[發明專利]一種電力巡檢無人機路徑規劃方法和輸電線巡檢方法

有效

• 申請號: 201910936019.X
• 申請日: 2019-11-12
• 公開（公告）號: CN110673634B
• 公開（公告）日: 2022-09-06
• 發明（設計）人: 王慶;苗東東;徐海明;呂品
• 申請（專利權）人: 合肥工業大學
• 主分類號: G05D1/10
• 分類號: G05D1/10
• 代理公司: 合肥市上嘉專利代理事務所(普通合伙) 34125
• 代理人: 郭華俊;葉洋軍

本發明公開了一種電力巡檢無人機路徑規劃方法和輸電線巡檢方法，該路徑規劃方法包括：S1、依據設定的相機拍攝輸電線重合度將理想路徑劃分成若干段，分別設定局部目標點，若被障礙物占據則將該點從局部目標點數組中刪除，得到局部目標點序列；S2、檢測p_i和p_i+1兩點之間是否存在障礙物，若無障礙，將p_i+1作為p_i子節點加入隨機樹列表中；若存在障礙物，使用RRT規劃從p_i到p_i+1的路徑；S3、從巡檢起點p₀，按照步驟S2連續規劃到達下一局部目標點的航線，直至到達巡檢終點pn，以完成整個輸電線的巡檢飛行路徑規劃。本方法保證了電力巡線任務盡可能地觀測整段輸電線路，能夠躲避了障礙物和限制跨越電子圍欄。

技術領域

本發明涉及一種電力巡檢無人機路徑規劃方法和輸電線巡檢方法。

背景技術

傳統的電力巡檢任務需要攀爬桿塔甚至走線去檢查缺陷，不僅效率低、勞動強度大，而且威脅到巡檢作業人員的安全。

人工操作無人機進行電力巡線任務，效率也較低低(通常需要3-4人操作一臺無人機)，而且巡檢質量和無人機安全性依賴飛手的操作水平

近年來隨著無人機技術的迅猛發展，越來越多人工進行的高強度、高風險、大范圍的巡檢工作由無人機取代。無人機的航跡規劃是實現無人機自主飛行的保障，航跡規劃是為了尋找一條從起始點到目標點且能躲避障礙物的路徑。

電力巡線任務需要觀測整段輸電線路，觀測點較多，路徑規劃要符合任務要求，所以規劃的航跡質量要高(在保證無人機和輸電線路安全的前提下，盡量選擇能夠進行無人機檢測的最佳位置)。

無人機電力巡線系統任務包括線路通道巡檢、桿塔體的精細檢查。航跡規劃是巡線任務的核心部分：根據任務需求選取合適的航跡規劃算法，規劃出能夠進行巡檢任務(距巡檢點在一定距離范圍內)、規避障礙物、路線最優的航跡。規劃算法包括有：人工勢場法、A*算法、RRT等。

人工勢場法是一種虛擬力場實現規劃路徑：目標點對無人機產生引力，障礙物產生斥力，兩者共同作用使得無人機運動至目標點。人工勢場法優點是原理簡單、路徑平滑、規劃速度快，缺點是產生震蕩、易產生局部極小值。

A*算法是一種啟發式搜索算法，可以生成最優路徑，但是對于較大空間的搜索會增加計算量，影響速度。

快速擴展隨機樹(RRT)是以起始點為根節點，采用隨機取樣的方法在規劃空間內擴展成隨機樹，并在隨機樹中找到一條由起始點到目標點的路徑。這種方法能夠有效的搜索高維空間，適合復雜環境和動態環境中的路徑規劃。

上述RRT算法適合三維復雜環境的路徑規劃，但是因為隨機樹是從搜索空間中隨機取樣逐步形成的，所以形成的軌跡不是最優，會導致規劃路徑超出可檢測范圍或著跨越電子圍欄進入禁飛區。

發明內容

本發明的目的在于提供一種基于改進快速擴展隨機樹的電力巡檢無人機路徑規劃方法，以使規劃的線路更加貼近理想路徑飛行。

本發明的目的還在于提供一種輸電線巡檢方法，其中巡檢無人機按照上述電力巡檢無人機路徑規劃方法規劃的航線進行巡檢。