【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及无人机，尤其涉及一种无人机集群作业航线与路径优化方法。
技术介绍
1、近年来，无人机技术广泛应用于军事侦查、抗险救灾、农林植保、电力巡线等领域，单一无人机作业工作效率低，耗时久，对于复杂作业较难满足要求，因此，多台无人机相互配合协同高效作业在各行业得到了广泛的应用。
2、对于大规模无人机的集群前往作业地点时，一方面需要规避人工划设的禁入区域，例如下方有居民区，周边有危险地形等；另一方面也需要考虑无人机集群内部特点。因此在无人机集群改航时需要对集群内每个无人机生成一条安全航线，这本质上是一种路径规划问题。
3、现有技术存在有无人机网格化作业，通过人工划分地理空间，实现无人机集群作业，该方案下无人机作业效率较低，且安全性不高。
技术实现思路
1、本专利技术意在提供一种无人机集群作业航线与路径优化方法，以实现无人机集群的高效、安全作业。
2、为达到上述目的，本专利技术的基本方案如下：
3、一种无人机集群作业航线与路径优化方法，包括如下步骤：
4、步骤s100:服务器端配置航线任务，根据航线任务生成多个子航线，每一子航线分别对应一无人机设备；
5、步骤s200:将子航线进行分解形成航点，通过聚类方法对各个无人机设备的航点聚类，通过预设的优化策略将聚类的航点优化形成重组航线，根据重组航线形成航班架次，并根据预设的航班分配策略对航班架次进行分组；
6、步骤s300:无人机端的航班组接收航班调度，并
7、进一步地，所述巡检任务关联有任务线路，每一巡检任务对应一条任务线路、一条线路的一部分或多条线路；
8、所述任务线路是具有线状结构的子任务形式，由若干基塔顺序排列组成，不同的线路组成整个电网结构。
9、进一步地，所述巡检任务包括精细化巡检和廊道巡检，所述精细化巡检对应杆塔的细致拍摄检查；所述廊道巡检对应一条任务线路上的所有电网要素，包括塔与塔之间的输电线路情况。
10、进一步地，所述无人机端根据巡检任务配置无人机设备出巡模式，所述无人机设备出巡架次模式包括单机-单次执行模式，单机-多次执行模式，以及多机协同执行模式。
11、进一步地，所述巡检任务配置有优先级，优先级高的任务更早地执行；
12、巡检任务包括常规任务以及紧急任务，常规任务以批次形式发送，依照优先度顺序送入任务队列；当紧急任务出现时，紧急任务以最高优先级插入到列表首段，此时，该巡检任务的任务线路一定范围内的所有无人机结束当前架次，再重新输入任务列表、参数，调用算法并得到新架次表。
13、进一步地，当出现某一无人机设备失去通信或损毁的情况时，无人机群先完成正在执行的架次，待所有无人机设备回巢后，更新参数，将损坏的无人机标注为不可调用，并重新规划、分割任务；若此时无法找到可行解，则暂停任务，等待人工处理。
14、进一步地，所述无人机设备分别位于不同的蜂巢中，且不同蜂巢中的无人机依照架次协同完成任务，无人机一旦起飞，必须完成当前架次后才能返回机巢执行下一架次，不可中途召回。
15、进一步地，所述任务线路配置有巡逻顺序，在执行某一架次任务时，当巡检任务中存在多条同类线路时，无人机设备先依杆塔标号顺序完成一条线路的架次任务，再转移到下一条任务线路。
16、进一步地，所述无人机端配置有电力监测模块，电力监测模块用于监测无人机设备的电力裕度，所述电力裕度根据无人机设备的机动状态参数、天气参数、电池状态参数计算获得，当电力裕度低于预设的裕度阈值时，无人机设备中断任务，立即回巢；
17、当巡检任务线路不在目标蜂巢的直接服务范围之内，无人机设备可以在蜂巢之间直接转移以进行电力补给；如果中转蜂巢已被占据，可以借助蜂巢旁的临时起降点进行换电操作。
18、与现有技术相比本方案的有益效果是：
19、1、根据航线任务自动生成子航线，通过聚类优化的手段进行航线重组，并根据架次数据进行航班架次分配，避免架次冲突，实现了对无人机集群作业航线与路径的高效、安全的优化。
20、2、无人机设备能够根据巡检任务进行自主巡检，当巡检结果异常时，对应的航班架次取消，服务器端重新配置航线任务，有效提高了无人机集群作业的安全性。
