平分线的方位角?叶片的方位角；如果两个叶片的detangle值同号，从小到大进行排序；否则，从大到小进行排序；

3)记录巡检叶片的索引。

7.根据权利要求1所述的风机正反面自主巡检规划方法，其特征在于：所述步骤S3的执行方法如下：

S301、计算第一个点：该点为正面正对轮毂中心的安全距离上的点，方法如下；

1)缩放矩阵：安全距离

2)平移矩阵：平移到轮毂中心

3)单位向量：未上仰时的风叶面法向量，轮毂中心到飞机点单位向量进行缩放再平移得到正对轮毂中心的安全距离上的点；

S302、计算正面风叶模型的缓冲线，根据规划参数通过矩阵变换得到，方法如下；

1)旋转矩阵：旋转轴：叶片中心到端点的单位向量；旋转向量：风叶面法向量X轴；旋转角度：规划两边倾角，角度逆时针正，顺时针负；

2)缩放矩阵：缩放比例是安全距离；

3)平移矩阵：平移到风叶模型上的点；

4)最终矩阵：先旋转，再缩放，再平移；

5)特殊处理：不同叶片缓冲线可能会有交点，需要去掉交点到中心点内的点包括中心点；

对叶片上所有点进行矩阵变换，并且截取去掉交点内的点；

S303、计算背面风叶模型的缓冲线，根据规划参数通过矩阵变换得到，方法如下；

1)旋转矩阵：旋转轴：叶片中心到端点的单位向量；旋转向量：风叶面法向量X轴；旋转角度：规划两边倾角，角度逆时针正，顺时针负；

2)缩放矩阵：缩放比例是安全距离；

3)平移矩阵：平移到风叶模型上的点；

4)最终矩阵：先旋转，再缩放，再平移；

5)特殊处理：背面需要绕过机舱，需要去掉与机舱缓存区交点到中心点内的点包括中心点；

6)对叶片上所有点进行矩阵变换，并且截取去掉交点内的点；

S304、计算正面规划航线；

S305、计算正面转弯点；

S306、计算背面转弯点；

S307、计算背面规划航线；

S308、调整飞机和云台的姿态。

8.根据权利要求7所述的风机正反面自主巡检规划方法，其特征在于，所述步骤S304中计算正面规划航线的方法如下：步骤S3041、在叶尖要进行两个处理；

a)处理与塔柱的关系，对叶尖进行调整，让叶尖在塔柱的缓冲圆柱外；

b)计算航线上拍照点对准目标点的飞机载荷姿态，方法如下：飞机姿态：飞机只动方位，俯仰和横滚都是0；巡正面时方位角等于，飞机正对风叶面的方位角；巡背面时方位角等于，飞机正对风叶面的方位角取反；

载荷姿态：载荷方位角是相对飞机方位的相对值，表示飞机正对风叶面时需要水平旋转多少角度才能对准目标点；

1)巡正面的载荷方位角：风叶面法向量X(x,y,z)取反的水平分向量，X’(?x,?y,0)，拍照点到目标点的水平分向量H(x,y,0),求向量X’旋转到另一个向量的H旋转角，即方位角；

2)巡背面的载荷方位角：风叶面法向量X(x,y,z)的水平分向量，X’(x,y,0)，拍照点到目标点的水平分向量H(x,y,0),求向量X’旋转到另一个向量的H旋转角，即方位角；

3)载荷俯仰角：arctan(拍照点和目标点的高差/平距)，根据正切值求得有正负值的角度；

c)沿着法向量X轴外扩一定距离进行过渡，否则两边航线直接拉会进入安全区内触发避障；

步骤S3042、得到一条叶片的规划航线；

从中心到端点，端点间过渡点，从端点到中心，依次连接得到一条叶片的规划航线；

步骤S3043、根据步骤S3042得到三条叶片的规划航线；

步骤S3044、按照上述算好的正面巡线叶片索引顺序，根据步骤S3042依次连接得到整个正面巡线的规划航线。

9.根据权利要求7所述的风机正反面自主巡检规划方法，其特征在于，所述步骤S305中计算正面转弯点的方法如下：S3051、转弯点在叶片与塔柱夹角次小角的叶片和塔柱夹角的角平分线上；

