基于飞行无人机对光伏电站进行巡检的自主导航规划方法及装置制造方法及图纸

本申请实施例公开了一种基于飞行无人机对光伏电站进行巡检的自主导航规划方法、装置、设备及存储介质，属于无人机导航规划技术领域，该方法包括:构建三维地图库和约束模型，获取多目标光伏电站的位置，对巡航飞行无人机进行自主航线规划，通过飞行无人机经过障碍物的数量，无障碍物单元体的数量，人工合势场力最小值，飞行时间约束和电源电源约束，基于循环的方式为飞行无人机进行自主航线规划，保证了自主规划的科学性和适用性。了自主规划的科学性和适用性。了自主规划的科学性和适用性。

【技术实现步骤摘要】
基于飞行无人机对光伏电站进行巡检的自主导航规划方法及装置


[0001]本申请涉及无人机导航规划
，尤其涉及一种基于飞行无人机对光伏电站进行巡检的自主导航规划方法、装置、设备及存储介质。

技术介绍

[0002]飞行无人机在到达目标点过程中要找到最优的路径，传统的飞行无人机路径规划是将飞行无人机看作是一个质点来进行分析；飞行无人机的路径规划往往只选择障碍物较少的航线作为最终航线，但是，其又忽略了电量和飞行时间的限制，因此，现有技术中对飞行无人机进行自主航线规划时，缺乏条件因素，存在自主航线规划方法不够科学的问题。

