【技術實現(xiàn)步驟摘要】
本申請涉及無人機航跡規(guī)劃方法，尤其涉及一種基于雙層柵格化地圖模型的多無人機協(xié)同航跡規(guī)劃方法。
技術介紹
1、本部分的陳述僅僅是提供了與本申請相關的
技術介紹
信息，不必然構成在先技術。
2、在電力審計領域，無人機可以快速覆蓋大面積的輸電線路和電力設施，能捕捉審計需要的實時圖像，已經(jīng)成為一種重要的手段來收集視頻數(shù)據(jù)。但是：對于一些架空設備如架空輸電線，無人機在上方只能拍攝到其上方的圖像，當判斷其下方的情況例如有無結冰時還需要拍攝其下方的圖像，如果采用一架無人機往往需要復雜的航跡測量規(guī)劃，無人機的航跡路徑不可控因素較多、控制邏輯復雜；從另一個角度來講，通過無人機進行電力審計的時候，無人機的航跡路徑相對比較簡單，只需要拍攝電力設施上方或者上下方的圖像即可，不需要太復雜的航跡規(guī)劃，如果采用現(xiàn)有的航跡規(guī)劃方法成本也比較高。
3、鑒于此，有必要提供一種基于雙層柵格化地圖模型的多無人機協(xié)同航跡規(guī)劃方法，以解決上述技術問題。
技術實現(xiàn)思路
1、基于此，針對上述技術問題，本申請?zhí)峁┮环N基于雙層柵格化地圖模型的多無人機協(xié)同航跡規(guī)劃方法。
2、本申請解決現(xiàn)有技術存在的問題所采用的技術方案是：
3、本申請?zhí)岢隽艘环N基于雙層柵格化地圖模型的多無人機協(xié)同航跡規(guī)劃方法，包括以下步驟：
4、步驟一：確定第一高度h1，以第一高度h1所在水平面為底層柵格平面，以底層柵格平面為xoy平面建立空間直角坐標系；
5、其中：第一高度h1位于第一待巡檢目標以及
6、步驟二：確定第二高度h2，以第二高度h2所在水平面為頂層柵格平面，建立雙層柵格化地圖模型；獲取所有待巡檢目標的目標點集合p；根據(jù)目標點集合p確定頂層柵格平面上第一領航無人機的領航航跡；
7、其中：領航航跡和第二高度h2滿足以下條件：
8、將領航航跡由頂層柵格平面垂直向下投影到底層柵格平面形成領航投影航跡時，領航投影航跡滿足：
9、目標點集合p是以領航投影航跡上所有點為圓心、以為半徑的所有圓形區(qū)域組成的集合的真子集；；
10、其中：為第一領航無人機上垂直向下掃描攝像頭的視場角；為第一領航無人機與第二領航無人機之間的最大可靠通訊距離；
11、步驟三：以領航航跡為領航路徑，構建基于雙層柵格化地圖的以第一領航無人機為領航者、第二領航無人機為跟隨者的領航者-跟隨者模型。
12、優(yōu)選地，還包括步驟四：構建第二領航無人機航跡代價函數(shù)。
13、優(yōu)選地，所述構建基于雙層柵格化地圖的以第一領航無人機為領航者、第二領航無人機為跟隨者的領航者-跟隨者模型的方法包括以下步驟：
14、步驟一：
15、定義第二領航無人機運動狀態(tài)更新表達式：
16、
17、其中：
18、為第二領航無人機在時刻的速度；
19、為第二領航無人機在時刻行駛方向與軸的夾角；
20、為系統(tǒng)機制運行一個步長所用的時間；和分別為第二領航無人機時刻向速度分量和向速度分量；
21、為第二領航無人機在時刻所在的坐標點位置；
22、為第二領航無人機在時刻經(jīng)過時間后到達的下一個坐標點位置；
23、為第二領航無人機在時刻與時刻兩點所在位置之間的距離；
24、步驟二：構建第二領航無人機與第一領航無人機異構編隊運動模型：
25、設定第一領航無人機的速度大小為固定值；
26、為第一領航無人機在時刻所在位置垂直向下投影到底層柵格平面形成的坐標點位置；
27、為第一領航無人機在時刻經(jīng)過時間后的到達位置垂直向下投影到底層柵格平面形成的坐標點位置；
28、則：
29、時刻第一領航無人機與第二領航無人機的直線距離：
30、
31、與經(jīng)過時間后第一領航無人機與第二領航無人機的直線距離：
32、
33、兩者滿足：
34、＜且＜；
35、步驟三：針對雙層柵格化地圖模型的底層柵格平面，分別對障礙區(qū)域與非障礙區(qū)域賦予1、0變量，構建第二領航無人機航跡控制函數(shù)：
36、
37、其中：
38、是第二領航無人機在時間時的控制輸入向量；
39、是第一領航無人機影響力系數(shù)；
40、表示第一領航無人機在時間時由所在位置垂直向下投影到底層柵格平面坐標點的位置向量；
41、表示第二領航無人機在時間時的位置向量；
42、表示第一領航無人機在時間時由所在位置垂直向下投影到底層柵格平面的坐標點和第二領航無人機之間的位置差向量，表示第二領航無人機需要向第一領航無人機投影到底層柵格平面的坐標點移動的方向和距離；