S3052、满足该点到塔柱和到叶片距离不小于安全距离。

10.根据权利要求7所述的风机正反面自主巡检规划方法，其特征在于，所述步骤S307中，计算背面规划航线的方法如下；

S3071、在叶尖要进行两个处理，同2中；

S3072、得到一条叶片的规划航线；

从中心到端点，端点间过渡点，从端点到中心，依次连接得到一条叶片的规划航线；

S3073、依照2)得到三条叶片的规划航线；

S3074、计算两两叶片间的弧线：为了安全绕过机舱；

S3075、按照上述算好的正面巡线叶片索引顺序，进行如下顺序连接a)叶片1的航线；

b)叶片1和叶片2间的弧线；

c)叶片2的航线；

d)叶片2和叶片3间的弧线；

e)叶片3和叶片1间的弧线。

说明书： 一种风机正反面自主巡检规划方法技术领域[0001] 本发明属于无人机巡检技术领域，尤其是涉及一种风机正反面自主巡检规划方法。

背景技术[0002] 现有的风机巡检大多是采用无人机进行巡检，但是大多数无人机都是采用人工遥控进行巡检，并不具有自主巡检规划算法，这样就造成了巡检效率低，且巡检效果差。

发明内容[0003] 有鉴于此，为克服上述缺陷，本发明旨在提出一种风机正反面自主巡检规划方法。[0004] 为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：[0005] 一种风机正反面自主巡检规划方法，包括以下步骤：[0006] S1、输入风机相关参数和规划参数；[0007] S2、计算风机骨架模型；[0008] S3、计算巡检规划航线；[0009] S4、导出巡检规划文件。[0010] 进一步的，所述步骤S2的执行方法具体如下：[0011] S201、根据风机参数和规划参数，和正对风机轮毂中心的飞机坐标，计算出风机轮毂中心点的坐标；

[0012] S202、计算风叶面参数，并变换成上仰情况的参数；[0013] S203、根据输入的风机参数中的叶片相位参数，通过矩阵变换，得到三个叶片模型：

[0014] S204、计算叶片上的相机目标点；[0015] S205、根据预弯参数优化叶片模型；[0016] S206、计算正面巡检风叶模型顺序；[0017] S207、计算背面巡检风叶模型顺序。[0018] 进一步的，所述S201中，计算出风机轮毂中心点的坐标的方法如下：[0019] 根据风机参数，和识别出正面时刻的飞机坐标B，计算出风机轮毂中心点的坐标D；[0020] 1)中心点高度center_h＝塔柱地面点高度+塔柱高度+机舱高度/2[0021] 2)轮毂中心点：[0022] 假设风机地面点坐标是A(b1,l1,h1)，飞机坐标是B(b2,l2,h2)，那么A点对应的1)点坐标是C(b1,l1,center_h)，CB点进行如下坐标变换得到轮毂中心点D：

[0023] 沿着CB向量的单位向量进行缩放CB距离，再平移到C点；[0024] 所述步骤S202中的风叶面参数包括风叶面法向量、飞机正对风叶面的方位角、塔柱向量；

[0025] 风叶面法向量为轮毂中心点D指向飞机坐标B得到的单位向量；[0026] 飞机正对风叶面的方位角为飞机坐标B指向轮毂中心点D计算得到平面方位角；[0027] 塔柱向量为垂直地面向上的向量(0,0,1)；[0028] 把风叶面法向量、飞机正对风叶面的方位角、塔柱向量变换成上仰情况的参数，并根据风叶面的上仰角度，通过矩阵变换，调整面向量和法向量，具体方法如下：

[0029] 在符合右手法则的情况，由风叶面法向量叉乘塔柱向量，得到在风叶面内既垂直于法向量，又垂直于地面向上的向量Y，绕着Y轴逆时针旋转上仰角度得到旋转矩阵，通过此

旋转矩阵对X和Z进行坐标变换，得到变换后的X’和Z’即实际中的风叶面的x轴和z轴。

[0030] 进一步的，所述步骤S203的执行方法为：[0031] 根据输入的叶片相位参数angle进行如下矩阵变换：[0032] 旋转矩阵：Z轴单位向量绕X轴顺时针旋转?angle；[0033] 缩放矩阵：缩放尺度是叶片长度；[0034] 平移矩阵：平移到轮毂中心；[0035] 最终的变换矩阵：先旋转，再缩放，再平移，以列向量为主，左乘矩阵；[0036] 最终的变换矩阵＝旋转矩阵*缩放矩阵*平移矩阵[0037] 在此基础上分别计算angle+120,angle+240,在叶片面内相对Z轴顺时针三个叶片的端点；

