[发明专利]一种飞机表面损伤三维视觉检测的多无人机路径规划方法在审

专利信息
申请号: 202310674082.7 申请日: 2023-06-08
公开(公告)号: CN116540777A 公开(公告)日: 2023-08-04
发明(设计)人: 白建坤;何艳斌 申请(专利权)人: 广州民航职业技术学院
主分类号: G05D1/10 分类号: G05D1/10
代理公司: 北京盛询知识产权代理有限公司 11901 代理人: 李茜茜
地址: 510403 广*** 国省代码: 广东;44
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摘要:
搜索关键词: 一种 飞机 表面 损伤 三维 视觉 检测 无人机 路径 规划 方法
【权利要求书】:

1.一种飞机表面损伤三维视觉检测的多无人机路径规划方法,其特征在于,包括:

对飞机表面进行三维遍历空间覆盖,获得无人机的检查路径;

通过改进的热方程驱动面积覆盖算法设计势场,基于所述势场和所述检查路径确定无人机的相机方向,生成距离场;

根据所述距离场指导无人机生成多无人机的飞行轨迹,基于所述飞行轨迹完成飞机表面损伤的三维视觉检测。

2.根据权利要求1所述的飞机表面损伤三维视觉检测的多无人机路径规划方法,其特征在于,对飞机表面进行三维遍历空间覆盖的过程包括,

通过用于结构检查的现有参考模型输出获得无人机轨迹的连续动作,根据所述连续动作生成飞机表面的覆盖路径;

其中,所述无人机轨迹的连续动作被定义为瞬时动作和轨迹的卷积;

所述无人机轨迹的连续动作表达式为:

定义所述瞬时动作的表达式为:

其中Φ是覆盖动作强度,σ是标准偏差,ri(t)=||x-yi(t)||是域X中位置到代理位置y的距离,覆盖动作强度通过瞬时作用函数的性质来解释。

3.根据权利要求2所述的飞机表面损伤三维视觉检测的多无人机路径规划方法,其特征在于,根据所述连续动作生成飞机表面的覆盖路径的过程包括,

基于空间覆盖算法生成给定密度探索域的代理轨迹,根据预设的目标密度μ0(x),以及无人机的访问区域和访问频率,获得确定剩余密度μ在时间t的覆盖范围ρ;根据所述覆盖范围ρ指导无人机完成剩余未覆盖范围的飞行路径;

公式表达式为:

μ(x,t)=μ0(x)·exp(-ρ(x,t))

目标密度μ0(x)被归一化以满足fΩμ0(x)dx=1。

4.根据权利要求2所述的飞机表面损伤三维视觉检测的多无人机路径规划方法,其特征在于,通过改进的热方程驱动面积覆盖算法设计势场的过程包括,

k·Δψ(x.t)-ψ(x,t)+μ(x,t)=0

Neumann边界条件应用于整个边界:

其中,n是向外指向法线的边界,参数k表示导热系数,ψ为势,Δψ为拉普拉斯算子。

5.根据权利要求4所述的飞机表面损伤三维视觉检测的多无人机路径规划方法,其特征在于,势ψ的单位梯度表达式为:

6.根据权利要求1所述的飞机表面损伤三维视觉检测的多无人机路径规划方法,其特征在于,生成距离场的过程包括,

基于Neumann边界条件,势ψ的梯度固有地阻止代理接近域边界,通过碰撞冲突避免机制防止无人机在三维域边界的冲突。

7.根据权利要求6所述的飞机表面损伤三维视觉检测的多无人机路径规划方法,其特征在于,通过碰撞冲突避免机制防止无人机在三维域边界的冲突的过程包括,

在每个时间步骤检查碰撞的可能性,对于第i个代理,通过测量与索引j的所有其他代理距离d(i,j)=|yj-yi|,i≠j,其中d(i,i)=∞,以及从代理到域边界的最小距离db(yi);如果所有测量距离d(yi)=min(db(yi),d(i,1),...,d(i,n))的最小值低于最初规定的阈值2∈,冲突避免机制介入并校正代理的方向向量;

其中,为了确保无人机的轮廓不与障碍物碰撞,安全距离设置为大于无人机中心的最大尺寸M加上无人机在一个时间步长内可以到达的距离,并且安全距离参数∈>υiΔt+M。

8.根据权利要求6所述的飞机表面损伤三维视觉检测的多无人机路径规划方法,其特征在于,

所述多无人机的飞行轨迹的表达式为:

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