[發(fā)明專(zhuān)利]車(chē)載無(wú)人機(jī)電力巡檢的雙層路徑規(guī)劃方法與裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201911322764.1
• 申請(qǐng)日: 2019-12-20
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111121782B
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-07-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 石建邁;周天任;黃金才;劉瑤;羅志浩;周玉珍;毛慧婷
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中國(guó)人民解放軍國(guó)防科技大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G01C21/20
• 分類(lèi)號(hào): G01C21/20
• 代理公司: 北京卓嵐智財(cái)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11624
• 代理人: 郭智

1.一種車(chē)載無(wú)人機(jī)電力巡檢的雙層路徑規(guī)劃方法，其特征在于，所述方法包括：

對(duì)無(wú)人機(jī)路由，即高壓電網(wǎng)，進(jìn)行啟發(fā)式算法方法的分割，獲得分割結(jié)果；

利用所述啟發(fā)式算法方法對(duì)應(yīng)的分割結(jié)果，對(duì)車(chē)和無(wú)人機(jī)的路徑進(jìn)行規(guī)劃以求得可行解；

利用所述可行解得到所述啟發(fā)式算法對(duì)應(yīng)的巡檢時(shí)間；

所述啟發(fā)式算法包括如下三種：基于分割節(jié)點(diǎn)數(shù)目確定的啟發(fā)式算法，基于二分法分割的啟發(fā)式算法，基于分割間隔確定的啟發(fā)式算法；

所述對(duì)無(wú)人機(jī)路由，即高壓電網(wǎng)，進(jìn)行啟發(fā)式算法方法的分割，獲得分割結(jié)果；利用所述啟發(fā)式算法方法對(duì)應(yīng)的分割結(jié)果，對(duì)車(chē)和無(wú)人機(jī)的路徑進(jìn)行規(guī)劃以求得可行解，具體包括：

利用基于分割節(jié)點(diǎn)數(shù)目確定的啟發(fā)式算法，對(duì)無(wú)人機(jī)弧路由進(jìn)行切割后得到k*n段新弧，從第一段弧的一端開(kāi)始，尋找最近的車(chē)輛停點(diǎn)，并將其作為整個(gè)車(chē)載無(wú)人機(jī)電力巡檢任務(wù)的開(kāi)始點(diǎn)；無(wú)人機(jī)從任務(wù)開(kāi)始點(diǎn)起飛之后，按照電網(wǎng)弧線(xiàn)的順序依次對(duì)電網(wǎng)進(jìn)行訪(fǎng)問(wèn)，每訪(fǎng)問(wèn)一段弧前均需要判斷是否滿(mǎn)足航程約束和時(shí)間約束，即無(wú)人機(jī)在訪(fǎng)問(wèn)該點(diǎn)后是否能返回路網(wǎng)上的車(chē)輛停點(diǎn)以及是否存在車(chē)輛停點(diǎn)使得位于路網(wǎng)上的車(chē)輛能夠先于無(wú)人機(jī)到達(dá)該點(diǎn)：若滿(mǎn)足要求，則訪(fǎng)問(wèn)該段?。环駝t認(rèn)為無(wú)人機(jī)已達(dá)到最大航程，尋找最近的車(chē)輛停點(diǎn)作為回收點(diǎn)，返回車(chē)輛，此時(shí)將下一段弧作為無(wú)人機(jī)下一次飛行的起點(diǎn)，重復(fù)上述步驟，直至無(wú)人機(jī)完成所有輸電線(xiàn)路的巡檢任務(wù)；

利用基于二分法分割的啟發(fā)式算法，求解過(guò)程中，從弧路由的一端開(kāi)始，尋找最近的車(chē)輛停點(diǎn)，并將其作為整個(gè)車(chē)載無(wú)人機(jī)電力巡檢任務(wù)的開(kāi)始點(diǎn)；無(wú)人機(jī)從任務(wù)開(kāi)始點(diǎn)起飛之后，判斷該段弧的終點(diǎn)能否同時(shí)滿(mǎn)足無(wú)人機(jī)的航程約束以及車(chē)和無(wú)人機(jī)協(xié)同情況下的時(shí)間約束：若滿(mǎn)足，則尋找可行的車(chē)輛停點(diǎn)作為回收點(diǎn)，返回車(chē)輛；若不滿(mǎn)足，則取該段弧的中點(diǎn)進(jìn)行判斷，重復(fù)該操作，直至無(wú)人機(jī)返回車(chē)輛；無(wú)人機(jī)返回車(chē)輛后，若該段弧未完全被訪(fǎng)問(wèn)，則將無(wú)人機(jī)飛離點(diǎn)作為下一次飛行的飛入點(diǎn)，繼續(xù)進(jìn)行巡檢；若訪(fǎng)問(wèn)完畢，則對(duì)下一段弧進(jìn)行上述操作，直至無(wú)人機(jī)完成所有輸電線(xiàn)路的巡檢任務(wù)；

利用基于分割間隔確定的啟發(fā)式算法，首先將全部的電網(wǎng)以設(shè)定的單位間隔為一小段進(jìn)行全網(wǎng)的切割；然后從弧路由的一端開(kāi)始，尋找最近的車(chē)輛停點(diǎn)，并將其作為整個(gè)車(chē)載無(wú)人機(jī)電力巡檢任務(wù)的開(kāi)始點(diǎn)；按照電網(wǎng)弧線(xiàn)的順序依次判斷無(wú)人機(jī)在各點(diǎn)上飛離電網(wǎng)的可行性：若可行則訪(fǎng)問(wèn)該段弧，否則認(rèn)為無(wú)人機(jī)已達(dá)到最大航程，并尋找最近的車(chē)輛停點(diǎn)返回車(chē)輛，以準(zhǔn)備下一次的飛行，直至所有輸電線(xiàn)路均被巡檢。