[0038] 此时叶片模型为轮毂中心到叶片端点构成的线段；[0039] 所述S204中计算叶片上的相机目标点的方法如下；[0040] 确定相机拍照间距：输入参数中最长边的相机拍照间距和最短边的相机拍照间距的最小值

[0041] 内插加密点：轮毂中心到叶片端点构成的线段上，根据相机拍照的距离加密点。[0042] 所述步骤S205的具体方法如下；[0043] 由步骤S203和步骤S204得到的是理想情况的叶片模型，实际中叶片在dx，dy有个偏角，并且自身还有弯曲弧度，因此根据这些参数，优化调整叶片模型上的点，通过这些点

勾勒出叶片的模型，具体如下：

[0044] 1)根据弯曲比例，计算非弯曲部分长度；[0045] 2)计算转折点：沿着叶片中心到端点的单位向量缩放步骤1)的长度并平移到中心，得到变换矩阵，并对叶片中心到端点的单位向量进行变换得到弯曲转折点；

[0046] 3)进行dx和dy调整：[0047] dx和dy旋转中心都是轮毂中心，即叶片中心点；[0048] 旋转向量：叶片中心到端点的单位向量；[0049] dx旋转轴是风叶面法向量X，调整是绕着旋转轴逆时针旋转dx角度；[0050] dy旋转轴是叶片向量绕着X轴顺时针旋转90度的单位向量，调整是绕着旋转轴逆时针旋转dy角度；

[0051] 如果点到叶片中心距离小于步骤1)，那么点在非弯曲部分，只需进行dx和dy调整，对点先进行dx变换，再进行dy变换得到dx,dy调整后的点；

[0052] 4)叶尖弯曲部分调整：[0053] 旋转向量：叶片中心到端点的单位向量；[0054] 弯曲旋转中心是转弯点，旋转轴同dx即风叶面法向量X，调整是绕着旋转轴逆时针旋转弯曲角度；

[0055] 如果点到叶片中心距离大于步骤1)，那么点在弯曲部分。需先进性弯曲调整，在进行dx变换，再进行dy变换；

[0056] 进一步的，所述步骤206的执行方法如下：[0057] 巡检方向为：逆时针[0058] 1)得到离地面最近风叶的相对方位角，方法如下；[0059] 在风叶面内相对于垂直于地面的Z轴的方位角；[0060] 三个风叶叶片的相对方位角分别为A,B＝A+120,C＝A+240,柱子的相对方位角是180；

[0061] 计算三个叶片与柱子夹角,A’＝A?180,B’＝B?180,C’＝C?180；[0062] 从小到大排列A’,B’,C’,排序最小的风叶叶片即离地面最近的风叶，从而得到离地面最近风叶的相位方位角；

[0063] 2)叶片以距离地面最近风叶的角进行逆时针排序；[0064] 3)记录巡检叶片的索引。[0065] 进一步的，所述步骤207的执行方法如下：[0066] 巡检方向：逆时针[0067] 1)相对方位角：在风叶面内相对于垂直于地面的Z轴的方位角；[0068] 三个风叶叶片的相对方位角分别为A,B＝A+120,C＝A+240,柱子的相对方位角是180；

[0069] 计算三个叶片与柱子夹角,A’＝A?180,B’＝B?180,C’＝C?180；[0070] 从小到大排列A’,B’,C’,排序居中的风叶叶片即离地面次近的风叶，从而得到离柱子次小夹角的风叶叶片的相对方位角Y；

[0071] (Y+180)/2,即得到离柱子次小夹角的叶片和柱子的角平分线的方位角；[0072] 2)叶片以距离步骤1)中角平分线的角度最近进行逆时针排序；[0073] 对叶片按照如下算法进行排序：[0074] detangle＝1)中的角平分线的方位角?叶片的方位角；如果两个叶片的detangle值同号，从小到大进行排序；否则，从大到小进行排序；

[0075] 3)记录巡检叶片的索引。[0076] 进一步的，所述步骤S3的执行方法如下：[0077] S301、计算第一个点：该点为正面正对轮毂中心的安全距离上的点，方法如下；[0078] 1)缩放矩阵：安全距离[0079] 2)平移矩阵：平移到轮毂中心[0080] 3)单位向量：未上仰时的风叶面法向量，轮毂中心到飞机点[0081] 单位向量进行缩放再平移得到正对轮毂中心的安全距离上的点；[0082] S302、计算正面风叶模型的缓冲线，根据规划参数通过矩阵变换得到，方法如下；[0083] 1)旋转矩阵：旋转轴：叶片中心到端点的单位向量；旋转向量：风叶面法向量X轴；旋转角度：规划两边倾角，角度逆时针正，顺时针负；