技术实现思路

[0003]本申请实施例的目的在于提出一种基于飞行无人机对光伏电站进行巡检的自主导航规划方法、装置、设备及存储介质，以解决上述技术问题。
[0004]为了解决上述技术问题，本申请实施例提供一种基于飞行无人机对光伏电站进行巡检的自主导航规划方法，采用了如下所述的技术方案：
[0005]本专利技术提供了一种基于飞行无人机对光伏电站进行巡检的自主导航规划方法，其特征在于，包括下述步骤：
[0006]基于待巡检的多目标光伏电站构建三维立体地图库，从所述三维立体地图库中获取三维环境全局地图，作为第一立体地图；
[0007]将所述第一立体地图发送到预设分析模型，进行立体环境分析，并基于栅格法对所述第一立体地图进行立体栅格规划，以预设大小的正六方体栅格为单元体将所述第一立体地图划分为由若干个所述单元体组成的立体栅格地图；
[0008]确定所述待巡检的多目标光伏电站分别对应的单元体的区别编号，并使用所述区别编号信息表征与其相一一对应的待巡检光伏电站；
[0009]确定所述巡检飞行无人机的飞行起始位置信息，并以A
0,0,0
进行表示，以所述待巡检的多目标光伏电站分别作为飞行终点，构建人工合势场算法，并基于所述人工合势场算法，对所述巡检飞行无人机进行自主航线规划，其中，所述巡检飞行无人机至所述飞行终点的引力势力为：所述巡检飞行无人机至所述飞行终点过程中经过每一个障碍物时的排斥势力为：则所述巡检飞行无人机至所述飞行
终点的人工合势力为：其中，L为所述障碍物的数量，l为每一个障碍物的编号信息，l为正整数，且l的取值范围为[1,L]，l对所述巡检飞行无人机至所述飞行终点过程中经过的每一个障碍物起区别标识作用，所述巡检飞行无人机在飞行时相对每一个障碍物的距离为p
rl
，所述巡检飞行无人机相对所述飞行终点的距离为p
rw
，所述巡检飞行无人机相对每一个障碍物的欧式距离为||p
rl
||，所述巡检飞行无人机相对所述终点的欧式距离为||p
rw
||，k3为所述巡检飞行无人机与所述每一个障碍物之间可接近最小距离；k1为吸引势位的比例因子；k2为排斥势位的比例因子，k1和k2均大于0；
[0010]构建电量筛选数学模型，在所述巡检飞行无人机进行自主航线规划完成之后，对所述规划的自主航线进行电量适宜筛选，在预设电量适宜条件下筛选出规划的自主航线作为所述巡检飞行机的最终巡检自主航线。
[0011]进一步的，所述将所述第一立体地图发送到预设分析模型，进行立体环境分析，具体的，所述预设分析模型，至少包括：
[0012]对所述第一立体地图中的山地、树木、建筑物、待巡检的多目标光伏电站进行分析，确定所述山地、树木、建筑物、待巡检的多目标光伏电站分别在所述第一立体地图中的空间位置信息，并使用四种不同颜色点值分别进行定点标记，其中，所述四种不同颜色点值分别用于表征所述山地、树木、建筑物、待巡检的多目标光伏电站。
[0013]进一步的，所述基于栅格法对所述第一立体地图进行立体栅格规划，以预设大小的正六方体栅格为单元体将所述第一立体地图划分为由若干个所述单元体组成的立体栅格地图，还包括：
[0014]在所述立体栅格地图划分完成之后，对其划分的若干个单元体进行三维建模和区别编号；
[0015]所述对其划分的若干个单元体进行三维建模，具体包括如下操作：
[0016]以所述正六方体栅格的长、宽、高分别为三维坐标系的坐标单位，构建三维坐标系，并确定每一个所述单元体在所述三维坐标系中的三维坐标(x,y,z)信息；
[0017]所述对其划分的若干个单元体进行区别编号，具体包括如下操作：
[0018]沿所述三维坐标系的x轴正方向，对所述若干个单元体进行第一编号，并使用i进行表示，i为正整数，且i的取值范围为[1,I]，I表示同一y值且同一z值条件下x轴上的单元体的个数；
[0019]沿所述三维坐标系的y轴正方向，对所述若干个单元体进行第二编号，并使用j进行表示，j为正整数，且j的取值范围为[1,J]，J表示同一x值且同一z值条件下y轴上的单元体的个数；
[0020]沿所述三维坐标系的z轴正方向，对所述若干个单元体进行第三编号，并使用k进行表示，k为正整数，且k的取值范围为[1,K]，K表示同一x值且同一y值条件下z轴上的单元体的个数；
[0021]在所述第一编号、第二编号、第三编号完成之后，使用A
i,j,k
作为所述单元体间的区别编号，对所述单元体进行区分标识。
[0022]进一步的，所述基于所述人工合势场算法，对所述巡检飞行无人机进行自主航线
规划，具体包括如下操作：
[0023]基于所述人工合势场算法，确定所述巡检飞行无人机从飞行起始位置至所述飞行终点时经过的障碍物的数量L，并对所述经过的障碍物所处的所述单元体分别进行标记，获取所述经过的障碍物分别对应的单元体的区别编号信息；
[0024]基于预设筛选模型，选择经过障碍物的数量L为最小值时,确定所述巡检飞行无人机从飞行起始位置至所述飞行终点时的规划路径，作为所述飞行无人机的首次备选自主航线；
[0025]若存在多条首次备选自主航线中经过障碍物的数量L相同，则基于所述经过的障碍物分别对应的单元体的区别编号信息，获取经过无障碍物单元体的个数，选择经过所述无障碍物单元体的个数为最小值时的路径，作为所述飞行无人机的二次备选自主航线；
[0026]若存在多条二次备选自主航线，获取所述巡检飞行无人机至所述飞行终点的人工合势力为最小值时对应的路径，作为三次备选自主航线。
[0027]进一步的，所述障碍物，包括：
[0028]所述巡检飞行无人机在飞行过程中经过的所述山地、树木、建筑物、待巡检的多目标光伏电站。
[0029]进一步的，所述电量筛选数学模型，包括：
