【技术实现步骤摘要】
一种多旋翼无人机巡检路径规划方法
本专利技术涉及无多旋翼无人机航迹规划
，具体的说是一种多旋翼无人机巡检路径规划方法。
技术介绍
随着航空工业和科技的发展，采用多旋翼无人机来进行巡检成为近来研究的热点。多旋翼无人机不仅重量轻、体积小、成本低；而且灵活性高，便于控制；通过人工或者自动等方式可以实现高效且全方位的巡检服务。多旋翼无人机搭载各类可见光、红外、紫外或者激光设备一同执行巡检任务，将可以全面检测和掌握待检测物体的安全情况。多旋翼无人机按照一定的航路飞行，采集图像或者视频来获取待检测物体的设备状态和周围环境情况，然后由人工观察图像视频或者智能算法自动检测待检测物体存在的安全隐患和故障。通过多旋翼无人机巡检，将能够大幅降低成本和劳动强度，提高巡检过程的有效性。目前多旋翼无人机的应用和相关路径规划算法，主要存在以下问题：首先，对于多旋翼无人机在三维空间中面向三维物体结构的全覆盖路径规划方法研究很少；其次，现有巡检路径多以路径最短作为巡检目标，未能考虑自然风因素和光照条件对航迹规划的影响，不能有效综合针对杆塔、多旋翼无人机性能的安全约束实现最优路径规划。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种多旋翼无人机巡检路径规划方法，能够确定无人机巡航过程中能耗以及太阳光照对航迹规划的影响，为无人机巡检提供一条安全、低能耗、规避逆光的最优路径；减少巡检的人力成本，提升多旋翼无人机自动巡检的安全性和可靠性。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案为：一种多旋翼无人机巡检...
【技术保护点】
1.一种多旋翼无人机巡检路径规划方法，其特征在于：通过以电池能耗和规避逆光代价最低为目标函数，通过改进蚁群算法和改进A*混合算法完成路径规划；具体步骤如下：/n步骤1，为保证巡检的安全性和低能耗性，建立电池能耗和规避逆光代价最低目标函数；/n步骤2，分析影响多旋翼无人机巡检电池能耗的影响因素，确定悬停能耗以及巡航能耗；/n步骤3，确定太阳光照与多旋翼无人机巡检航迹间关系；/n步骤4，对扫描得到的待巡检物体三维点云模型进行建模，同时输入巡航过程中所有视点坐标；/n步骤5，运用改进蚁群算法输出最优巡航路径、运用改进A*混合算法输出相邻两视点间的最优飞行路径，最终输出最优航迹。/n
【技术特征摘要】 【专利技术属性】
1.一种多旋翼无人机巡检路径规划方法，其特征在于：通过以电池能耗和规避逆光代价最低为目标函数，通过改进蚁群算法和改进A*混合算法完成路径规划；具体步骤如下：
步骤1，为保证巡检的安全性和低能耗性，建立电池能耗和规避逆光代价最低目标函数；
步骤2，分析影响多旋翼无人机巡检电池能耗的影响因素，确定悬停能耗以及巡航能耗；
步骤3，确定太阳光照与多旋翼无人机巡检航迹间关系；
步骤4，对扫描得到的待巡检物体三维点云模型进行建模，同时输入巡航过程中所有视点坐标；
步骤5，运用改进蚁群算法输出最优巡航路径、运用改进A*混合算法输出相邻两视点间的最优飞行路径，最终输出最优航迹。
2.如权利要求1所述的一种多旋翼无人机巡检路径规划方法，其特征在于：所述的步骤1中建立的电池能耗和规避逆光代价最低目标函数如下：
式中，，为控制能耗和逆光代价的参数，且，当多旋翼无人机视觉系
统较优或光照条件影响较少时，此时可令；根据多旋翼无人机性能或者巡检目的不
同，参数可选取不同数值；为规避逆光代价，为悬停时的能耗，为航迹段之间
的能耗。
3.如权利要求2所述的一种多旋翼无人机巡检路径规划方法，其特征在于：所述的步骤2中悬停能耗以及巡航能耗的表达式如下：
悬停能耗表达式：
式中，为悬停的额定功率，由于无人机在悬停状态下的能耗只用来克服风速的
影响，因此，可用悬停时风速所对应的功率作为悬停时的额定功率，为在一个视点中悬停
拍摄时间和调整姿态角的时间和；
巡航能耗表达式：
式中，为航迹段之间的能耗，为抵抗侧风的能耗功率，为无人机直飞航线
上实际航速水平对应的能耗功率，为实际航速竖直方向对应的能耗功率，为巡航时
间。
4.如权利要求3所述的一种多旋翼无人机巡检路径规划方法，其特征在于：无人机巡航
过程中将地速投影到水平平面，所述的平面为水平二维平面，投影
为，和可根据下列公式求得：
式中，为地速在竖直方向的投影，为梯度角、为风向角，风向角由北偏东90
度开始记为0度，逆时针方向递增；为二维平面干扰风速，视点i的坐标为
；视点j的坐标为；为克服二维平面干扰风后的地速在平面
的实际投影；
地速在平面的投影与X轴的夹角的计算公式如下：
技术研发人员：黄郑，王红星，潘志新，周航，宋煜，黄祥，张星炜，赵宏伟，
申请(专利权)人：江苏方天电力技术有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32
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