[0084] 2)缩放矩阵：缩放比例是安全距离；[0085] 3)平移矩阵：平移到风叶模型上的点；[0086] 4)最终矩阵：先旋转，再缩放，再平移；[0087] 5)特殊处理：不同叶片缓冲线可能会有交点，需要去掉交点到中心点内的点包括中心点；

[0088] 对叶片上所有点进行矩阵变换，并且截取去掉交点内的点；[0089] S303、计算背面风叶模型的缓冲线，根据规划参数通过矩阵变换得到，方法如下；[0090] 1)旋转矩阵：旋转轴：叶片中心到端点的单位向量；旋转向量：风叶面法向量X轴；旋转角度：规划两边倾角，角度逆时针正，顺时针负；

[0091] 2)缩放矩阵：缩放比例是安全距离；[0092] 3)平移矩阵：平移到风叶模型上的点；[0093] 4)最终矩阵：先旋转，再缩放，再平移；[0094] 5)特殊处理：背面需要绕过机舱，需要去掉与机舱缓存区交点到中心点内的点包括中心点；

[0095] 6)对叶片上所有点进行矩阵变换，并且截取去掉交点内的点；[0096] S304、计算正面规划航线；[0097] S305、计算正面转弯点；[0098] S306、计算背面转弯点；[0099] S307、计算背面规划航线；[0100] S308、调整飞机和云台的姿态。[0101] 进一步的，所述步骤S304中计算正面规划航线的方法如下：[0102] 步骤S3041、在叶尖要进行两个处理；[0103] a)处理与塔柱的关系，对叶尖进行调整，让叶尖在塔柱的缓冲圆柱外；[0104] b)计算航线上拍照点对准目标点的飞机载荷姿态，方法如下：[0105] 飞机姿态：飞机只动方位，俯仰和横滚都是0；巡正面时方位角等于，飞机正对风叶面的方位角；巡背面时方位角等于，飞机正对风叶面的方位角取反；

[0106] 载荷姿态：载荷方位角是相对飞机方位的相对值，表示飞机正对风叶面时需要水平旋转多少角度才能对准目标点；

[0107] 1)巡正面的载荷方位角：风叶面法向量X(x,y,z)取反的水平分向量，X’(?x,?y,0)，拍照点到目标点的水平分向量H(x,y,0),求向量X’旋转到另一个向量的H旋转角，即方

位角；

[0108] 2)巡背面的载荷方位角：风叶面法向量X(x,y,z)的水平分向量，X’(x,y,0)，拍照点到目标点的水平分向量H(x,y,0),求向量X’旋转到另一个向量的H旋转角，即方位角；

[0109] 3)载荷俯仰角：arctan(拍照点和目标点的高差/平距)，根据正切值求得有正负值的角度；

[0110] c)沿着法向量X轴外扩一定距离进行过渡，否则两边航线直接拉会进入安全区内触发避障；

[0111] 步骤S3042、得到一条叶片的规划航线；[0112] 从中心到端点，端点间过渡点，从端点到中心，依次连接得到一条叶片的规划航线；

[0113] 步骤S3043、根据步骤S3042得到三条叶片的规划航线；[0114] 步骤S3044、按照上述算好的正面巡线叶片索引顺序，根据步骤S3042依次连接得到整个正面巡线的规划航线。

[0115] 进一步的，所述步骤S305中计算正面转弯点的方法如下：[0116] S3051、转弯点在叶片与塔柱夹角次小角的叶片和塔柱夹角的角平分线上；[0117] S3052、满足该点到塔柱和到叶片距离不小于安全距离。[0118] 进一步的，所述步骤S307中，计算背面规划航线的方法如下；[0119] S3071、在叶尖要进行两个处理，同2中；[0120] S3072、得到一条叶片的规划航线；[0121] 从中心到端点，端点间过渡点，从端点到中心，依次连接得到一条叶片的规划航线；

