【摘 要】输电线路巡检无人机在作业过程中面临细电线难以被视觉避障系统感知的安全隐患，传统光学传感器对细导线的识别能力有限，容易导致撞线事故。文章提出基于电磁感应技术的无人机防撞线智能悬停方案，通过检测输电线路周围电磁场强度变化，实现对导线距离的精确感知。当电磁场强度超过预设安全阈值时，系统自动触发悬停指令，有效防止无人机撞线炸机。该技术将输电线路固有的电磁特性转化为导航感知优势，为无人机安全巡检提供可靠保障。

【关键词】电磁感应设备；无人机通信；悬停控制；输电线路巡检；电磁场检测

引言

随着电网规模不断扩大，输电线路智能化巡检需求日益迫切。无人机技术为其提供了高效解决方案，然而输电导线直径较细，传统视觉避障系统难以做到准确识别，存在严重的撞线风险。现有避障技术主要依靠光学传感器与雷达系统，但在复杂电磁环境下其效果有限，且对细线状障碍物识别能力明显不足。本文创新性地提出利用输电线路自身电磁场特性开展距离感知的方法，通过电磁感应设备实时监测场强变化情况，建立电磁场强度与距离之间的映射关系，实现基于阈值判断的智能悬停控制操作，从根本上解决无人机巡检过程中的撞线安全问题。

一、基于电磁感应的输电线路检测技术

（一）电磁感应传感器设计原理

针对输电线路细导线检测需求，电磁感应传感器采用三维检测架构，能够同时测量空间中X、Y、Z三个方向的电场与磁场强度分量。传感器工作频率范围为1 Hz～400 kHz，专门针对工频50 Hz及其谐波进行优化设计，电场强度测量范围为4 mV/m～100 kV/m，具有过载保护功能。磁场强度测量范围为0.3 nT～40 mT，分辨率达到nT级别，能够满足高精度检测要求[1]。

（二）输电线路电磁场特征识别

输电线路周围的电磁场分布具有明显的空间特征，110 kV及以上等级的交流输电线路周围存在强工频电磁场[2]。根据电磁场理论，单根导线周围的磁感应强度计算公式如式（1）所示：

其中，B为磁感应强度（单位：T），μ0为真空磁导率（4π×10-7 H/m），I为导线电流（单位：A），r为检测点距导线的距离（单位：m）。110 kV输电线路在额定负荷条件下，距离导线10 m处的磁感应强度约为15 μT，系统通过三维磁场传感器阵列，实时监测X、Y、Z三个方向的磁场分量，采样频率为1 kHz，分辨率达到0.1 μT。通过对比三维电磁场强度的变化梯度，可以准确判断无人机与输电线路的相对位置和距离。

（三）防撞线距离估算算法

基于电磁场强度与距离的反比关系，建立距离估算模型。考虑到实际环境中电磁场分布的复杂性，系统采用多参数融合的距离计算方法。距离估算公式如式（2）所示：

其中，d为估算距离，k为系统标定系数，Irated为线路额定电流，Bmeasured为实测磁感应强度，Ccorrection为环境修正系数。环境修正系数综合考量温度变化、空气湿度以及周围金属结构干扰等因素对电磁场测量造成的影响，算法借助大量实测数据进行训练，建立起多维参数之间的映射关系，持续优化距离估算的准确程度。当计算得出的距离值小于预先设定的安全阈值时，系统立即向飞控发送悬停指令，确保无人机与输电线路保持安全距离，有效避免撞线事故的发生。

二、无人机防撞线通信系统设计

（一）电磁干扰环境下的通信架构

输电线路周边复杂的电磁环境对无人机通信系统带来挑战，高压线路附近的工频电磁场对通信信号造成一定干扰。系统采用主备双频段架构来应对这种情况，主频段在2.4 GHz工业、科学及医疗频段进行工作，备用频段则选择了5.8 GHz频段，两个频段相互独立运行以此有效避开工频50 Hz及其谐波干扰范围。