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    重庆时时彩分解式: 无人机的输电线路空间距离的测量方法和装置.pdf

    关 键 词:
    无人机 输电 线路 空间 距离 测量方法 装置
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    摘要
    申请专利号:

    CN201611070133.1

    申请日:

    2016.11.25

    公开号:

    CN106772412A

    公开日:

    2017.05.31

    当前法律状态:

    实审

    有效性:

    审中

    法律详情: 实质审查的生效IPC(主分类):G01S 17/10申请日:20161125|||公开
    IPC分类号: G01S17/10 主分类号: G01S17/10
    申请人: 国家电网公司; 国网冀北电力有限公司检修分公司; 北京中飞艾维航空科技有限公司
    发明人: 郭昕阳; 郑建钢; 侯子龙; 陈方东; 李帅; 任振龙; 紫献韬; 崔海龙; 李宁; 齐铭; 邱鹏; 王书渊; 孟庆爽; 周志文; 朱亚林; 曹飞; 吴华
    地址: 100031 北京市西城区西长安街86号
    优先权:
    专利代理机构: 北京超凡志成知识产权代理事务所(普通合伙) 11371 代理人: 唐维虎
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    法律状态
    申请(专利)号:

    CN201611070133.1

    授权公告号:

    |||

    法律状态公告日:

    2017.06.23|||2017.05.31

    法律状态类型:

    实质审查的生效|||公开

    摘要

    本发明提供了无人机的输电线路空间距离的测量方法和装置,涉及无人机技术领域,包括:获取无人机到所述输电线路的空间距离,获取位置信息,判断位置信息是否达到预设净空值,如果位置信息达到预设净空值,则获取方向信息和激光信息,对位置信息、方向信息和激光信息进行处理,生成点云数据,将点云数据进行拼接,得到障碍物的位置信息,如果位置信息没有达到预设净空值,则触发预警装置报警,可以精确测量无人机的输电线路空间距离,并识别障碍物,使巡线测距更高效和快捷。