[0122] S3073、依照2)得到三条叶片的规划航线；[0123] S3074、计算两两叶片间的弧线：为了安全绕过机舱；[0124] S3075、按照上述算好的正面巡线叶片索引顺序，进行如下顺序连接[0125] a)叶片1的航线；[0126] b)叶片1和叶片2间的弧线；[0127] c)叶片2的航线；[0128] d)叶片2和叶片3间的弧线；[0129] e)叶片3和叶片1间的弧线。[0130] 相对于现有技术，本发明所述的风机正反面自主巡检规划方法具有以下优势：[0131] 本发明所述的风机正反面自主巡检规划方法提供了完整、准确的风机自主巡检规划算法，不仅使风机巡检更加科学、智能，而且有效的提供了巡检效率，巡检结果也更加精

确。

附图说明[0132] 构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

[0133] 图1为本发明实施例所述的风机正反面自主巡检规划方法整体流程图；[0134] 图2为本发明实施例所述的计算风机骨架模型流程图；[0135] 图3为本发明实施例所述的计算巡检规划航线流程图。具体实施方式[0136] 需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

[0137] 下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。[0138] 如图1所示，一种风机正反面自主巡检规划方法，包括以下步骤：[0139] 整体流程[0140] 输入风机相关参数和规划参数，先计算风机骨架模型，再依据风机骨架模型，计算巡线规划路线，最后导出规划文件。

[0141] 计算风机骨架模型(如图2所示)：[0142] 1.计算轮毂中心点：[0143] 根据风机参数，和识别出正面时刻的飞机坐标B，计算出风机轮毂中心点的坐标D：[0144] 1)中心点高度center_h＝塔柱地面点高度+塔柱高度+机舱高度/2[0145] 2)轮毂中心点：[0146] 假设风机地面点坐标是A(b1,l1,h1)，飞机坐标是B(b2,l2,h2)，那么A点对应的1)点坐标是C(b1,l1,center_h)，CB点进行如下坐标变换得到轮毂中心点D：

[0147] 沿着CB向量的单位向量进行缩放CB距离，再平移到C点。[0148] 2.计算风叶面参数[0149] 1)风叶面法向量X：轮毂中心点D指向飞机坐标B得到的单位向量；[0150] 2)飞机正对风叶面的方位角：飞机坐标B指向轮毂中心点D计算得到平面方位角；[0151] 3)塔柱向量Z：即垂直地面向上的向量(0,0,1)；[0152] 以上三个参数是风叶面垂直地面的理想情况下的参数，实际中风叶面要有个向上上仰角度，因此要把1)，2)，3)变换成上仰情况的参数，具体如下：

[0153] 4)根据上仰角度，通过矩阵变换，调整面向量和法向量；[0154] 在符合右手法则的情况，由1)向量叉乘3)向量，得到在风叶面内既垂直于法向量，又垂直于地面向上的向量Y，绕着Y轴逆时针旋转上仰角度得到旋转矩阵，通过此旋转矩阵

对X和Z进行坐标变换，得到变换后的X’和Z’即实际中的风叶面的x轴和z轴

[0155] 3.计算叶片模型；[0156] 根据输入的叶片相位参数angle，通过矩阵变换，得到三个叶片模型：轮毂中心到叶片端点构成的直线段，具体如下：

[0157] 根据输入的叶片相位参数angle，进行如下变换：[0158] 1)旋转矩阵：Z轴单位向量绕X轴顺时针旋转?angle[0159] 2)缩放矩阵：缩放尺度是叶片长度[0160] 3)平移矩阵：平移到轮毂中心[0161] 4)最终的变换矩阵：先旋转，再缩放，再平移，以列向量为主，左乘矩阵[0162] 最终的变换矩阵＝3)*2)*1)[0163] 在此基础上分别计算angle+120,angle+240,在叶片面内相对Z轴顺时针三个叶片的端点

[0164] 此时叶片模型：轮毂中心到叶片端点构成的线段。[0165] 4.计算叶片上的相机目标点；[0166] 1)相机拍照间距确定：输入参数中最长边的相机拍照间距和最短边的相机拍照间距的最小值；

[0167] 2)内插加密点：轮毂中心到叶片端点构成的线段上，根据1)的距离加密点。[0168] 5.根据预弯参数优化叶片模型；[0169] 由3和4得到的是理想情况的叶片模型，实际中叶片有个偏角，并且自身还有弯曲弧度，因此根据这些参数，优化调整叶片模型上的点，通过这些点勾勒出叶片的模型，具体