[0030]根据预设飞行时间算法计算第一参考时间T1；预设飞行时间算法公式：其中，S表示所述巡检飞行无人机从飞行起始位置至所述飞行终点的实际的飞行距离，表示所述巡检飞行无人机从飞行起始位置至所述飞行终点时飞行的平均速度，T0表示所述巡检飞行无人机在进行作业时的耗时，T0≥0；
[0031]根据预设飞行无人机的电源放电时间算法计算第二参考时间T2；预本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于飞行无人机对光伏电站进行巡检的自主导航规划方法，其特征在于，包括下述步骤：基于待巡检的多目标光伏电站构建三维立体地图库，从所述三维立体地图库中获取三维环境全局地图，作为第一立体地图；将所述第一立体地图发送到预设分析模型，进行立体环境分析，并基于栅格法对所述第一立体地图进行立体栅格规划，以预设大小的正六方体栅格为单元体将所述第一立体地图划分为由若干个所述单元体组成的立体栅格地图；确定所述待巡检的多目标光伏电站分别对应的单元体的区别编号，并使用所述区别编号信息表征与其相一一对应的待巡检光伏电站；确定所述巡检飞行无人机的飞行起始位置信息，并以A
0,0,0
进行表示，以所述待巡检的多目标光伏电站分别作为飞行终点，构建人工合势场算法，并基于所述人工合势场算法，对所述巡检飞行无人机进行自主航线规划，其中，所述巡检飞行无人机至所述飞行终点的引力势力为：所述巡检飞行无人机至所述飞行终点过程中经过每一个障碍物时的排斥势力为：则所述巡检飞行无人机至所述飞行终点的人工合势力为：其中，L为所述障碍物的数量，l为每一个障碍物的编号信息，l为正整数，且l的取值范围为[1,L]，l对所述巡检飞行无人机至所述飞行终点过程中经过的每一个障碍物起区别标识作用，所述巡检飞行无人机在飞行时相对每一个障碍物的距离为p
rl
，所述巡检飞行无人机相对所述飞行终点的距离为p
rw
，所述巡检飞行无人机相对每一个障碍物的欧式距离为||
prl
||，所述巡检飞行无人机相对所述终点的欧式距离为||p
rw
||，k3为所述巡检飞行无人机与所述每一个障碍物之间可接近最小距离；k1为吸引势位的比例因子；k2为排斥势位的比例因子，k1和k2均大于0；构建电量筛选数学模型，在所述巡检飞行无人机进行自主航线规划完成之后，对所述规划的自主航线进行电量适宜筛选，在预设电量适宜条件下筛选出规划的自主航线作为所述巡检飞行机的最终巡检自主航线。2.根据权利要求1所述的基于飞行无人机对光伏电站进行巡检的自主导航规划方法，其特征在于，所述将所述第一立体地图发送到预设分析模型，进行立体环境分析，具体的，所述预设分析模型，至少包括：对所述第一立体地图中的山地、树木、建筑物、待巡检的多目标光伏电站进行分析，确定所述山地、树木、建筑物、待巡检的多目标光伏电站分别在所述第一立体地图中的空间位置信息，并使用四种不同颜色点值分别进行定点标记，其中，所述四种不同颜色点值分别用于表征所述山地、树木、建筑物、待巡检的多目标光伏电站。3.根据权利要求2所述的基于飞行无人机对光伏电站进行巡检的自主导航规划方法，其特征在于，所述基于栅格法对所述第一立体地图进行立体栅格规划，以预设大小的正六
方体栅格为单元体将所述第一立体地图划分为由若干个所述单元体组成的立体栅格地图，还包括：在所述立体栅格地图划分完成之后，对其划分的若干个单元体进行三维建模和区别编号；所述对其划分的若干个单元体进行三维建模，具体包括如下操作：以所述正六方体栅格的长、宽、高分别为三维坐标系的坐标单位，构建三维坐标系，并确定每一个所述单元体在所述三维坐标系中的三维坐标(x,y,z)信息；所述对其划分的若干个单元体进行区别编号，具体包括如下操作：沿所述三维坐标系的x轴正方向，对所述若干个单元体进行第一编号，并使用i进行表示，i为正整数，且i的取值范围为[1,I]，I表示同一y值且同一z值条件下x轴上的单元体的个数；沿所述三维坐标系的y轴正方向，对所述若干个单元体进行第二编号，并使用j进行表示，j为正整数，且j的取值范围为[1,J]，J表示同一x值且同一z值条件下y轴上的单元体的个数；沿所述三维坐标系的z轴正方向，对所述若干个单元体进行第三编号，并使用k进行表示，k为正整数，且k的取值范围为[1,K]，K表示同一x值且同一y值条件下z轴上的单元体的个数；在所述第一编号、第二编号、第三编号完成之后，使用A
i,j,k
作为所述单元体间的区别编号，对所述单元体进行区分标识。4.根据权利要求3所述的基于飞行无人机对光伏电站进行巡检的自主导航规划方法，其特征在于，所述基于所述人工合势场算法，对所述巡检飞行无人机进行自主航线规划，具体包括如下操作：基于所述人工合势场算法，确定所述巡检飞行无人机从飞行起始位置至所述飞行终点时经过的障碍物的数量L，并对所述经过的障碍物所处的所述单元体分别进行标记，获取所述经过的障碍物分别对应的单元体的区别编号信息；基于预设筛选模型，选择经过障碍物的数量L为最小值时,确定所述巡检飞行无人机从飞行起始位置至所述飞行终点时的规划路径，作为所述飞行无人机的首次备选自主航线；若存在多条首次备选自主航线中经过障碍物的数量L相同，则基于所述经过的障碍物分别对应的单元体的区别编号信息，获取经过无障碍物单元体的个数，选择经过所述无障碍物单元体的个数为最小值时的路径，作为所述飞行无人机的二次备选自主航线；若存在多条二次备选自主航线，获取所述巡检飞行无人机至所述飞行终点的人工合势力为最小值时对应的路径，作为...

【专利技术属性】
技术研发人员：周勇，李涛，何晓伟，韩虎虎，王鹤飞，
申请(专利权)人：国电四子王旗光伏发电有限公司，
类型：发明
国别省市：