    权利要求书

    1.一种无人机的输电线路空间距离的测量方法,其特征在于,所述方法包括:
    获取所述无人机到所述输电线路的空间距离;
    获取位置信息,判断所述位置信息是否达到预设净空值;
    如果所述位置信息达到所述预设净空值,则获取方向信息和激光信息;
    对所述位置信息、所述方向信息和所述激光信息进行处理,生成点云数据;
    将所述点云数据进行拼接,得到障碍物的位置信息;
    如果所述位置信息没有达到所述预设净空值,则触发预警装置报警。
    2.根据权利要求1所述的无人机的输电线路空间距离的测量方法,其特征在于,所述获
    取所述无人机到所述输电线路的空间距离包括:
    根据扫描仪获取被检测点的三维坐标;
    根据所述扫描仪获取脉冲信号的往返路程;
    根据所述被检测点的三维坐标和所述脉冲信号的往返路程,得到所述无人机到所述输
    电线路的空间距离。
    3.根据权利要求2所述的无人机的输电线路空间距离的测量方法,其特征在于,所述根
    据扫描仪获取被检测点的三维坐标包括:
    获取所述扫描仪的内部坐标;
    将所述被检测点通过脉冲测距法,得到所述被检测点的距离观测值;
    通过所述扫描仪内部的精密时钟控制编码器,获取激光脉冲的横向扫描角度和纵向扫
    描角度;
    根据所述距离观测值、所述横向扫描角度和所述纵向扫描角度,获取所述被检测点的
    三维坐标。
    4.根据权利要求2所述的无人机的输电线路空间距离的测量方法,其特征在于,所述根
    据所述扫描仪获取脉冲信号的往返路程包括:
    获取所述扫描仪发射出的脉冲信号到达物体表面,并反射给所述扫描仪的时间差;
    根据所述时间差,得到所述脉冲信号的往返路程。
    5.根据权利要求3所述的无人机的输电线路空间距离的测量方法,其特征在于,所述被
    检测点的三维坐标包括X轴、Y轴和Z轴,所述根据所述距离观测值、所述横向扫描角度和所
    述纵向扫描角度,获取所述被检测点的三维坐标包括:
    根据下式分别计算所述X轴、所述Y轴和所述Z轴:
    X=R cosβcosα
    Y=R cosβsinα
    Z=R sinβ
    其中,R为所述距离观测值,α为所述横向扫描角度,β为所述纵向扫描角度。
    6.根据权利要求4所述的无人机的输电线路空间距离的测量方法,其特征在于,所述根
    据所述时间差,得到所述脉冲信号的往返路程包括:
    根据下式计算所述脉冲信号的往返路程:
    S=1/2*Δt*c
    其中,S为所述脉冲信号的往返路程,Δt为所述时间差,c为光速。
    7.根据权利要求1所述的无人机的输电线路空间距离的测量方法,其特征在于,所述位
    置信息包括高度信息,所述方法还包括:
    如果所述无人机的飞行姿态改变,则根据所述方向信息和所述高度信息控制箱体连接
    杆转动,调整集成箱体与所述无人机的机体之间的倾斜角度,控制扫描仪扫描目标物体的
    角度,并改变所述扫描仪的参数信息。
    8.一种无人机的输电线路空间距离的测量装置,其特征在于,所述装置包括:
    空间距离获取单元,用于获取所述无人机到所述输电线路的空间距离;
    判断单元,用于获取位置信息,判断所述位置信息是否达到预设净空值;
    信息获取单元,用于在所述位置信息达到所述预设净空值的情况下,获取方向信息和
    激光信息;
    处理单元,用于对所述位置信息、所述方向信息和所述激光信息进行处理,生成点云数
    据;
    拼接单元,用于将所述点云数据进行拼接,得到障碍物的位置信息;
    报警单元,用于在所述位置信息没有达到所述预设净空值的情况下,触发预警装置报
    警。
    9.根据权利要求8所述的无人机的输电线路空间距离的测量装置,其特征在于,所述空
    间距离获取单元包括:
    三维坐标获取单元,用于根据扫描仪获取被检测点的三维坐标;
    往返路程获取单元,用于根据所述扫描仪获取脉冲信号的往返路程;
    第一生成单元,用于根据所述被检测点的三维坐标和所述脉冲信号的往返路程,得到
    所述无人机到所述输电线路的空间距离。
    10.根据权利要求9所述的无人机的输电线路空间距离的测量装置,其特征在于,所述
    三维坐标获取单元包括:
    内部坐标获取单元,用于获取所述扫描仪的内部坐标;
    距离观测值获取单元,用于将所述被检测点通过脉冲测距法,得到所述被检测点的距
    离观测值;
    扫描角度获取单元,用于通过所述扫描仪内部的精密时钟控制编码器,获取激光脉冲
    的横向扫描角度和纵向扫描角度;
    第二生成单元,用于根据所述距离观测值、所述横向扫描角度和所述纵向扫描角度,获
    取所述被检测点的三维坐标。

    说明书

    无人机的输电线路空间距离的测量方法和装置

    技术领域

    本发明涉及无人机技术领域,尤其是涉及无人机的输电线路空间距离的测量方法
    和装置。

    背景技术

    目前,无人机技术应用于输电线路巡检作用显著,它不受地形地貌限制,尤其适用
    于险峻山区、多河流地貌下的巡线工作。

    机载高清摄像设备可对输电线路进行在线定位和监控并及时回传实

    况,利于发现排除线路缺陷及重大隐患,巡查效率大大提高,节省大量人力物力。
    但是,无人机工作环境多变并且无法预测,可能会受到天气或者树木、建筑物等障碍物的影
    响,这给无人机对输电线路空间距离的测量造成不利影响,也对输电线路的巡检的准确性
    带来了不利影响,从而可能会造成严重的输电线路安全隐患。