21、3、对巡检任务配置有优先级，优先级高的任务更早地执行，当紧急任务出现时，紧急任务以最高优先级插入到列表首段，此时，该巡检任务的任务线路一定范围内的所有无人机结束当前架次，再重新输入任务列表、参数，调用算法并得到新架次表，提高了无人机集群作业高效性和安全性。
22、4、电力监测模块能够监测无人机设备的电力裕度，当电力裕度低于预设的裕度阈值时，无人机设备中断任务，立即回巢，提高了无人机集群作业的安全性。
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1.一种无人机集群作业航线与路径优化方法，其特征在于：
2.根据权利要求1所述的一种无人机集群作业航线与路径优化方法，其特征在于：所述巡检任务关联有任务线路，每一巡检任务对应一条任务线路、一条线路的一部分或多条线路；
3.根据权利要求2所述的一种无人机集群作业航线与路径优化方法，其特征在于：所述巡检任务包括精细化巡检和廊道巡检，所述精细化巡检对应杆塔的细致拍摄检查；所述廊道巡检对应一条任务线路上的所有电网要素，包括塔与塔之间的输电线路情况。
4.根据权利要求2所述的一种无人机集群作业航线与路径优化方法，其特征在于：所述无人机端根据巡检任务配置无人机设备出巡模式，所述无人机设备出巡架次模式包括单机-单次执行模式，单机-多次执行模式，以及多机协同执行模式。
5.根据权利要求2所述的一种无人机集群作业航线与路径优化方法，其特征在于：所述巡检任务配置有优先级，优先级高的任务更早地执行；
6.根据权利要求5所述的一种无人机集群作业航线与路径优化方法，其特征在于：当出现某一无人机设备失去通信或损毁的情况时，无人机群先完成正在执行的架
7.根据权利要求2所述的一种无人机集群作业航线与路径优化方法，其特征在于：所述无人机设备分别位于不同的蜂巢中，且不同蜂巢中的无人机依照架次协同完成任务，无人机一旦起飞，必须完成当前架次后才能返回机巢执行下一架次，不可中途召回。
8.根据权利要求2所述的一种无人机集群作业航线与路径优化方法，其特征在于：所述任务线路配置有巡逻顺序，在执行某一架次任务时，当巡检任务中存在多条同类线路时，无人机设备先依杆塔标号顺序完成一条线路的架次任务，再转移到下一条任务线路。
9.根据权利要求1所述的一种无人机集群作业航线与路径优化方法，其特征在于：所述无人机端配置有电力监测模块，电力监测模块用于监测无人机设备的电力裕度，所述电力裕度根据无人机设备的机动状态参数、天气参数、电池状态参数计算获得，当电力裕度低于预设的裕度阈值时，无人机设备中断任务，立即回巢；
...【技术特征摘要】
1.一种无人机集群作业航线与路径优化方法，其特征在于：
2.根据权利要求1所述的一种无人机集群作业航线与路径优化方法，其特征在于：所述巡检任务关联有任务线路，每一巡检任务对应一条任务线路、一条线路的一部分或多条线路；
3.根据权利要求2所述的一种无人机集群作业航线与路径优化方法，其特征在于：所述巡检任务包括精细化巡检和廊道巡检，所述精细化巡检对应杆塔的细致拍摄检查；所述廊道巡检对应一条任务线路上的所有电网要素，包括塔与塔之间的输电线路情况。
4.根据权利要求2所述的一种无人机集群作业航线与路径优化方法，其特征在于：所述无人机端根据巡检任务配置无人机设备出巡模式，所述无人机设备出巡架次模式包括单机-单次执行模式，单机-多次执行模式，以及多机协同执行模式。
5.根据权利要求2所述的一种无人机集群作业航线与路径优化方法，其特征在于：所述巡检任务配置有优先级，优先级高的任务更早地执行；
6.根据权利要求5所述的一种无人机集群作业航线与路径优化方法，其特征在于：当出现某一无人机设备失去通信或损毁...
【专利技术属性】
技术研发人员：胡谦，郑志祥，邓益民，徐凤乾，梁路，李盛兴，
申请(专利权)人：国网浙江省电力有限公司衢州供电公司，
类型：发明
国别省市：
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