面向電網(wǎng)巡線和森林火情檢測(cè)的無(wú)人機(jī)路徑規(guī)劃算法研究.pdf

1、隨著科技的進(jìn)步，無(wú)人機(jī)不再僅限于軍事用途，也在民用領(lǐng)域開始了新的探索，尤其在輸電網(wǎng)巡檢和森林火情監(jiān)測(cè)方面得到了廣泛的應(yīng)用。無(wú)人機(jī)巡檢路線的優(yōu)劣直接影響總體巡檢效率的高低，不同的巡檢任務(wù)適合不同機(jī)型的無(wú)人機(jī)進(jìn)行巡檢，而且對(duì)巡檢路線規(guī)劃的要求也不同。本文以無(wú)人機(jī)巡檢路徑為研究對(duì)象，做了以下研究工作：
　?。?）針對(duì)目前風(fēng)靡一時(shí)的四旋翼無(wú)人機(jī)介紹了其飛行原理，并建立數(shù)學(xué)模型。在室內(nèi)QBALL無(wú)人機(jī)平臺(tái)上設(shè)計(jì)飛行控制器，實(shí)現(xiàn)固定軌跡的自動(dòng)

2、飛行。同時(shí)，在室外采用GPS定位儀結(jié)合Pixhawk開源飛控搭建無(wú)人機(jī)飛行平臺(tái)，集彩色相機(jī)和5.8G高清圖傳于一體，實(shí)現(xiàn)室外飛行巡檢任務(wù)。
　　（2）根據(jù)電網(wǎng)巡檢內(nèi)容不同分為桿塔監(jiān)測(cè)和線路廊道監(jiān)測(cè)。首先，針對(duì)桿塔監(jiān)測(cè)的特點(diǎn)，應(yīng)用多旋翼無(wú)人機(jī)進(jìn)行拍攝巡檢，并結(jié)合安全距離和相機(jī)參數(shù)，分別釆用遺傳算法和蟻群算法設(shè)計(jì)合理的巡檢路徑，對(duì)拍攝點(diǎn)和路徑進(jìn)行優(yōu)化。然后，根據(jù)線路廊道監(jiān)測(cè)的任務(wù)要求，應(yīng)用固定翼無(wú)人機(jī)進(jìn)行長(zhǎng)距離巡檢，并依據(jù)輸電廊道為路

3、徑，桿塔為節(jié)點(diǎn)分段巡檢，釆用對(duì)稱緩和曲線對(duì)其路徑進(jìn)行軌跡平滑處理。由仿真結(jié)果表明，優(yōu)化后的路徑可以使無(wú)人機(jī)安全、高效地進(jìn)行巡檢。
　?。?）根據(jù)森林所處的地理環(huán)境不同，分為平原森林監(jiān)測(cè)和山地森林監(jiān)測(cè)兩種情況。且由于其面積大、距離長(zhǎng)的巡檢要求，采用固定翼無(wú)人機(jī)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。首先，針對(duì)平原森林監(jiān)測(cè)時(shí)，無(wú)人機(jī)無(wú)需頻繁變化高度的情況，建立無(wú)人機(jī)巡檢路徑規(guī)劃的數(shù)學(xué)模型和目標(biāo)函數(shù)，采用極坐標(biāo)編碼方式解決最大路徑偏轉(zhuǎn)角、最小步長(zhǎng)以及最大路徑節(jié)點(diǎn)數(shù)的