【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及無人機，具體為一種巡檢無人機飛行控制管理方法。
技術介紹
1、無人機技術的快速發展及應用需求的增長，無人機已成為現代巡檢領域的重要工具，廣泛應用于電力巡檢、石油管道監測、農林業管理、城市安防及應急救援等場景。無人機憑借高機動性、覆蓋范圍廣、操作靈活、運行成本低等優勢，能在復雜環境下高效執行巡檢任務，解決傳統巡檢方法存在的人力成本高、效率低、覆蓋范圍有限等問題。而巡檢任務的復雜程度不斷提升，無人機在飛行控制管理方法方面會存在問題，亟須進一步改進與優化，以適應多樣化的任務需求。
2、現有無人機飛行控制管理方法的問題如下：
3、現有技術中的無人機主要依賴預設固定航線進行飛行路徑規劃，路徑規劃方式較為簡單，通常無法適應實際巡檢環境中的動態變化。此外，路徑規劃過程缺乏對飛行能耗的優化設計，容易導致路徑冗余，嚴重影響無人機的續航能力、任務執行效率和飛行安全性。
4、在無人機執行巡檢任務的過程中，電池電量不足、硬件系統故障或飛行路徑偏離等異常情況時有發生。而現有技術在電量狀態監測、硬件健康評估和異常狀態響應方面較為滯后，未能實現對無人機健康狀態的實時監測與故障預測。一旦電池電量接近閾值或飛控硬件出現故障，現有系統無法快速觸發應急響應機制，此外，缺乏自動化的任務接管機制使得系統容錯性較低，故障無人機的任務無法被高效接管，降低任務完成率。
5、在巡檢任務中，使用多架無人機協同執行任務是提升任務效率的關鍵手段。而現有的多無人機任務調度方法存在區域劃分、任務分配缺乏動態調整等問題。此外，若
6、無人機在巡檢任務中需要采集高清圖像、紅外數據及環境信息，但現有技術中，數據處理多依賴回傳地面站進行離線處理，導致數據傳輸過程中存在延遲，無法實現實時異常檢測與數據分析。同時，傳統的數據處理方法多依賴人工篩查與分析，缺乏智能化的自動檢測手段，識別效率較低，檢測結果的準確性無法保證。
7、因此，本領域技術人員提供一種巡檢無人機飛行控制管理方法，以解決上述提出的問題。
技術實現思路
1、針對現有技術的不足，本專利技術提供一種巡檢無人機飛行控制管理方法，以解決上述
技術介紹
中提出的問題。
2、為實現以上目的，本專利技術通過以下技術方案予以實現：一種巡檢無人機飛行控制管理方法，包括：
3、步驟1、無人機通過激光雷達獲取環境三維點云數據，通過rgb攝像頭和深度相機捕獲地形視覺信息，通過gps和慣性測量單元獲取無人機的實時位置和姿態信息，后將采集的數據進行融合處理，構建空間柵格地圖，將該柵格地圖作為路徑規劃的輸入數據；
4、步驟2、利用三維環境感知與建模得到的柵格地圖作為輸入，確定無人機的起點、目標點和飛行約束條件，通過路徑規劃生成無人機的初始飛行航線，實時監測無人機飛行過程中障礙物和動態環境的變化，將檢測到的動態環境變化信息疊加到柵格地圖中，根據疊加后的更新地圖重新調整航線，以獲取優化后的飛行路徑；
5、步驟3、基于航線規劃與動態優化生成的飛行路徑，實時監測無人機在執行路徑飛行過程中各項狀態數據，將電池電量計算為電池剩余容量與總容量的比值，將監測到的飛控硬件狀態信息用于判斷是否存在硬件異常，將飛行姿態數據用于確定無人機是否偏離航線；
6、步驟4、在飛行狀態監測的基礎上，根據無人機的電池電量狀態、飛控硬件狀態和飛行姿態信息的監測結果，判斷是否需要執行應急處理，若電池電量低預設閾值則調整航線返回充電站進行充電，若飛控硬件出現異常則記錄異常信息且停止任務，若無人機偏離航線則根據航線規劃與動態優化的路徑對飛行進行修正；
7、步驟5、若無人機執行自主應急響應時，觸發任務調度與協同接管過程，通過基于任務區域的劃分方法，將無人機未完成的任務區域分配給鄰近的無人機，結合無人機的參數動態調整任務分配；
8、步驟6、無人機在任務執行過程中通過搭載的傳感器采集巡檢區域的圖像和環境數據，在任務調度與協同接管時接管無人機接續采集未完成區域的數據，采集的數據在無人機端通過邊緣計算模塊進行初步處理，處理后的數據包括異常區域的檢測結果及無人機巡檢覆蓋范圍的相關信息，后將處理后的數據傳回地面站用于巡檢報告的生成。
9、優選的，所述步驟1中構建的空間柵格地圖通過以下方法生成：
10、基于激光雷達的三維點云數據，對三維點云數據進行柵格化處理，將環境分解為體素單元，生成三維柵格地圖g：
11、，
12、其中，是柵格單元狀態，1表示被障礙物占據，0表示為空閑；
13、是柵格單元的索引坐標。
14、優選的，所述步驟2中生成的初始飛行航線利用實時更新的柵格地圖進行動態優化，飛行路徑根據柵格地圖中的占用狀態更新規劃；
