[發明專利]一種水庫消落帶的無人機巡航路線規劃方法及系統

在審

• 申請號: 202110367567.2
• 申請日: 2021-04-06
• 公開（公告）號: CN113091745A
• 公開（公告）日: 2021-07-09
• 發明（設計）人: 柳春娜;申劍;余凌;吳必朗;胡純卿;姜付仁;方仲超;李健源;吳萬慶;劉軼;林俊杰;邱曉松
• 申請（專利權）人: 中國水利水電科學研究院;華電西藏能源有限公司
• 主分類號: G01C21/20
• 分類號: G01C21/20
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 王愛濤

1.一種水庫消落帶下的無人機巡航路線規劃方法，其特征在于，包括：

獲取無人機巡檢的地形數據以及水庫的設計參數數據；

根據所述無人機巡檢的地形數據以及所述水庫的設計參數數據將庫區劃分重點區域以及特殊區域；所述重點區域為已發生過滑坡的區域和設計參數數據中圈定的危險區域；所述特殊區域為在水庫消落帶范圍內周期性露出地表的區域；

根據水庫的初始化環境地圖和無人機自身參數確定最大迭代次數以及初始路徑；

對所述重點區域以及所述特殊區域進行風險評估，確定每個區域的風險值；

根據風險值對所有的區域進行排序，并將排序后的區域進行連通處理，確定連通圖；

將所述初始路徑作為優化目標確定成本函數，并利用全局最優頭腦風暴法對所述成本函數進行迭代，確定在所述最大迭代次數以內的最優飛行路徑；

根據所述最優飛行路徑進行非常規巡檢，同時根據所述水庫的庫區的邊界，采用無人機直飛的方法進行常規巡檢，得到常規巡檢的巡檢結果；并根據常規巡檢的巡檢結果返回所述根據所述無人機巡檢的地形數據以及所述水庫的設計參數數據劃分重點區域以及特殊區域的步驟。

2.根據權利要求1所述的一種水庫消落帶下的無人機巡航路線規劃方法，其特征在于，根據水庫的初始化環境地圖和無人機自身參數確定最大迭代次數以及初始路徑，具體包括：

根據水庫的初始化環境地圖和無人機自身參數確定最大迭代次數和無人機路徑的參數；所述無人機路徑的參數包括：無人機路徑的起點和終點、最大曲率以及下降角度；

對所述無人機路徑進行初始化，確定B樣條曲線的控制點；

根據所述控制點確定遍歷所有區域的由起始點到終點的初始路徑。

3.根據權利要求1所述的一種水庫消落帶下的無人機巡航路線規劃方法，其特征在于，所述對所述重點區域以及所述特殊區域進行風險評估，確定每個區域的風險值，具體包括：

根據所述常規巡檢獲取巡檢圖像；

根據所述巡檢圖像，采用專家打分法、模糊綜合評價法對所述重點區域以及所述特殊區域的風險評估，確定每個區域的風險值。

4.根據權利要求1所述的一種水庫消落帶下的無人機巡航路線規劃方法，其特征在于，所述將所述初始路徑作為優化目標確定成本函數，并利用全局最優頭腦風暴法對所述成本函數進行迭代，確定在所述最大迭代次數以內的最優飛行路徑，具體包括：

將所述初始路徑作為優化目標確定成本函數，并初始化優化目標權重和迭代次數；

根據所述迭代次數和所述最大迭代次數對優化目標權重進行更新；

利用全局最優頭腦風暴法對所述成本函數進行迭代，確定在所述最大迭代次數以內的最優飛行路徑。

5.根據權利要求1所述的一種水庫消落帶下的無人機巡航路線規劃方法，其特征在于，所述常規巡檢的巡航頻率小于所述非常規巡檢的巡航頻率。

6.一種水庫消落帶下的無人機巡航路線規劃系統，其特征在于，包括：

數據獲取模塊，用于獲取無人機巡檢的地形數據以及水庫的設計參數數據；

區域劃分模塊，用于根據所述無人機巡檢的地形數據以及所述水庫的設計參數數據將庫區劃分重點區域以及特殊區域；所述重點區域為已發生過滑坡的區域和設計參數數據中圈定的危險區域；所述特殊區域為在水庫消落帶范圍內周期性露出地表的區域；

路徑處理分析模塊，用于根據水庫的初始化環境地圖和無人機自身參數確定最大迭代次數以及初始路徑；

風險值確定模塊，用于對所述重點區域以及所述特殊區域進行風險評估，確定每個區域的風險值；

遍歷連通模塊，用于根據風險值對所有的區域進行排序，并將排序后的區域進行連通處理，確定連通圖；

最優飛行路徑確定模塊，用于將所述初始路徑作為優化目標確定成本函數，并利用全局最優頭腦風暴法對所述成本函數進行迭代，確定在所述最大迭代次數以內的最優飛行路徑；

遍歷飛行模塊，用于根據所述最優飛行路徑進行非常規巡檢，同時根據所述水庫的庫區的邊界，采用無人機直飛的方法進行常規巡檢，得到常規巡檢的巡檢結果；并根據常規巡檢的巡檢結果返回所述根據所述無人機巡檢的地形數據以及所述水庫的設計參數數據劃分重點區域以及特殊區域的步驟。