[发明专利]一种高速公路警用无人机停机坪选址方法

说明书

本发明公开了一种高速公路警用无人机停机坪选址方法，包括正常巡检用无人机停机坪选址、非连通路线的备用无人机停机坪选址、连通路线的备用无人机停机坪选址几个过程。同时本发明还公开了一种高速公路警用备用无人机调度方法，分为非连通路线的调度方法和连通路线的调度方法。本发明利用单目标线性优化数学模型来计算无人机停机坪布设间距及数量的方法，合理布设无人机停机坪并布设一定数量的备用无人机，当无人机出现故障后，备用无人机启动，并对无人机群进行调度。

技术领域

本发明涉及无人机技术领域，具体是一种高速公路警用无人机停机坪选址方法。

背景技术

保持高速公路的畅通、安全，实时获取路面交通状态是一项十分重要的工作。若安插大量警力进行巡检工作，不仅人力成本高，可能会造成一定程度的人力资源浪费，并且巡检存在执勤人员的安全问题。此外花费时间较长，巡检范围受路线限制。现代警用无人机具有高空作业能力，能够远距离、快速的完成作业指令，巡检过程不受地面交通的限制，能够全方位、实时、精确的监测地面的交通状态。如果使用无人机代替人工巡逻，不仅可以大大减少出警巡逻次数，而且可以在很大程度上提高巡逻的效率。使用无人机数十分钟巡视的时间，可以达到多个单位警力几小时的巡视效果。无人机自动巡检需要布设一定数量的无人机停机坪为无人机充电，并且合理的布设位置可以提高无人机巡检效率。

目前，关于无人机巡检方面的研究已经有很多，其中针对道路巡检的研究已经可以使用多个无人机对道路自动巡检，但当无人机群中某台无人机出现故障时，系统无法自动调度无人机保证巡检任务正常进行。

发明内容

本发明的目的是提供一种高速公路警用无人机停机坪选址方法，以实现无人机群中部分无人机出现故障后，无人机群仍然能按正常工况对道路进行全面巡检。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：

一种高速公路警用无人机停机坪选址方法，包括以下过程：

步骤(1)、正常巡检用无人机停机坪选址：

无人机停机坪为固定式的供无人机完成起飞、降落、充电、待命等任务的地面设备。无人机停机坪主要由无线充电模块和无线通信模块构成。无线通信模块可以用来与无人机和控制中心进行数据传输，并以此接收无人机的电量信息判断是否需要对无人机充电。无人机停机坪放置在地面并与电源连通，配有无线充电模块，当无人机降落在停机坪时能够为无人机进行充电。

无人机停机坪能有充足的供电保障，能够高效、快速的为无人机充电补给，从而提高巡检效率。对无人机停机坪的布设位置计算时，需要将对巡检区域的路网进行划分，然后按照路段计算无人机停机坪布设间距，无人机停机坪个数等参数。首先将所需巡检区域的路网进行划分，所述路网由节点和路段组成，将需要巡检区域的道路交叉口标记为节点，提取路网中所有节点组成集合N＝{N₁,N₂,…,N_m}。每两个相邻节点之间的可连通道路即为一个路段，提取路网中所有路段组成集合D＝{D₁,D₂,…,D_m}。按路段计算无人机停机坪的布设位置，设所计算路段正常情况下巡检无人机个数为n，则需布设n+1个无人机停机坪。采用单目标线性优化的方法确定无人机停机坪布设间距、无人机停机坪个数，过程如下：

(1.1)、无人机执行巡检任务时，希望路段无人机群总巡检时间最短，切巡检后能够快速充电，在最短的时间内完成充电，并待命。故计算无人机停机坪布设数量及间距时，以无人机总巡检时间及充电时间最短目标设置目标函数：

mint＝t_x+t_c (1)，