摘要：文章从国际申请量、重要技术分支发展路线两个方面对无人机电力巡线技术进行了分析，并总结该领域的发展状况，为相关领域的专利审查工作提供技术支持，并为相关技术提供参考依据。
关键词：无人机 巡线 续航 避障
1、无人机电力巡线技术概述
无人机（Unmanned Aerial Vehicle，UAV）是一种由无线电遥控设备或自身程序控制装置操纵的无人驾驶飞行器。巡线无人机整体结构设计从巡线无人机开发之初便是研究焦点，巡线无人机的研究重点主要包括：无人机本体、动力系统、飞控系统、机载任务系统和传感系统，具体参见图1所示。
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图1 输电线巡检无人机技术分解
2、国际专利申请量统计分析
电力巡检无人机在全球的专利申请分为三个阶段：
（1）2000年以前（初步发展阶段），国内外申请量较少，处于起步阶段，整体着重理论上对无人机应用于输电线巡检的研究；
（2）2000年至2010年（平稳增长阶段），申请量稳步上升，期间申请主要集中在美国，这与该国无人机、智能控制等技术研究起步较早有关；而国内在2008年之前属于缓慢起步阶段，无明显增长趋势，自2008年开始呈井喷式增长，这与我国该年因自然灾害而使电网大面积遭受损害有关；
（3）2010年至今（成熟阶段），巡线无人机从理论和实验研究阶段逐渐向实际应用转化，在逐步减少人力巡检甚至在危险地域直接替代人工巡检任务中发挥越来越重要的作用，其中，2013年至2018年期间，中国在巡线无人机方面的申请量高于国外，增长幅度较大，属于技术发展期，中国的无人机电力巡检市场逐渐打开，这与我国近年来大力发展远距离特高压/超高压输电、提出并逐渐实践智能电网这一概念具有直接关系；国外申请量则浮动不大，处于稳定阶段。
图2显示了巡线无人机的主要国家年度申请分布情况以及专利申请的地域分布。
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图2 全球各国申请态势
3、重要技术分支发展路线
3.1无人机结构
无人机是一种由无线电遥控设备或自身程序控制装置操纵的无人驾驶飞行器，主要包括以下三类：固定翼、直升机和多旋翼，此外，还包括伞翼、扑翼和飞艇，实际巡线时也可采用各种机型无人机进行组合。
3.2避障系统
巡检无人机避障技术作为该领域一直以来的关键研究问题，其技术发展归纳起来主要经历了以下几个阶段：
第一阶段（20世纪80-90年代），传统测距避障时期。
第二阶段（1990年-2010年期间），视觉测量与预存航迹复合计算更新航迹避障时期。
第三阶段（2010年至今），采用电磁场测量及环境信息融合算法进行避障。
3.3充电续航系统
无人机巡线时间与距离直接关系到巡线效率，然而目前无人机一般通过电池或燃料进行能量供给，不适于远距离飞行，因此，为了提高无人机巡检效率，对无人机续航保障技术的研究是非常必要的[1]。巡线无人机在设计研发初期，主要采用燃油型和电动型两种动力源，此后，逐渐出现利用输电线路自身存在的电磁场产生感应电流从而为蓄电池充电的方式。随着无线充电技术的发展，越来越多的巡线无人机采用无线充电的方式进行续航。
3.4传感器系统
传感器在无人机巡线过程主要起到输电线路故障识别和无人机飞行状态检测的作用，无人机采用多传感器智能检测系统如下图3所示：
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图3 无人机巡线多传感器智能检测系统
无人机在飞行过程中通过大量传感器来感知外部环境及自身状态，从而为安全可靠平稳飞行以及巡检图像精确采集提供重要保障。例如视觉传感器用于获取巡检现场视频信息，倾角传感器、重力传感器和三轴陀螺仪等用于获取无人机自身姿态信息，激光探测仪、超声波传感器等用于检测无人机与障碍物间距，电流传感器用于检测电池电量，磁传感器用于检测输电线路磁场强度等。同时，由于各个传感器所提供的信息存在着互补和冗余，因此还需要进行多传感器融合，从而更准确、更全面地反映出外界环境的特征，为决策提供正确的依据。
4、结语
本文结合巡线无人机专利申请趋势梳理了输电线路电力巡检无人机各主要技术分支的发展情况，相信随着科技进步，我国在无人机巡线领域取得更大进步。
参考文献
[1]赵辉.电力巡检四旋翼无人机自主控制系统设计[D].电子科技大学硕士论文,2016.
[2]岳灵平,章旭泳,韦舒天,俞强,王一波,朱建雄,张弓达.输电线路无人机和人工协同巡检模式研究[J],电气时代,2014(9):81-83.