[发明专利]一种低空巡检飞行三维路径优化方法

说明书

本发明公开了一种低空巡检飞行三维路径优化方法。包括：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；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；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；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；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；重复交叉操作以及变异操作，直到达到终止条件。该方案采用了较少的内存资源和计算资源，实现飞行器对多条高压线路进行巡检的路径规划。

技术领域

本发明涉及飞行路径技术领域，特别是一种低空巡检飞行三维路径优化方法。

背景技术

直升机进行电力巡检时，需要对飞行路径进行规划，传统的方法采用穷举法，寻找所有的飞行路径，进行遍历算法，但是这样的遍历算法耗时耗力；而且当高压线路数量超过10条时，存在消耗内存资源过大的问题，一般计算机无法执行计算。因此，提出一种基于启发式算法的飞行路径规划方法，在消耗较少的计算资源和内存资源的情况下，计算出相对较短的飞行路径。目前，大多数用于飞行路径规划的方法，只能求解出直升机经过多个指定杆塔的飞行路径，而不能求解出直升机经过多个指定高压线路的飞行路径。本发明就是研究求解多条高压线路电力巡检飞行路径的方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：为了得到针对多条高压线路电力巡检飞行路径的方法，提供了一种低空巡检飞行三维路径优化方法。

本发明采用的技术方案如下：一种低空巡检飞行三维路径优化方法，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；

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。

进一步的，所述步骤S1中，所述起点和终点采用经纬高的方式表示。

进一步的，所述步骤S2中，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遗传种群数量，为N为高压线路条数。

进一步的，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。

进一步的，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。

进一步的，所述步骤S3包括以下过程：