如下：

[0170] 1)根据弯曲比例，计算非弯曲部分长度[0171] 2)计算转折点：沿着叶片中心到端点的单位向量缩放1)的长度并平移到中心，得到变换矩阵，并对叶片中心到端点的单位向量进行变换得到弯曲转折点

[0172] 3)进行dx和dy调整：[0173] dx和dy旋转中心都是轮毂中心，即叶片中心点[0174] 旋转向量：叶片中心到端点的单位向量[0175] dx旋转轴是风叶面法向量X，调整是绕着旋转轴逆时针旋转dx角度，[0176] dy旋转轴是叶片向量绕着X轴顺时针旋转90度的单位向量，调整是绕着旋转轴逆时针旋转dy角度。

[0177] 如果点到叶片中心距离小于1)，那么点在非弯曲部分，只需进行dx和dy调整，对点先进行dx变换，再进行dy变换得到dx,dy调整后的点

[0178] 4)叶尖弯曲部分调整：[0179] 旋转向量：叶片中心到端点的单位向量。[0180] 弯曲旋转中心是转弯点，旋转轴同dx即风叶面法向量X，调整是绕着旋转轴逆时针旋转弯曲角度。

[0181] 如果点到叶片中心距离大于1)，那么点在弯曲部分。需先进性弯曲调整，在进行dx变换，再进行dy变换。

[0182] 6.计算正面巡检风叶模型顺序；[0183] 巡检方向为：逆时针[0184] 1)得到离地面最近风叶的相对方位角；[0185] 相对方位角：在风叶面内相对于垂直于地面的Z轴的方位角；[0186] 三个风叶叶片的相对方位角分别为A,B＝A+120,C＝A+240,柱子的相对方位角是180；

[0187] 计算三个叶片与柱子夹角,A’＝A?180,B’＝B?180,C’＝C?180；[0188] 从小到大排列A’,B’,C’,排序最小的风叶叶片即离地面最近的风叶，从而得到离地面最近风叶的相位方位角。

[0189] 2)叶片以距离地面最近风叶的角进行逆时针排序；[0190] 3)记录巡检叶片的索引；[0191] 7.计算背面巡检风叶模型顺序；[0192] 巡检方向逆时针[0193] 1)得到离柱子次小夹角的叶片和柱子的角平分线的方位角，具体如下；[0194] 相对方位角：在风叶面内相对于垂直于地面的Z轴的方位角；[0195] 三个风叶叶片的相对方位角分别为A,B＝A+120,C＝A+240,柱子的相对方位角是180；

[0196] 计算三个叶片与柱子夹角,A’＝A?180,B’＝B?180,C’＝C?180；[0197] 从小到大排列A’,B’,C’,排序居中的风叶叶片即离地面次近的风叶，从而得到离柱子次小夹角的风叶叶片的相对方位角Y；

[0198] (Y+180)/2,即得到离柱子次小夹角的叶片和柱子的角平分线的方位角。[0199] 2)叶片以距离1)中角平分线的角度最近进行逆时针排序；[0200] 对叶片按照如下算法进行排序：[0201] detangle＝1)中的角平分线的方位角?叶片的方位角；如果两个叶片的detangle值同号，从小到大进行排序；否则，从大到小进行排序

[0202] 2)找到逆时针方向距离1)最近的角作为第一个角；[0203] 3)记录巡检叶片的索引。[0204] 计算巡线规划航线(如图3所示)[0205] 1.计算第一个点：正面正对轮毂中心的安全距离上的点，方法如下：[0206] 1)缩放矩阵：安全距离[0207] 2)平移矩阵：平移到轮毂中心[0208] 3)单位向量：未上仰时的风叶面法向量，轮毂中心到飞机点[0209] 单位向量进行缩放再平移得到正对轮毂中心的安全距离上的点。[0210] 2.计算正面风叶模型的缓冲线，根据规划参数通过矩阵变换得到；[0211] 1)旋转矩阵：旋转轴：叶片中心到端点的单位向量；旋转向量：风叶面法向量X轴；旋转角度：规划两边倾角，角度逆时针正，顺时针负；

[0212] 2)缩放矩阵：缩放比例是安全距离[0213] 3)平移矩阵：平移到风叶模型上的点[0214] 4)最终矩阵：先旋转，再缩放，再平移[0215] 5)特殊处理：不同叶片缓冲线可能会有交点，需要去掉交点到中心点内的点包括中心点。