43、是障礙區(qū)域?qū)Φ诙I航無人機的影響系數(shù)，表示障礙區(qū)域?qū)Φ诙I航無人機的影響力大小；
44、表示第個障礙區(qū)域在時間時相對于第二領航無人機的位置向量；
45、表示障礙區(qū)域與第二領航無人機之間的位置差向量；
46、表示障礙區(qū)域的數(shù)量；
47、是速度衰減系數(shù)；
48、表示第二領航無人機在時間時的速度向量。
49、優(yōu)選地，所述構建基于雙層柵格化地圖的以第一領航無人機為領航者、第二領航無人機為跟隨者的領航者-跟隨者模型的方法還包括：
50、步驟四：通過x-plane無人機仿真平臺進行仿真實驗，確定最佳的、和的值。
51、優(yōu)選地，所述航跡代價函數(shù)包括航跡長度函數(shù)、航跡平滑函數(shù)和航跡安全函數(shù),其中：
52、
53、
54、
55、
56、式中：
57、為航跡長度，為第個航跡節(jié)點，為總航跡節(jié)點，是航跡段與航跡段之間的夾角；是航跡點與最近障礙物之間的距離；是航跡長度的權重，是?平滑性的權重，是航跡安全性的權重。
58、優(yōu)選地，所述第二領航無人機上固定安裝有垂直向上掃描攝像頭。
59、優(yōu)選地，所述第一待巡檢目標包括但不限于上方無遮擋體高空安裝的配電箱、絕緣子、戶外變壓器、通信終端；
60、所述第二待巡檢目標包括但不限于上方設有遮擋體的絕緣子、遙信遙測設備、戶外變壓器。
61、優(yōu)選地，所述第一領航無人機和第二領航無人機上均安裝有gps定位導航系統(tǒng)和無線通訊模塊；第一領航無人機和第二領航無人機均與后臺服務器無線通訊連接；第一領航無人機和第二領航無人機無線通訊連接。
62、優(yōu)選地，所述雙層柵格化地圖模型的柵格尺寸滿足：
63、
64、
65、其中：
66、和分別本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術保護點】
1.基于雙層柵格化地圖模型的多無人機協(xié)同航跡規(guī)劃方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據(jù)權利要求1所述的基于雙層柵格化地圖模型的多無人機協(xié)同航跡規(guī)劃方法，其特征在于：
3.根據(jù)權利要求1所述的基于雙層柵格化地圖模型的多無人機協(xié)同航跡規(guī)劃方法，其特征在于：
4.根據(jù)權利要求3所述的基于雙層柵格化地圖模型的多無人機協(xié)同航跡規(guī)劃方法，其特征在于：
5.根據(jù)權利要求2所述的基于雙層柵格化地圖模型的多無人機協(xié)同航跡規(guī)劃方法，其特征在于：
6.根據(jù)權利要求1所述的基于雙層柵格化地圖模型的多無人機協(xié)同航跡規(guī)劃方法，其特征在于：
7.根據(jù)權利要求1所述的基于雙層柵格化地圖模型的多無人機協(xié)同航跡規(guī)劃方法，其特征在于：
8.根據(jù)權利要求1所述的基于雙層柵格化地圖模型的多無人機協(xié)同航跡規(guī)劃方法，其特征在于：
9.根據(jù)權利要求3所述的基于雙層柵格化地圖模型的多無人機協(xié)同航跡規(guī)劃方法，其特征在于：
10.根據(jù)權利要求1所述的基于雙層柵格化地圖模型的多無人機協(xié)同航跡規(guī)劃方法，其特征在于：
【技術特征摘要】
1.基于雙層柵格化地圖模型的多無人機協(xié)同航跡規(guī)劃方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據(jù)權利要求1所述的基于雙層柵格化地圖模型的多無人機協(xié)同航跡規(guī)劃方法，其特征在于：
3.根據(jù)權利要求1所述的基于雙層柵格化地圖模型的多無人機協(xié)同航跡規(guī)劃方法，其特征在于：
4.根據(jù)權利要求3所述的基于雙層柵格化地圖模型的多無人機協(xié)同航跡規(guī)劃方法，其特征在于：
5.根據(jù)權利要求2所述的基于雙層柵格化地圖模型的多無人機協(xié)同航跡規(guī)劃方法，其特征在于：
【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：丁鵬程，
申請(專利權)人：國網(wǎng)山東省電力公司東營供電公司，
類型：發(fā)明
國別省市：
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