[发明专利]车载无人机电力巡检的双层路径规划方法与装置

权利要求书

1.一种车载无人机电力巡检的双层路径规划方法，其特征在于，所述方法包括：

对无人机路由，即高压电网，进行启发式算法方法的分割，获得分割结果；

利用所述启发式算法方法对应的分割结果，对车和无人机的路径进行规划以求得可行解；

利用所述可行解得到所述启发式算法对应的巡检时间；

所述启发式算法包括如下三种：基于分割节点数目确定的启发式算法，基于二分法分割的启发式算法，基于分割间隔确定的启发式算法；

所述对无人机路由，即高压电网，进行启发式算法方法的分割，获得分割结果；利用所述启发式算法方法对应的分割结果，对车和无人机的路径进行规划以求得可行解，具体包括：

利用基于分割节点数目确定的启发式算法，对无人机弧路由进行切割后得到k*n段新弧，从第一段弧的一端开始，寻找最近的车辆停点，并将其作为整个车载无人机电力巡检任务的开始点；无人机从任务开始点起飞之后，按照电网弧线的顺序依次对电网进行访问，每访问一段弧前均需要判断是否满足航程约束和时间约束，即无人机在访问该点后是否能返回路网上的车辆停点以及是否存在车辆停点使得位于路网上的车辆能够先于无人机到达该点：若满足要求，则访问该段弧；否则认为无人机已达到最大航程，寻找最近的车辆停点作为回收点，返回车辆，此时将下一段弧作为无人机下一次飞行的起点，重复上述步骤，直至无人机完成所有输电线路的巡检任务；

利用基于二分法分割的启发式算法，求解过程中，从弧路由的一端开始，寻找最近的车辆停点，并将其作为整个车载无人机电力巡检任务的开始点；无人机从任务开始点起飞之后，判断该段弧的终点能否同时满足无人机的航程约束以及车和无人机协同情况下的时间约束：若满足，则寻找可行的车辆停点作为回收点，返回车辆；若不满足，则取该段弧的中点进行判断，重复该操作，直至无人机返回车辆；无人机返回车辆后，若该段弧未完全被访问，则将无人机飞离点作为下一次飞行的飞入点，继续进行巡检；若访问完毕，则对下一段弧进行上述操作，直至无人机完成所有输电线路的巡检任务；

利用基于分割间隔确定的启发式算法，首先将全部的电网以设定的单位间隔为一小段进行全网的切割；然后从弧路由的一端开始，寻找最近的车辆停点，并将其作为整个车载无人机电力巡检任务的开始点；按照电网弧线的顺序依次判断无人机在各点上飞离电网的可行性：若可行则访问该段弧，否则认为无人机已达到最大航程，并寻找最近的车辆停点返回车辆，以准备下一次的飞行，直至所有输电线路均被巡检。

2.一种车载无人机电力巡检的双层路径规划装置，其特征在于，所述装置包括：

分割单元，用于对无人机路由，即高压电网，进行启发式算法方法的分割，获得分割结果；

计算单元，用于利用所述启发式算法方法对应的分割结果，对车和无人机的路径进行规划以求得可行解；利用所述可行解得到所述启发式算法对应的巡检时间；

所述启发式算法包括如下三种：基于分割节点数目确定的启发式算法，基于二分法分割的启发式算法，基于分割间隔确定的启发式算法；

所述分割单元包括：第一分割模块，用于利用基于分割节点数目确定的启发式算法，对无人机弧路由进行切割后得到k*n段新弧；

所述计算单元包括：第一计算模块，用于从第一段弧的一端开始，寻找最近的车辆停点，并将其作为整个车载无人机电力巡检任务的开始点；无人机从任务开始点起飞之后，按照电网弧线的顺序依次对电网进行访问，每访问一段弧前均需要判断是否满足航程约束和时间约束，即无人机在访问该点后是否能返回路网上的车辆停点以及是否存在车辆停点使得位于路网上的车辆能够先于无人机到达该点：若满足要求，则访问该段弧；否则认为无人机已达到最大航程，寻找最近的车辆停点作为回收点，返回车辆，此时将下一段弧作为无人机下一次飞行的起点，重复上述步骤，直至无人机完成所有输电线路的巡检任务；

所述分割单元包括：第二分割模块，用于利用基于二分法分割的启发式算法进行分割；

所述计算单元包括：第二计算模块，用于求解过程中，从弧路由的一端开始，寻找最近的车辆停点，并将其作为整个车载无人机电力巡检任务的开始点；无人机从任务开始点起飞之后，判断该段弧的终点能否同时满足无人机的航程约束以及车和无人机协同情况下的时间约束：若满足，则寻找可行的车辆停点作为回收点，返回车辆；若不满足，则取该段弧的中点进行判断，重复该操作，直至无人机返回车辆；无人机返回车辆后，若该段弧未完全被访问，则将无人机飞离点作为下一次飞行的飞入点，继续进行巡检；若访问完毕，则对下一段弧进行上述操作，直至无人机完成所有输电线路的巡检任务；

所述分割单元包括：第三分割模块，用于利用基于分割间隔确定的启发式算法，首先将全部的电网以设定的单位间隔为一小段进行全网的切割；

所述计算单元包括：第三计算模块，用于从弧路由的一端开始，寻找最近的车辆停点，并将其作为整个车载无人机电力巡检任务的开始点；按照电网弧线的顺序依次判断无人机在各点上飞离电网的可行性：若可行则访问该段弧，否则认为无人机已达到最大航程，并寻找最近的车辆停点返回车辆，以准备下一次的飞行，直至所有输电线路均被巡检。