    发明内容

    有鉴于此,本发明的目的在于提供无人机的输电线路空间距离的测量方法和装
    置,可以精确测量无人机的输电线路空间距离,并识别障碍物,使巡线测距更高效和快捷。

    第一方面,本发明实施例提供了无人机的输电线路空间距离的测量方法,所述方
    法包括:

    获取所述无人机到所述输电线路的空间距离;

    获取位置信息,判断所述位置信息是否达到预设净空值;

    如果所述位置信息达到所述预设净空值,则获取方向信息和激光信息;

    对所述位置信息、所述方向信息和所述激光信息进行处理,生成点云数据;

    将所述点云数据进行拼接,得到障碍物的位置信息;

    如果所述位置信息没有达到所述预设净空值,则触发预警装置报警。

    结合第一方面,本发明实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式,其中,所
    述获取所述无人机到所述输电线路的空间距离包括:

    根据扫描仪获取被检测点的三维坐标;

    根据所述扫描仪获取脉冲信号的往返路程;

    根据所述被检测点的三维坐标和所述脉冲信号的往返路程,得到所述无人机到所
    述输电线路的空间距离。

    结合第一方面的第一种可能的实施方式,本发明实施例提供了第一方面的第二种
    可能的实施方式,其中,所述根据扫描仪获取被检测点的三维坐标包括:

    获取所述扫描仪的内部坐标;

    将所述被检测点通过脉冲测距法,得到所述被检测点的距离观测值;

    通过所述扫描仪内部的精密时钟控制编码器,获取激光脉冲的横向扫描角度和纵
    向扫描角度;

    根据所述距离观测值、所述横向扫描角度和所述纵向扫描角度,获取所述被检测
    点的三维坐标。

    结合第一方面的第一种可能的实施方式,本发明实施例提供了第一方面的第三种
    可能的实施方式,其中,所述根据所述扫描仪获取脉冲信号的往返路程包括:

    获取所述扫描仪发射出的脉冲信号到达物体表面,并反射给所述扫描仪的时间
    差;

    根据所述时间差,得到所述脉冲信号的往返路程。

    结合第一方面的第二种可能的实施方式,本发明实施例提供了第一方面的第四种
    可能的实施方式,其中,所述被检测点的三维坐标包括X轴、Y轴和Z轴,所述根据所述距离观
    测值、所述横向扫描角度和所述纵向扫描角度,获取所述被检测点的三维坐标包括:

    根据下式分别计算所述X轴、所述Y轴和所述Z轴:

    X=R cosβcosα

    Y=R cosβsinα

    Z=R sinβ

    其中,R为所述距离观测值,α为所述横向扫描角度,β为所述纵向扫描角度。

    结合第一方面的第三种可能的实施方式,本发明实施例提供了第一方面的第五种
    可能的实施方式,其中,所述根据所述时间差,得到所述脉冲信号的往返路程包括:

    根据下式计算所述脉冲信号的往返路程:

    S=1/2*Δt*c

    其中,S为所述脉冲信号的往返路程,Δt为所述时间差,c为光速。

    结合第一方面,本发明实施例提供了第一方面的第六种可能的实施方式,其中,所
    述位置信息包括高度信息,所述方法还包括:

    如果所述无人机的飞行姿态改变,则根据所述方向信息和所述高度信息控制箱体
    连接杆转动,调整集成箱体与所述无人机的机体之间的倾斜角度,控制扫描仪扫描目标物
    体的角度,并改变所述扫描仪的参数信息。

    第二方面,本发明实施例提供了无人机的输电线路空间距离的测量装置,所述装
    置包括:

    空间距离获取单元,用于获取所述无人机到所述输电线路的空间距离;

    判断单元,用于获取位置信息,判断所述位置信息是否达到预设净空值;

    信息获取单元,用于在所述位置信息达到所述预设净空值的情况下,获取方向信
    息和激光信息;

