[發(fā)明專利]無人機與車輛協(xié)同的電力巡檢方法和裝置

有效

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• 申請日: 2019-12-09
• 公開（公告）號: CN111007874B
• 公開（公告）日: 2022-07-19
• 發(fā)明（設計）人: 羅賀;王菊;胡笑旋;王國強;張鵬;李曉多;朱默寧;夏維;靳鵬;馬華偉
• 申請（專利權）人: 合肥工業(yè)大學
• 主分類號: G05D1/10
• 分類號: G05D1/10;H02G1/02
• 代理公司: 北京久誠知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 11542
• 代理人: 余罡

1.一種無人機與車輛協(xié)同的電力巡檢方法，其特征在于，所述方法應用于預設場景中，所述預設場景包括：巡檢車輛沿著城市道路行駛并在停靠節(jié)點上釋放無人機，無人機飛向桿塔對應的任務節(jié)點執(zhí)行巡檢任務，在無人機電量不足以至于無法繼續(xù)執(zhí)行下一個任務節(jié)點對應的巡檢任務時則返回到停靠節(jié)點上與巡檢車輛匯合并更換電池，繼續(xù)執(zhí)行下一個任務節(jié)點對應的巡檢任務，直至所有的任務節(jié)點對應的巡檢任務都被執(zhí)行完成后返回到停靠節(jié)點上與巡檢車輛匯合；

所述方法包括：

S100、根據(jù)所述預設場景，構建無人機和巡檢車輛共同執(zhí)行所述任務集合的路徑規(guī)劃模型；所述路徑規(guī)劃模型以無人機與巡檢車輛協(xié)同巡檢輸電線路桿塔的總時長最小化為優(yōu)化目標，預設約束條件包括所述無人機每一次從所述巡檢車輛上起飛后至再返回到所述巡檢車輛上的所用時長不能超過所述無人機的單次續(xù)航時長、每一個任務節(jié)點只能被無人機訪問一次、無人機只能從停靠節(jié)點出發(fā)、所述無人機不能在道路上飛行、無人機的起飛次數(shù)和降落次數(shù)相同以及無人機在每一個飛行架次中起降點只能是停靠節(jié)點；

S110、構建初始種群，并在所述初始種群中選擇適應度最高的染色體作為當前最優(yōu)染色體；其中，所述初始種群中包括多條染色體，每一條染色體表征無人機與巡檢車輛協(xié)同巡檢電力桿塔的一個路徑規(guī)劃方案；每一條染色體上包括2m+1個基因位，2m+1個基因位包括m個任務節(jié)點的基因位和m+1個停靠節(jié)點的基因位，在偶數(shù)基因位上設置有任務節(jié)點的編號，在奇數(shù)基因位的基因值上設置停靠節(jié)點的編號或編碼0，任務節(jié)點的編號為偶數(shù)，停靠節(jié)點的編號為奇數(shù)；編碼0左右兩側相鄰的基因位上只能是任務節(jié)點的編碼，且表示無人機在巡檢完前一基因位上的任務節(jié)點后未返回停靠節(jié)點就巡檢下一基因位上的任務節(jié)點；m為任務節(jié)點的總數(shù)；所述適應度值為無人機與巡檢車輛協(xié)同巡檢輸電線路桿塔的總時長的倒數(shù)；

S120、判斷當前種群中的各條染色體是否均滿足預設約束條件，對不滿足所述預設約束條件的染色體進行修正以使該染色體滿足所述預設約束條件；

S130、計算當前種群中每一條染色體的適應度值，并判斷當前種群中的最高適應度值是否高于當前最優(yōu)染色體的適應度值，若是則將當前最優(yōu)染色體替換為所述最高適應度值對應的染色體，否則保持當前最優(yōu)染色體不變；

S140、判斷當前迭代次數(shù)是否達到預設最大迭代次數(shù)：

若是，則將當前最優(yōu)染色體作為全局最優(yōu)解并輸出；

否則，采用預設遺傳算法對當前種群中的染色體進行更新，將迭代次數(shù)加1，并返回步驟S120；其中，更新處理之后的染色體相對于更新之前的染色體對應的路徑規(guī)劃方案發(fā)生變化，所述采用預設遺傳算法對當前種群中的染色體進行更新包括：對當前種群中的染色體依次進行預設選擇操作、預設交叉操作和預設變異操作。

2.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，采用第一公式計算所述無人機與巡檢車輛協(xié)同巡檢輸電線路桿塔的總時長，所述第一公式包括：

式中，time為所述總時長；t_k為所述無人機巡檢任務節(jié)點k所耗費的時長；V_T為所有任務節(jié)點形成的集合；V為所有任務節(jié)點和所有停靠節(jié)點形成的集合；為所述無人機的飛行速度；c_ij為節(jié)點i和節(jié)點j之間的距離；x_ij1取0或1，若x_ij1取0則表示所述無人機不經過節(jié)點i和節(jié)點j之間的航段，若x_ij1取1則表示所述無人機經過節(jié)點i和節(jié)點j之間的航段。

3.根據(jù)權利要求2所述的方法，其特征在于，采用第二公式表示預設約束條件“所述無人機每一次從所述巡檢車輛上起飛后至再返回到所述巡檢車輛上的所用時長不能超過所述無人機的單次續(xù)航時長”，所述第二公式包括：

式中，D_U為所述單次續(xù)航時長；V_R為所有停靠節(jié)點形成的集合；z_ab＝1表示無人機在一個飛行架次中執(zhí)行的第一個任務節(jié)點為節(jié)點a且執(zhí)行的最后一個任務節(jié)點為節(jié)點b，表示節(jié)點a和節(jié)點b之間的所有任務節(jié)點。