面向智慧化工业园区监测的无人机飞行路径智能规划方法技术

本发明专利技术公开了一种面向智慧化工业园区监测的无人机飞行路径智能规划方法，包括如下步骤：首先需要建立园区的栅格化地图模型，在地图上通过距离捕捉目标的方法进行可行路径的搜索，利用距离目标最近的前三名个体作为群体的指引，在一定的迭代搜索下收敛至当下最优解时，通过随机参数对当下解进行扰动，生成当下状态下的新可行解，并不断迭代判断解的优劣性和生成新解，最终结束搜索过程，得到最终最优可行解，解序列收束形成最优可行路径。本发明专利技术能够在不同的环境下，根据设定的起点和终点，规划出一条避开环境中所有障碍物且路径总距离最短的无人机飞行路径。对不同的环境精度具有良好的适应性。有良好的适应性。有良好的适应性。

【技术实现步骤摘要】
面向智慧化工业园区监测的无人机飞行路径智能规划方法


[0001]本专利技术属于路径规划以及智能计算领域，具体涉及一种面向智慧化工业园区监测的无人机飞行路径智能规划方法。

技术介绍

[0002]面向智慧化工业园区监测的无人机飞行路径智能规划是一个用以解决多约束性的无人机监测路径的最优化问题，在园区内，常有设备需要进行定时检查，排除危险因素，为减少人力成本以及降低人身风险，通过载有监测设备的无人机进行周期性的园区监测具有一定的可靠性，通过对无人机的飞行进行路径规划，可以满足在覆盖所有监测点的同时，最小化无人机能耗成本。
[0003]一般的路径规划方法如A*算法，人工势场法等常面临在复杂环境下路径规划效率不高，收敛速率较慢，无法处理高维空间等，需要花费大量的计算时间和成本，这样的方法与群体智能方法相比，规划成功率与性能上均差距较大。
[0004]随着群体智能算法在路径规划领域的发展，越来越多的群体智能算法结构被高效应用到无人机的路径规划上。在这些方法中，首先需要建立园区的栅格化环境地图，通过算法遍历地图信息，而后在约束条件下迭代搜索到本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.面向智慧化工业园区监测的无人机飞行路径智能规划方法，其特征在于，具体包括如下步骤：步骤1，将无人机飞行环境模型转换成栅格地图，用矩阵M
[r，c]
表示，所述矩阵M
[r，c]
中的元素与无人机飞行环境模型的栅格坐标点一一对应，且矩阵M
[r，c]
中不同元素值区分栅格地图坐标点是否存在障碍物；其中，r表示矩阵M
[r，c]
的行数，c表示矩阵M
[r，c]
的列数；步骤2，遍历步骤1所述矩阵M
[r，c]
的元素信息值，以避开障碍物为约束，初始化种群群体中的全部个体、第一迭代次数l＝1、位置相关系数A、距离求解因子C、收敛因子a＝2以及温度衰减参数T；步骤3，设置初始循环次数i＝1；计算种群群体中全部个体的适应度值，并得出适应度值前三的种群个体α、β和γ，记录所述种群个体α、β和γ各自对应的适应度值f
α
、f
β
和f
γ
以及位置X
α
、X
β
和X
γ
，根据种群个体α、β和γ的位置X
α
、X
β
和X
γ
计算无人机飞行路径解序列的第i个路径位置值X(i)；步骤4，i＝i+1，并根据迭代公式更新当前种群群体的位置，同时更新所述收敛因子a、位置相关系数A和距离求解因子C；步骤5，计算更新后种群群体中全部个体的适应度值，并得出适应度值前三的种群个体α、β和γ，记录所述种群个体α、β和γ各自对应的适应度值f
α
、f
β
和f
γ
以及位置X
α
、X
β
和X
γ
，根据种群个体α、β和γ的位置X
α
、X
β
和X
γ
计算无人机飞行路径解序列的第i个路径位置值X(i)；步骤6，判断循环次数i＝r是否成立；若成立，则上述计算得到的全部X(i)构成当前第一迭代次数l下无人机飞行路径解序列X
l
＝{X(1)，X(2)，...，X(i)，...，X(r)}，并根据当前无人机飞行路径解序列X
l
求解该解序列所对应的适应值f
l
；否则，返回步骤4；步骤7，判断是否达到预设的第一最大迭代次数；若达到第一最大迭代次数，则在迭代过程中选择最小的适应值所对应的解序列作为无人机飞行路径最优解序列X；否则，令第一迭代次数l＝l+1，返回步骤3；步骤8，对无人机飞行路径最优解序列X进行小幅扰动生成新解序列X
′
，并计算得到新解序列X
′
所对应的适应值f
′
；判断f
′‑
f＜0是否成立；若成立，则将新解序列X
′
作为无人机飞行路径最优解序列X；否则，根据模拟退火算法计算得到新解序列X
″
，并对新解序列X
″
计算该解序列所对应的适应值f
″
，并将所述新解序列X
″
作为无人机飞行路径最优解序列X；其中，f表示无人机飞行路径最优解序列X所对应的适应值；步骤9，重复步骤8直至达到预设的第二最大迭代次数；步骤10，判断是否满足终止条件；若不满足终止条件，则将所述温度衰减参数T降低，并重设第二最大迭代次数，返回步骤8；否则，输出此时最优解序列以及该解序列所对应的适应值，并将所述此时最优解序列作为无人机飞行最优路径。2.根据权利要求1所述的一种面向智慧化工业园区监测的无人机飞行路径智能规划方法，其特征在于，所述矩阵M
[r，c]...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐小龙，丁群，
申请(专利权)人：南京邮电大学，
类型：发明
国别省市：