    处理单元,用于对所述位置信息、所述方向信息和所述激光信息进行处理,生成点
    云数据;

    拼接单元,用于将所述点云数据进行拼接,得到障碍物的位置信息;

    报警单元,用于在所述位置信息没有达到所述预设净空值的情况下,触发预警装
    置报警。

    结合第二方面,本发明实施例提供了第二方面的第一种可能的实施方式,其中,所
    述空间距离获取单元包括:

    三维坐标获取单元,用于根据扫描仪获取被检测点的三维坐标;

    往返路程获取单元,用于根据所述扫描仪获取脉冲信号的往返路程;

    第一生成单元,用于根据所述被检测点的三维坐标和所述脉冲信号的往返路程,
    得到所述无人机到所述输电线路的空间距离。

    结合第二方面的第一种可能的实施方式,本发明实施例提供了第二方面的第一种
    可能的实施方式,其中,所述三维坐标获取单元包括:

    内部坐标获取单元,用于获取所述扫描仪的内部坐标;

    距离观测值获取单元,用于将所述被检测点通过脉冲测距法,得到所述被检测点
    的距离观测值;

    扫描角度获取单元,用于通过所述扫描仪内部的精密时钟控制编码器,获取激光
    脉冲的横向扫描角度和纵向扫描角度;

    第二生成单元,用于根据所述距离观测值、所述横向扫描角度和所述纵向扫描角
    度,获取所述被检测点的三维坐标。

    本发明实施例提供了无人机的输电线路空间距离的测量方法和装置,获取无人机
    到所述输电线路的空间距离,获取位置信息,判断位置信息是否达到预设净空值,如果位置
    信息达到预设净空值,则获取方向信息和激光信息,对位置信息、方向信息和激光信息进行
    处理,生成点云数据,将点云数据进行拼接,得到障碍物的位置信息,如果位置信息没有达
    到预设净空值,则触发预警装置报警,可以精确测量无人机的输电线路空间距离,并识别障
    碍物,使巡线测距更高效和快捷。

    本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述,并且,部分地从说明书中变
    得显而易见,或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点在说明书、权利要求书
    以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

    为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂,下文特举较佳实施例,并配合
    所附附图,作详细说明如下。

    附图说明

    为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案,下面将对具体
    实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的
    附图是本发明的一些实施方式,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前
    提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。

    图1为本发明实施例一提供的无人机的输电线路空间距离的测量方法流程图;

    图2为本发明实施例一提供的无人机的输电线路空间距离的测量方法中步骤S101
    的流程图;

    图3为本发明实施例一提供的扫描仪测量示意图;

    图4为本发明实施例二提供的无人机的输电线路空间距离的测量装置示意图。

    图标:

    1-空间距离获取单元; 2-判断单元; 3-信息获取单元;

    4-处理单元; 5-拼接单元; 6-报警单元。

    具体实施方式

    为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合附图对本发明
    的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本发明一部分实施例,而不是
    全部的实施例?;诒痉⒚髦械氖凳├?,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提
    下所获得的所有其他实施例,都属于本发明?;さ姆段?。

    为便于对本实施例进行理解,首先对本发明实施例进行详细介绍,

    实施例一:

    图1为本发明实施例提供的无人机的输电线路空间距离的测量方法流程图。

    参照图1,该方法包括以下步骤:

    步骤S101,获取所述无人机到所述输电线路的空间距离;

    步骤S102,获取位置信息,判断所述位置信息是否达到预设净空值,如果所述位置
    信息达到所述预设净空值,则执行步骤S103,如果所述位置信息没有达到所述预设净空值,
    则执行步骤S106。

    这里,通过GPS定位系统测得位置信息。通过GPS起始坐标,起始坐标为预设净空
    值,其中,预设净空值为预设的最小净空值。判断位置信息是否达到GPS起始坐标,如果达
    到,则GPS定位系统输出位置信号,并输入给扫描仪及INS(Inertial Navigation System,
    惯性导航系统),根据INS系统获取方向信息,根据扫描仪获取激光信息。

