本发明专利技术提供了一种用于无人机巡检航迹规划的智能杆塔连通图构建方法，其包括如下步骤：A、采用一元非线性回归预测方法，对输电线路杆塔分布进行预测，生成若干条杆塔线路，每条杆塔线路覆盖若干杆塔；B、利用杆塔分布的临界情况，使所述若干条杆塔线路连通形成线路连通图；其中所述临界情况包括：交叉跨越情况、多条线路距离较近平行分布情况、杆塔转向情况、杆塔分支情况；C、构建所述线路连通图的存储结构。本发明专利技术可利用算法对输电线路进行智能规划，提高规划效率；本发明专利技术提出了全程巡查方案，不仅在去往途中进行巡查，往返途中也进行线路巡视，从而大大提高巡线效率；本发明专利技术通过智能遍历算法，在线路网中规划处最佳的巡视路线，满足在最短的巡视距离情况下对区域内所有杆塔的遍历。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及。
技术介绍
架空线路巡检是电网公司对输电线路日常维护的基本工作，巡检方式可分为人工 巡检、有人直升机巡检以及无人机巡检。尽管人工巡检是最常用的巡检方式，但一直存在着 效率较慢、受气候地理环境制约等不足，机巡方式正被广泛研究与应用，尤其无人机巡检的 安全高效特性，架空电力线路巡检飞行机器人（Flying Robot For Overhead Power-line Inspection，FR0PI)具有越来越大的应用价值。 无人机系统包括了无人机机体平台、任务载荷及数据无线传输三个部分。目前应 用于输电线路巡检的无人机平台主要包括微型多旋翼无人机机，无人机直升机等；任务载 荷主要包括负责巡检成像设备，如可见光摄像机、红外热像仪等；无线传输主要包括对遥控 指令的传输（数传），以及高带宽的图像数据传输（图传），统称为测控数据链。 无人机系统是输电线路巡检工作的主体，无人机自主巡线过程首先要确定巡视区 域，在获取到精确的线路地理坐标的基础上，根据拍摄角度及飞行安全距离规划无人机飞 行航线，无人机按照提前上传的飞行航线由起/降点出发对线路进行巡检飞行。无人机在 巡视过程中既要尽可能的获取到理想的巡检数据，又要确保飞行的绝对安全可靠，无人机 飞行区域及飞行航线直接影响着巡检质量、巡检效率甚至是无人机飞行及架空线路的安 全，因此输电线路无人机任务规划起着至关重要的作用。同时，架空输电线路多分布在山 区，存在交叉跨越区域，区域较大范围内的输电线路错综复杂，因此在大区域内的输电线路 网选择最佳的巡检线路对提尚无人机作业效率、提尚能效比及安全飞彳丁起着关键作用。 目前针对输电线路无人机巡检的任务规划大多采用人工手动规划方式，此种方式 虽然确保了无人机的飞行安全，但是效率较低，无法满足大规模无人机巡检的需要，同时手 动规划方式很难在大区域内实现最优规划。 无人机智能巡线任务规划首先需要对整个架空线路区域内的所有杆塔位置构建 一种数据结构，以便进行智能算法规划。 中国专利申请201410283175. 8公开了一种输电线路及走廊的高精度三维重建方 法。通过机载激光雷达采集输电线路及走廊的三维点云数据，对三维点云数据进行检验，剔 除了错误的点和高程异常的点，并利用基于体素分类方法将三维点云数据进行自动分类， 算法最后对输电线路及走廊进行自动三维重建。 中国专利申请201310676886. 7公开了一种基于Dubins路径和稀疏A*搜索的无 人机航迹规划算法。将Dubins路径与稀疏A*搜索算法相结合，采用Dubins路径长度作为 稀疏A*搜索算法的启发函数，并利用该启发函数搜索空间中的节点，实现无人机的航迹规 划。 上述技术方案的缺陷在于：1、现有的架空输电线路自主任务规划手段主要靠人工 手动规划方式，效率较低，无法满足大区域复杂线路的巡查的需求；2、航迹规划一般只做单 程任务规划，即只在去往单程线路上进行巡检，返航过程中并无进行任务巡查，因此造成了 能耗浪费；3、在有交叉跨越的输电线路网中，人工手动规划方法很难从全局考虑寻找出最 佳巡视线路，使得在完成所有线路巡视的前提下飞行距离最短。
技术实现思路