[0216] 对叶片上所有点进行矩阵变换，并且截取去掉交点内的点。[0217] 3.计算背面风叶模型的缓冲线，根据规划参数通过矩阵变换得到，具体如下；[0218] 1)旋转矩阵：旋转轴：叶片中心到端点的单位向量；旋转向量：风叶面法向量X轴；旋转角度：规划两边倾角，角度逆时针正，顺时针负；

[0219] 2)缩放矩阵：缩放比例是安全距离[0220] 3)平移矩阵：平移到风叶模型上的点[0221] 4)最终矩阵：先旋转，再缩放，再平移[0222] 5)特殊处理：背面需要绕过机舱，需要去掉与机舱缓存区交点到中心点内的点包括中心点。

[0223] 6)对叶片上所有点进行矩阵变换，并且截取去掉交点内的点。[0224] 4.计算正面规划航线；[0225] 1)在叶尖要进行两个处理；[0226] a)处理与塔柱的关系，对叶尖进行调整，让叶尖在塔柱的缓冲圆柱外；[0227] b)计算航线上拍照点对准目标点的飞机载荷姿态，具体如下；[0228] 飞机姿态：飞机只动方位，俯仰和横滚都是0。巡正面时方位角等于，飞机正对风叶面的方位角；巡背面时方位角等于，飞机正对风叶面的方位角取反；

[0229] 载荷姿态：载荷方位角是相对飞机方位的相对值，表示飞机正对风叶面时(载荷此时相对方位角为0)需要水平旋转多少角度才能对准目标点；

[0230] 1)巡正面的载荷方位角：风叶面法向量X(x,y,z)取反的水平分向量，X’(?x,?y,0)，拍照点到目标点的水平分向量H(x,y,0),求向量X’旋转到另一个向量的H旋转角，即方

位角

[0231] 2)巡背面的载荷方位角：风叶面法向量X(x,y,z)的水平分向量，[0232] X’(x,y,0)，拍照点到目标点的水平分向量H(x,y,0),求向量X’[0233] 旋转到另一个向量的H旋转角，即方位角[0234] 载荷俯仰角：arctan(拍照点和目标点的高差/平距)，根据正切值求得有正负值的角度

[0235] c)沿着法向量X轴外扩一定距离进行过渡，否则两边航线直接拉会进入安全区内触发避障；

[0236] 2)得到一条叶片的规划航线；[0237] 从中心到端点，端点间过渡点，从端点到中心，依次连接得到一条叶片的规划航线；

[0238] 3)依照2)得到三条叶片的规划航线；[0239] 4)按照上述算好的正面巡线叶片索引顺序，根据2)依次连接得到整个正面巡线的规划航线；

[0240] 5.计算正面转弯点；[0241] 1)转弯点在叶片与塔柱夹角次小角的叶片和塔柱夹角的角平分线上；[0242] 2)满足该点到塔柱和到叶片距离不小于安全距离(安全距离为人为输入的参数)；[0243] 6.计算背面转弯点；[0244] 思路同3；[0245] 7.计算背面规划航线；[0246] 1)在叶尖要进行两个处理，同2中；[0247] 2)得到一条叶片的规划航线；[0248] 从中心到端点，端点间过渡点，从端点到中心，依次连接得到一条叶片的规划航线；

[0249] 3)依照2)得到三条叶片的规划航线；[0250] 4)计算两两叶片间的弧线：为了安全绕过机舱；[0251] 5)按照上述算好的正面巡线叶片索引顺序，进行如下顺序连接；[0252] a)叶片1的航线；[0253] b)叶片1和叶片2间的弧线；[0254] c)叶片2的航线；[0255] d)叶片2和叶片3间的弧线；[0256] e)叶片3和叶片1间的弧线；[0257] 8.调整飞机和云台的姿态；[0258] 到此规划的飞机方位是绝对值，没有俯仰和横滚；云台的方位是相对值，相对飞机的左右，俯仰是相对水平的上下；根据飞机和云台的关系进行调整，调整结果是飞机只有方

位值，云台只有俯仰值，即飞机只动方位，云台只动俯仰。

[0259] 本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及方法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件

和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这

些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专

业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不

应认为超出本发明的范围。

[0260] 在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的方法和系统，可以通过其它的方式实现。例如，以上所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有

另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征

可以忽略，或不执行。上述单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件

可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元

上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本发明实施例方案的目的。

[0261] 最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依

然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进

行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术

方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。

[0262] 以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。