    步骤S103,获取方向信息和激光信息;

    步骤S104,对所述位置信息、所述方向信息和所述激光信息进行处理,生成点云数
    据;

    这里,点云数据构建三维模型。

    步骤S105,将所述点云数据进行拼接,得到障碍物的位置信息;

    步骤S106,触发预警装置报警。

    进一步的,可参照图2,步骤S101包括以下步骤:

    步骤S201,根据扫描仪获取被检测点的三维坐标;

    步骤S202,根据所述扫描仪获取脉冲信号的往返路程;

    步骤S203,根据所述被检测点的三维坐标和所述脉冲信号的往返路程,得到所述
    无人机到所述输电线路的空间距离。

    进一步的,步骤S201包括以下步骤:

    步骤S301,获取所述扫描仪的内部坐标;

    这里,扫描仪的内部坐标系统由横向扫描面内的X和Y轴以及纵向扫描面内的Z轴
    组成。X轴、Y轴和Z轴两两垂直构成一个三维直角坐标系。

    步骤S302,将所述被检测点Q通过脉冲测距法,得到所述被检测点Q的距离观测值
    R;

    这里,扫描仪利用脉冲测距法可实现无人机输电线路空间距离的测量。

    步骤S303,通过所述扫描仪内部的精密时钟控制编码器,获取激光脉冲的横向扫
    描角度α和纵向扫描角度β;

    步骤S304,根据所述距离观测值R、所述横向扫描角度α和所述纵向扫描角度β,获
    取所述被检测点的三维坐标。

    这里,具体可参照图3,Q’是Q在横向扫描面内的投影点。扫描仪对于Q点的三维坐
    标计算公式由公式(1)可知。

    进一步的,步骤S202包括以下步骤:

    步骤S401,获取所述扫描仪发射出的脉冲信号到达物体表面,并反射给所述扫描
    仪的时间差;

    步骤S402,根据所述时间差,得到所述脉冲信号的往返路程。

    这里,通过时间差得到脉冲信号的往返路程,具体可参照公式(2)。

    进一步的,所述被检测点的三维坐标包括X轴、Y轴和Z轴,在步骤S304中,根据公式
    (1)分别计算所述X轴、所述Y轴和所述Z轴:


    其中,R为所述距离观测值,α为所述横向扫描角度,β为所述纵向扫描角度。

    进一步的,在步骤S402中,根据公式(2)计算所述脉冲信号的往返路程:

    S=1/2*Δt*c (2)

    其中,S为所述脉冲信号的往返路程,Δt为所述时间差,c为光速。

    进一步的,所述位置信息包括高度信息,所述方法还包括:

    如果所述无人机的飞行姿态改变,则根据所述方向信息和所述高度信息控制箱体
    连接杆转动,调整集成箱体与所述无人机的机体之间的倾斜角度,控制扫描仪扫描目标物
    体的角度,并改变所述扫描仪的参数信息。

    这里,扫描仪的参数信息包括但不限于,具体为扫描角度和扫描时间。

    本发明实施例提供了无人机的输电线路空间距离的测量方法,获取无人机到所述
    输电线路的空间距离,获取位置信息,判断位置信息是否达到预设净空值,如果位置信息达
    到预设净空值,则获取方向信息和激光信息,对位置信息、方向信息和激光信息进行处理,
    生成点云数据,将点云数据进行拼接,得到障碍物的位置信息,如果位置信息没有达到预设
    净空值,则触发预警装置报警,可以精确测量无人机的输电线路空间距离,并识别障碍物,
    使巡线测距更高效和快捷。

    实施例二:

    图4为本发明实施例二提供的无人机的输电线路空间距离的测量装置示意图。

    参照图4,该装置包括空间距离获取单元1、判断单元2、信息获取单元3、处理单元
    4、拼接单元5和报警单元6。

    空间距离获取单元1,用于获取所述无人机到所述输电线路的空间距离;