针对现有技术的缺点，本专利技术的目的是提供一种用于无人机巡检航迹规划的智能 杆塔连通图构建方法。 为了实现上述目的，本专利技术提供了一种用于无人机巡检航迹规划的智能杆塔连通 图构建方法，该连通图构建方法包括如下步骤： A、采用一元非线性回归预测方法，对输电线路杆塔分布进行预测，生成若干条杆 塔线路，每条杆塔线路覆盖若干杆塔； 该步骤中，首先将三维空间模型简化到二维空间模型，采用一元非线性回归预测 方法，对输电线路杆塔分布进行预测；预测方式采用置信区间方式，根据历史杆塔数据（响 应变量）对新输入数据（解释变量）进行预测及判定。由于杆塔分布的特殊性，总结为特 殊情况种类，并对确定每种特殊情况的存在条件，以便在算法处理过程中进行分类。 B、利用杆塔分布的临界情况，使若干条杆塔线路连通形成线路连通图；其中所述 临界情况包括：交叉跨越情况、多条线路距离较近平行分布情况、杆塔转向情况、杆塔分支 情况； 该步骤中，若达到杆塔分布出现特殊情况而达到临界条件，进行临界类型判断，并 进行处理；将杆塔分布的临界种类分为以下几种： 交叉跨越情况：预测区间段内出现多个点，超出了设定杆塔数，并且存在交叉点； 多条线路距离较近平行分布情况：预测区间段内出现多个点，超出了设定杆塔数， 但无交叉点； 杆塔转向情况：与预测方程相比，在预测区间内出现唯一拐点； 杆塔分支情况：与预测方程相比，在预测区间内出现多个拐点。 C、构建线路连通图的存储结构。 本专利技术通过线性回归预测算法在仅有杆塔地理坐标的情况下智能构建杆塔连通 图，以便进行智能任务规划。 根据本专利技术另一【具体实施方式】，步骤A具体包括如下步骤： AU降维处理：对三维杆塔地理坐标进行降维处理转换为二维坐标；设定原A杆塔 三维坐标为（xt，y t，zt)，Xt表示杆塔三维空间经度坐标，yt表示杆塔炜度坐标，z ,表示杆塔 所处海拔，则降维后A杆塔坐标为（xt，yt); A2、回归方程的确立：应用于输电线路任务规划的一元线性回归预测模型公式如 下： 式中Xt表示t时刻杆塔经度坐标，f表示t时刻估计炜度坐标； A3、取回归预测步长为N，得回归方程中参数a，b的求解方程式如下： 其中，N为预测移动步长；由于两基杆塔之间的距离在几十米甚至上 百米不等，大多数情况为连续多基以杆塔所组成可近似直线段。 根据本专利技术另一【具体实施方式】，步骤A3中，步长N为5米-10米。 根据本专利技术另一【具体实施方式】，步骤A进一步包括步骤A4 :最佳预测拟合，通过最 佳拟合曲线确定杆塔坐标所确定的曲线。由于除特殊情况外，该条曲线在一定的距离内可 近似为直线，因此本专利技术中采用了一元线性回归法。曲线拟合采用"最小二乘法"，即"残差 平方和最小"来确定直线位置，从公式（1)来讲，"最小二乘法-0LS"的估计方法应尽量满 足实际观测值Yi与预测值的差值ei越小越好，ei表示公式如下： 利用克莱姆法则求解得观测值形式的OLS估计式为： 根据上述处理结果拟合最终直线方程为： 根据本专利技术另一【具体实施方式】，步骤A进一步包括步骤A5 :构建预测区间。由于 实际的杆塔所确定的曲线方程与预测方程存在一定程度的偏差，因此对Y值进行了区间预 测，即构建平均值的预测区间。根据杆塔分布情况，设定显著性水平a，计算Y平均值的置 信度为Ι-a的预测区间。 根据本专利技术另一【具体实施方式】，步骤C具体包括如下步骤： CU建立杆塔矩阵，其中行列坐标表示杆塔号，矩阵数据为杆塔地理位置信息；根 据预测结果将杆塔分为两种类型：节点杆塔与非节点杆塔；其中节点包括线路起止杆塔及 交叉杆塔；非节点杆塔即为仅属于单一线路的内部杆塔； C2、对于节点杆塔，构建节点杆塔邻接表； C3、对于非节点杆塔，进行矩阵结构存储，矩阵行坐标表示所属线路，列坐标表示 杆塔号。 步骤C2中，对于节点杆塔，由于杆塔数据量较大，考虑到算法存储空间及算法效 率，采用链式存储结构-邻接表。 对于节点杆塔邻接表的构建过程如下： C21、根据杆塔地理位置坐标按参考方向进行排序； C22、对本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于无人机巡检航迹规划的智能杆塔连通图构建方法，其特征在于，所述连通图构建方法包括如下步骤：A、采用一元非线性回归预测方法，对输电线路杆塔分布进行预测，生成若干条杆塔线路，每条杆塔线路覆盖若干杆塔；B、利用杆塔分布的临界情况，使所述若干条杆塔线路连通形成线路连通图；其中所述临界情况包括：交叉跨越情况、多条线路距离较近平行分布情况、杆塔转向情况、杆塔分支情况；C、构建所述线路连通图的存储结构。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：张贵峰，左鹏飞，张巍，杨鹤猛，王兵，吴新桥，廖永力，
申请(专利权)人：南方电网科学研究院有限责任公司，天津航天中为数据系统科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。