15、所述步驟3中的電池電量通過以下公式計算：
16、，
17、其中，是電池剩余容量百分比，電池剩余容量，是電池總容量。
18、優選的，所述步驟3中的飛控硬件狀態通過以下系統狀態方程進行預測：
19、，
20、其中，是當前系統狀態，是系統狀態轉移矩陣，是控制輸入向量，是輸入矩陣，是系統噪聲，是系統在時間時的狀態向量。
21、優選的，所述步驟4中對無人機偏離航線的修正是動態更新的飛行路徑提供參考，修正包括調整無人機姿態、飛行速度及方向；
22、所述步驟5中的任務區域劃分基于voronoi分割算法，區域劃分公式為：
23、，
24、其中，是分配給無人機的任務區域，是任務區域內的任意點，是點到無人機的歐式距離，和是中的特殊點，
25、表示點到無人機的歐式距離。
26、優選的，所述任務接管的過程中結合無人機的任務優先級進行動態調整，任務優先級通過以下公式計算：
27、，
28、其中，是任務優先級，是任務預計完成時間，是任務緊急性，和是權重參數；
29、所述步驟6中的數據采集包括高清圖像、紅外數據及環境參數信息，采集的數據通過邊緣計算設備進行實時預處理，數據的預處理包括壓縮、異常檢測及特征提取。
30、優選的，所述步驟6中對巡檢異常的檢測使用深度學習算法，目標檢測結果通過以下公式表示：
31、，
32、其中，是目標檢測結果，是輸入圖像，是深度學習網絡的參數，表示yolo算法的前向預測函數。
33、優選的，所述步驟2中無人機生成的優化飛行航線以路徑總能耗最小為目標，能耗計算公式為：
34、，
35、其中，為飛行路徑總能耗，為無人機懸停功率，為無人機前進功率，為飛行總時間。
36、優選的，所述步驟3中的飛行姿態監測包括無人機的俯仰角、滾轉角和偏航角，姿態計算公式為：
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1.一種巡檢無人機飛行控制管理方法，其特征在于，包括：
2.根據權利要求1所述的一種巡檢無人機飛行控制管理方法，其特征在于，所述步驟1中構建的空間柵格地圖通過以下方法生成：
3.根據權利要求1所述的一種巡檢無人機飛行控制管理方法，其特征在于，所述步驟2中生成的初始飛行航線利用實時更新的柵格地圖進行動態優化，飛行路徑根據柵格地圖中的占用狀態更新規劃；
4.根據權利要求1所述的一種巡檢無人機飛行控制管理方法，其特征在于，所述步驟3中的飛控硬件狀態通過以下系統狀態方程進行預測：
5.根據權利要求1所述的一種巡檢無人機飛行控制管理方法，其特征在于，所述步驟4中對無人機偏離航線的修正是動態更新的飛行路徑提供參考，修正包括調整無人機姿態、飛行速度及方向；
6.根據權利要求1所述的一種巡檢無人機飛行控制管理方法，其特征在于，所述任務接管的過程中結合無人機的任務優先級進行動態調整，任務優先級通過以下公式計算：
7.根據權利要求1所述的一種巡檢無人機飛行控制管理方法，其特征在于，所述步驟6中對巡檢異常的檢測使用深度學習算法，目
8.根據權利要求1所述的一種巡檢無人機飛行控制管理方法，其特征在于，所述步驟2中無人機生成的優化飛行航線以路徑總能耗最小為目標，能耗計算公式為：
9.根據權利要求8所述的一種巡檢無人機飛行控制管理方法，其特征在于，所述步驟3中的飛行姿態監測包括無人機的俯仰角、滾轉角和偏航角，姿態計算公式為：
10.根據權利要求1所述的一種巡檢無人機飛行控制管理方法，其特征在于，所述步驟6中無人機采集的圖像數據在進行邊緣計算預處理時，目標檢測置信度?通過以下公式計算：
...【技術特征摘要】
1.一種巡檢無人機飛行控制管理方法，其特征在于，包括：
2.根據權利要求1所述的一種巡檢無人機飛行控制管理方法，其特征在于，所述步驟1中構建的空間柵格地圖通過以下方法生成：
3.根據權利要求1所述的一種巡檢無人機飛行控制管理方法，其特征在于，所述步驟2中生成的初始飛行航線利用實時更新的柵格地圖進行動態優化，飛行路徑根據柵格地圖中的占用狀態更新規劃；
4.根據權利要求1所述的一種巡檢無人機飛行控制管理方法，其特征在于，所述步驟3中的飛控硬件狀態通過以下系統狀態方程進行預測：
5.根據權利要求1所述的一種巡檢無人機飛行控制管理方法，其特征在于，所述步驟4中對無人機偏離航線的修正是動態更新的飛行路徑提供參考，修正包括調整無人機姿態、飛行速度及方向；
6.根據權利要求1所述的一種巡檢無人機飛行控制...
【專利技術屬性】
技術研發人員：蘭海波，
申請(專利權)人：北京歷正飛控科技有限公司，
類型：發明
國別省市：
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