    判断单元2,用于获取位置信息,判断所述位置信息是否达到预设净空值;

    信息获取单元3,用于在所述位置信息达到所述预设净空值的情况下,获取方向信
    息和激光信息;

    处理单元4,用于对所述位置信息、所述方向信息和所述激光信息进行处理,生成
    点云数据;

    拼接单元5,用于将所述点云数据进行拼接,得到障碍物的位置信息;

    报警单元6,用于在所述位置信息没有达到所述预设净空值的情况下,触发预警装
    置报警。

    进一步的,所述空间距离获取单元1包括:

    三维坐标获取单元(未示出),用于根据扫描仪获取被检测点的三维坐标;

    往返路程获取单元(未示出),用于根据所述扫描仪获取脉冲信号的往返路程;

    第一生成单元(未示出),用于根据所述被检测点的三维坐标和所述脉冲信号的往
    返路程,得到所述无人机到所述输电线路的空间距离。

    进一步的,所述三维坐标获取单元(未示出)包括:

    内部坐标获取单元(未示出),用于获取所述扫描仪的内部坐标;

    距离观测值获取单元(未示出),用于将所述被检测点通过脉冲测距法,得到所述
    被检测点的距离观测值;

    扫描角度获取单元(未示出),用于通过所述扫描仪内部的精密时钟控制编码器,
    获取激光脉冲的横向扫描角度和纵向扫描角度;

    第二生成单元(未示出),用于根据所述距离观测值、所述横向扫描角度和所述纵
    向扫描角度,获取所述被检测点的三维坐标。

    本发明实施例提供了无人机的输电线路空间距离的测量装置,获取无人机到所述
    输电线路的空间距离,获取位置信息,判断位置信息是否达到预设净空值,如果位置信息达
    到预设净空值,则获取方向信息和激光信息,对位置信息、方向信息和激光信息进行处理,
    生成点云数据,将点云数据进行拼接,得到障碍物的位置信息,如果位置信息没有达到预设
    净空值,则触发预警装置报警,可以精确测量无人机的输电线路空间距离,并识别障碍物,
    使巡线测距更高效和快捷。

    本发明实施例所提供的计算机程序产品,包括存储了程序代码的计算机可读存储
    介质,所述程序代码包括的指令可用于执行前面方法实施例中所述的方法,具体实现可参
    见方法实施例,在此不再赘述。

    所属领域的技术人员可以清楚地了解到,为描述的方便和简洁,上述描述的系统
    和装置的具体工作过程,可以参考前述方法实施例中的对应过程,在此不再赘述。

    另外,在本发明实施例的描述中,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相
    连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可
    以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是
    两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言,可以具体情况理解上述术语在本
    发明中的具体含义。

    所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时,可以
    存储在一个计算机可读取存储介质中?;谡庋睦斫?,本发明的技术方案本质上或者说
    对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来,该计
    算机软件产品存储在一个存储介质中,包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个
    人计算机,服务器,或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。
    而前述的存储介质包括:U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM,Read-Only Memory)、随机存取存
    储器(RAM,Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

    在本发明的描述中,需要说明的是,术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、
    “水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了
    便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、
    以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。此外,术语“第一”、“第二”、
    “第三”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性。

    最后应说明的是:以上所述实施例,仅为本发明的具体实施方式,用以说明本发明
    的技术方案,而非对其限制,本发明的?;し段Р⒉痪窒抻诖?,尽管参照前述实施例对本发
    明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:任何熟悉本技术领域的技术人员
    在本发明揭露的技术范围内,其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻
    易想到变化,或者对其中部分技术特征进行等同替换;而这些修改、变化或者替换,并不使
    相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围,都应涵盖在本发明的?;?br />范围之内。因此,本发明的?;し段вλ鲆匀ɡ蟮谋;し段?。

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