[发明专利]一种计及空域冲突的输电线路无人机编队协同巡检任务分配方法

说明书

本发明公开了一种计及空域冲突的输电线路无人机编队协同巡检任务分配方法，包括获取移动式无人机智能巡检装备驻车点经纬度坐标、周边输电线路数量及经纬度坐标、输电线路精细化巡检轨迹文件以及无人机数量、参数信息；以最小化耗时最长的无人机的任务时间为目标函数建立多无人机协同任务分配模型；采用变邻域搜索算法对多无人机任务分配模型进行求解，基于邻域结构设计，最终确定每个无人机所分配的任务及任务顺序；基于每个无人机所分配的任务及任务顺序，对无人机空域任务进行冲突判定，对存在冲突的分配方案进行优化调整。本发明在保证无人机集群作业空域安全的条件下，实现多无人机多任务分配，提高输电线路无人机集群巡检作业效率。

技术领域

本发明属于电网无人机智能运检技术领域，具体涉及一种计及空域冲突的输电线路无人机编队协同巡检任务分配方法。

背景技术

随着电网设备规模的快速发展，2016～2020年电网公司新增了40.1万公里110千伏及以上的线路。输电线路运行环境复杂多变，在传统运维体系下，运维工作量增加与人员短缺之间矛盾日益突出，传统人工运维模式已无法满足电网建设和发展需求。

近年来，无人机巡检已成为输电线路的重要巡检手段，巡检效益和质量较传统人工巡检有显著提高。但现阶段无人机巡检仍主要依靠人工手动操作无人机完成。

随着物联网、5G和人工智能技术的发展，车载移动式电力巡检业务的探索和巡检装备的研发应运而生。移动式无人机智能巡检装备因其良好的机动性，携带装备的便利性，开展作业的快速性，成为输电线路无人机巡检的主要装备。

然而，目前移动式无人机智能巡检装备在实际应用过程中，仅用于无人机装备存储、自主放飞与精准回收，搭载的多架无人机均为单兵作业，并未开展多架无人机集群协同作业研究与应用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种计及空域冲突的输电线路无人机编队协同巡检任务分配方法，在保证无人机集群作业空域安全的条件下，实现多无人机多任务分配，提高输电线路无人机集群巡检作业效率。

为实现上述技术目的，本发明采取的技术方案为：

一种计及空域冲突的输电线路无人机编队协同巡检任务分配方法，包括：

步骤S1：获取杆塔密集场景下移动式无人机智能巡检装备驻车点经纬度坐标、周边输电线路数量及经纬度坐标、输电线路精细化巡检轨迹文件以及无人机数量、参数信息；

步骤S2：基于步骤S1获取的信息，以最小化耗时最长的无人机的任务时间为目标函数建立多无人机协同任务分配模型；

步骤S3：采用变邻域搜索算法对步骤S2的多无人机任务分配模型进行求解，基于邻域结构设计，最终确定每个无人机所分配的任务及任务顺序；

步骤S4：基于每个无人机所分配的任务及任务顺序，对无人机空域任务进行冲突判定，对存在冲突的分配方案进行优化调整。

为优化上述技术方案，采取的具体措施还包括：

上述的步骤S2包括：

步骤S21、根据步骤S1获取的信息计算单个无人机对输电线路杆塔N_j处精细化巡检时所需要的时间P_j，具体如下：

式中：v_j1为输电线路无人机精细化巡检过程中无人机飞行速度；

v_j2为输电线路无人机精细化巡检过程中单悬停点拍照时间；

(G_i,W_i)为输电线路无人机精细化巡检轨迹第i巡检点处的经纬度坐标；

z为巡检点数量；