基于改进势场法和B样条曲线的无人直升机电力巡线航路规划
2012-08-29李文进高洪雨韩晓萍
山东理工大学学报(自然科学版) 2012年4期
关键词:区域
李文进,高洪雨,韩晓萍
(1.国网技术学院,山东 泰安 271000;2.山东大学 电气工程学院,山东 济南 250061)
我国电力无人直升机巡线时,利用装载检测设备的直升机对高压输电线路上的发热故障隐患和外部缺陷进行检测,以提高巡线的工作效率.由于巡线任务多在植被茂盛的山林地区进行,树闪故障成为限制无人直升机巡线广泛应用的最大限制因素.为了实现巡线过程中的有效避障,直升机的航路规划显得尤为重要.当选择规避策略时,三维空间规划可简化为水平航路规划.根据具体使用环境和要求不同,已提出梯度法、遗传算法(GA)、模拟退火算法(SA)、蚁群算法(AS)、人工势场法[1]等多种方法,其中人工势场法是一种虚拟力法,具有反应速度快、计算量小和实时性等优点[2],其快捷的环境描述形式在实时避障和平滑轨迹控制等方面得到广泛应用.
人工势场法由Khatib于1986年提出,它是对运动环境的一种抽象描述,其基本思想是构造由目标点引力和障碍物的斥力共同作用的人工势场,搜索势函数梯度下降的方向来寻找无碰撞路径[3].考虑到传统的人工势场没有对规划路线的评价指标以及容易出现局部极小等自身缺陷[4],本文对其进一步优化,并采用圆域B样条曲线和改进人工势场相结合的航路规划方法.根据构造的势场函数特点,沿等势线方向进行路径搜索,在避免局部极小值问题的同时,引导直升机快速绕过障碍物后继续向目标点飞行.实验结……
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