[发明专利]一种低空巡检飞行三维路径优化方法

权利要求书

1.一种低空巡检飞行三维路径优化方法，其特征在于，包括：

步骤S1，获取飞行器的起点和终点，以及每条高压线路的起点和终点；

步骤S2，基于遗传算法确定遗传种群数量，采用生成随机路径的方法初始化遗传种群，得到飞行路径；

所述步骤S2中，确定遗传种群数量具体是指：根据需要巡检的高压线路的条数，计算遗传种群数量n：

其中，N为高压线路条数；

步骤S3，采用随机数发生器选取部分飞行路径进行高压线路交叉操作，获取交叉种群；

步骤S4，用交叉种群中的飞行路径替换遗传种群中适应度较低的飞行路径；

步骤S5，除去遗传种群中适应度最高的飞行路径以及交叉种群替换掉的飞行路径得到剩余飞行路径，针对剩余飞行路径进行高压线路倒序和高压线路交换的变异操作；

步骤S6，重复交叉操作以及变异操作，直到达到终止条件。

2.如权利要求1所述的低空巡检飞行三维路径优化方法，其特征在于，所述步骤S1中，所述起点和终点采用经纬高的方式表示。

3.如权利要求2所述的低空巡检飞行三维路径优化方法，其特征在于，所述步骤S2中，采用生成随机路径的方法初始化遗传种群的过程为：飞行路径起点和终点为飞行器的起点和终点，先随机选择一条高压线路放入飞行路径，并作为需要巡检的第1条高压线路，再从剩余未选择的高压线路中随机选择一条高压线路放入飞行路径，并作为需要巡检的第2条高压线路，以此类推，直到第N条高压线路选择完毕。

4.如权利要求3所述的低空巡检飞行三维路径优化方法，其特征在于，在获得n条飞行路径后对飞行路径进行排序：

算每条飞行路径的适应度，所述适应度为每条飞行路径总距离的倒数；

根据适应度从大到小，对飞行路径进行重新排序；

计算n条飞行路径的适应度总和，用每条飞行路径的适应度除以适应度总和，得到每条飞行路径的选取概率，并依据排序计算每条飞行路径的累加概率。

5.如权利要求4所述的低空巡检飞行三维路径优化方法，其特征在于，所述步骤S3包括以下过程：

步骤S31，使用标准均匀分布随机数发生器，当随机数大于等于排序中前一条飞行路径的累加概率且小于本条飞行路径的累加概率，则选取本条飞行路径作为父代路径；步骤S32，重复步骤S31，在遗传种群中选取两条父代路径a和b；步骤S33，将父代路径a中的高压线路X和父代路径b中的高压线路Y做交换，同时父代路径a中的高压线路Y和父代路径b中的高压线路X做交换，其中X、Y∈[1,N]，产生两条子代路径；步骤S34，将产生的两条子代路径加入交叉种群，并判断交叉种群中的飞行路径数量是否大于等于预设的交叉种群大小，如果是则进人步骤S4，如果不是则重复步骤S31-S34。

6.如权利要求5所述的低空巡检飞行三维路径优化方法，其特征在于，所述交叉种群大小为：0.5倍的遗传种群数量，再进行四舍五入取整。

7.如权利要求5所述的低空巡检飞行三维路径优化方法，其特征在于，所述步骤S5中，所述针对剩余飞行路径进行高压线路倒序和高压线路交换的变异操作的过程为：

步骤S51，使用标准均匀分布随机数发生器，当随机数小于预设值时，则随机选择飞行路径中的一条高压线路，交换高压线路起点和终点，再使用标准均匀分布随机数发生器，则随机选择飞行路径中的两条高压线路X和Y，交换高压线路X的起点和高压线路Y的起点，交换高压线路X的终点和高压线路Y的终点；步骤S52，重复步骤S51直到剩余飞行路径全部完成变异。

8.如权利要求1-7中任一项所述的低空巡检飞行三维路径优化方法，其特征在于，所述步骤S6中，所述终止条件为：遗传种群的最大适应度连续20次保持不变。

9.如权利要求1-7中任一项所述的低空巡检飞行三维路径优化方法，其特征在于，所述步骤S6中，所述终止条件为：交叉操作以及变异操作的重复次数达到1000次以上。