2.一種車(chē)載無(wú)人機(jī)電力巡檢的雙層路徑規(guī)劃裝置，其特征在于，所述裝置包括：

分割單元，用于對(duì)無(wú)人機(jī)路由，即高壓電網(wǎng)，進(jìn)行啟發(fā)式算法方法的分割，獲得分割結(jié)果；

計(jì)算單元，用于利用所述啟發(fā)式算法方法對(duì)應(yīng)的分割結(jié)果，對(duì)車(chē)和無(wú)人機(jī)的路徑進(jìn)行規(guī)劃以求得可行解；利用所述可行解得到所述啟發(fā)式算法對(duì)應(yīng)的巡檢時(shí)間；

所述啟發(fā)式算法包括如下三種：基于分割節(jié)點(diǎn)數(shù)目確定的啟發(fā)式算法，基于二分法分割的啟發(fā)式算法，基于分割間隔確定的啟發(fā)式算法；

所述分割單元包括：第一分割模塊，用于利用基于分割節(jié)點(diǎn)數(shù)目確定的啟發(fā)式算法，對(duì)無(wú)人機(jī)弧路由進(jìn)行切割后得到k*n段新??；

所述計(jì)算單元包括：第一計(jì)算模塊，用于從第一段弧的一端開(kāi)始，尋找最近的車(chē)輛停點(diǎn)，并將其作為整個(gè)車(chē)載無(wú)人機(jī)電力巡檢任務(wù)的開(kāi)始點(diǎn)；無(wú)人機(jī)從任務(wù)開(kāi)始點(diǎn)起飛之后，按照電網(wǎng)弧線(xiàn)的順序依次對(duì)電網(wǎng)進(jìn)行訪(fǎng)問(wèn)，每訪(fǎng)問(wèn)一段弧前均需要判斷是否滿(mǎn)足航程約束和時(shí)間約束，即無(wú)人機(jī)在訪(fǎng)問(wèn)該點(diǎn)后是否能返回路網(wǎng)上的車(chē)輛停點(diǎn)以及是否存在車(chē)輛停點(diǎn)使得位于路網(wǎng)上的車(chē)輛能夠先于無(wú)人機(jī)到達(dá)該點(diǎn)：若滿(mǎn)足要求，則訪(fǎng)問(wèn)該段?。环駝t認(rèn)為無(wú)人機(jī)已達(dá)到最大航程，尋找最近的車(chē)輛停點(diǎn)作為回收點(diǎn)，返回車(chē)輛，此時(shí)將下一段弧作為無(wú)人機(jī)下一次飛行的起點(diǎn)，重復(fù)上述步驟，直至無(wú)人機(jī)完成所有輸電線(xiàn)路的巡檢任務(wù)；

所述分割單元包括：第二分割模塊，用于利用基于二分法分割的啟發(fā)式算法進(jìn)行分割；

所述計(jì)算單元包括：第二計(jì)算模塊，用于求解過(guò)程中，從弧路由的一端開(kāi)始，尋找最近的車(chē)輛停點(diǎn)，并將其作為整個(gè)車(chē)載無(wú)人機(jī)電力巡檢任務(wù)的開(kāi)始點(diǎn)；無(wú)人機(jī)從任務(wù)開(kāi)始點(diǎn)起飛之后，判斷該段弧的終點(diǎn)能否同時(shí)滿(mǎn)足無(wú)人機(jī)的航程約束以及車(chē)和無(wú)人機(jī)協(xié)同情況下的時(shí)間約束：若滿(mǎn)足，則尋找可行的車(chē)輛停點(diǎn)作為回收點(diǎn)，返回車(chē)輛；若不滿(mǎn)足，則取該段弧的中點(diǎn)進(jìn)行判斷，重復(fù)該操作，直至無(wú)人機(jī)返回車(chē)輛；無(wú)人機(jī)返回車(chē)輛后，若該段弧未完全被訪(fǎng)問(wèn)，則將無(wú)人機(jī)飛離點(diǎn)作為下一次飛行的飛入點(diǎn)，繼續(xù)進(jìn)行巡檢；若訪(fǎng)問(wèn)完畢，則對(duì)下一段弧進(jìn)行上述操作，直至無(wú)人機(jī)完成所有輸電線(xiàn)路的巡檢任務(wù)；

所述分割單元包括：第三分割模塊，用于利用基于分割間隔確定的啟發(fā)式算法，首先將全部的電網(wǎng)以設(shè)定的單位間隔為一小段進(jìn)行全網(wǎng)的切割；

所述計(jì)算單元包括：第三計(jì)算模塊，用于從弧路由的一端開(kāi)始，尋找最近的車(chē)輛停點(diǎn)，并將其作為整個(gè)車(chē)載無(wú)人機(jī)電力巡檢任務(wù)的開(kāi)始點(diǎn)；按照電網(wǎng)弧線(xiàn)的順序依次判斷無(wú)人機(jī)在各點(diǎn)上飛離電網(wǎng)的可行性：若可行則訪(fǎng)問(wèn)該段弧，否則認(rèn)為無(wú)人機(jī)已達(dá)到最大航程，并尋找最近的車(chē)輛停點(diǎn)返回車(chē)輛，以準(zhǔn)備下一次的飛行，直至所有輸電線(xiàn)路均被巡檢。