[发明专利]一种基于立体网格的输电线路无人机巡检路径生成方法

说明书

一种基于立体网格的输电线路无人机巡检路径生成方法，步骤1，确定输入的源数据类型，包括三维空间地理信息和输电线路模型数据，包括正射影像、数字高程模型、倾斜摄影测量模型数据，以及设计线路的GIM模型；步骤2，对输入的源数据进行空间坐标系转换；步骤3，构建输电线路通道三维立体网格：将统一坐标系后的各数据经过运算转换到三维立体网格，生成三维网格数据集；步骤4，根据不同地物的属性编码，对网格进行赋值；步骤5，根据输电线路等级，设置输电线路电子围栏，根据拍摄点和安全距离计算出的一个由若干个格网组成的近似空间曲面S，通过这个近似空间曲面来计算最优路径。本发明通过三维网格快速求解立体空间下的最优巡检路径。

技术领域

本发明属于输电线路巡检运维领域和空间地理信息技术交叉领域，尤其涉及一种基于立体网格的输电线路无人机巡检路径生成方法。

背景技术

电力在民生和经济发展中占有重要地位，居民生活和经济发展时时刻刻离不开电力能源。输电线路的安全运行对电力系统的安全和可靠性有着直接的影响，输电线路巡检是保证输电线路安全运行的重要手段。随着无人机技术的发展普及，无人机输电线路巡检逐步替代传统的人工巡检，同时随着输电线路的建设加快，无人机自主巡检逐步提上日常，来缓解巡检压力。无人机自主巡检的前提是巡检路径的优化规划。

无人机巡检路径优化，是指在对输电线路巡检任务包括任务类别、隐患等级、距离长短等参数进行分析，通过对路径的寻优，在满足巡检任务的前提下获得相对较高的工作效率。近年来，相关专业的学者也进行了大量的研究，比如利用粒子群算法PS0，遗传算法(GA)，蚁群算法(ACO)等巡检路径进行优化。

虽然各种人工智能优化算法在求解输电线路巡检路径优化问题方面取得了一定进展，但仍然存在一定的不足之处：如这些人工智能算法主要依赖二维地理信息数据进行路径寻优。然而输电线路是处于三维立体空间的实物，目前的方法大多没有针对三维空间进行路径优化。因此，针对输电线路无人机巡检路径优化问题，尤其考虑到随着空间信息技术的发展，三维地理信息获取的手段多样化，输电线路设计建造的三维数字化发展现状，设计一种基于立体空间的路径寻生成新方法有着迫切的现实需求。

发明内容

发明要解决的技术问题是：如何提供一种快速、准确的无人机巡检路径计算方法，提供一种基于立体网格的输电线路无人机巡检路径生成方法。

本发明的技术方案具体为：

一种基于立体网格的输电线路无人机巡检路径生成方法，包括如下步骤：

步骤1，确定输入的源数据类型，包括三维空间地理信息和输电线路模型数据，包括正射影像S1、数字高程模型S2、倾斜摄影测量模型数据S3，以及设计线路的GIM模型S4；

步骤2，对输入的源数据进行空间坐标系转换，统一源数据空间坐标参数；将正射影像S1、数字高程模型S2、倾斜摄影测量模型数据S3，以及设计线路GIM模型S4的空间坐标系统一转换到空间直角坐标系；

步骤3，构建输电线路通道三维立体网格：将统一坐标系后的各数据经过运算转换到三维立体网格，生成三维网格数据集；

步骤4，根据不同地物的属性编码，对网格进行赋值；将源数据集Sf与与三维网格数据集模型数据集Sca求交运算，将三维地理信息数据及输电线路GIM模型数据装载入三维网格集中；

步骤5，根据输电线路等级，设置输电线路电子围栏，即无人机距离杆塔和导线的安全距离，根据输电线路安全运行距离生成由网格编码组成的空间缓冲区，根据拍摄点和安全距离计算出的一个由若干个格网组成的近似空间曲面S，通过这个近似空间曲面来计算最优路径。

步骤2的转换过程如下：首先进行空间坐标系的统一，将包括输电线路通道垂直摄影、倾斜摄影模型，激光雷达数据、输电线三维设计GIM模型数据中涉及的大地坐标系，高斯投影坐标系统一到空间直角坐标系ECEF中，生成转换后的源数据集Sf。