电子与信息学报2024,Vol.46Issue(5) :1958-1967.DOI:10.11999/JEIT231199

多无人机输电线路巡检联合轨迹设计方法

Joint Multi-UAV Trajectory Design for Power Line Inspection

高云飞 胡钰林 刘鸣柳 黄雨茜 孙鹏
电子与信息学报2024,Vol.46Issue(5) :1958-1967.DOI:10.11999/JEIT231199

多无人机输电线路巡检联合轨迹设计方法

Joint Multi-UAV Trajectory Design for Power Line Inspection

高云飞 1胡钰林 1刘鸣柳 2黄雨茜 1孙鹏3
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作者信息

  • 1. 武汉大学电子信息学院 武汉 430072
  • 2. 国网湖北省电力有限公司电力科学研究院 武汉 430077
  • 3. 昆山杜克大学 昆山 215316
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摘要

无人机(UAV)技术在输电线路自动巡检的应用中具有重要的意义和广阔的应用空间.考虑到无人机的续航能力受限,无人机需要在电量耗尽前从机巢飞往指定巡检区域,完成输电塔杆的巡检,再安全返回机巢.为此,针对大范围输电线路巡检场景,该文以最小化巡检时间为优化目标,提出一种支持大范围输电线路多无人机巡检方法.具体而言,首先通过k-means++算法合理分配无人机巡检任务,再在巡检电池能量的约束下基于改进的模拟退火算法优化无人机巡检轨迹来提升巡检效率.最后,基于模拟真实环境中塔杆的分布数据,对所提出的无人机任务分配和轨迹设计算法进行仿真分析.仿真结果验证了所提算法通过多无人机巡检任务分配和轨迹设计可显著减少总的巡检时间.

Abstract

Unmanned Aerial Vehicles(UAV)technology holds significant importance and offers extensive potential for application in the field of inspection.Taking into account the limited endurance of the UAV,it needs to fly from the nest to the designated inspection area,complete the inspection of the transmission tower,and then return to the nest safely before the battery is exhausted.For large-scale inspection scenarios,a multi-UAV inspection method is proposed to minimize the inspection time.In detail,the k-means++algorithm is used to optimize task allocation of the UAVs and the modified simulated annealing algorithm is utilized to optimize the inspection trajectory to improve the inspection efficiency.Finally,based on the tower pole distribution data from a simulated real-world environment,the proposed algorithm is employed to assign tasks of the UAVs and design trajectories.The simulation results confirm that the proposed algorithm can significantly reduce the total inspection time through multi-UAV task allocation and trajectory design.

关键词

无人机巡检/轨迹设计/巡检任务分配

Key words

UAV inspection/Trajectory design/Inspection task allocation

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基金项目

国家自然科学基金(62101389)

国家电网湖北省电力公司科技项目(52153223000D)

武汉大学-昆山杜克大学联合科研平台种子基金(WHUDKUZZJJ202201)

出版年

2024
电子与信息学报
中国科学院电子学研究所 国家自然科学基金委员会信息科学部

电子与信息学报

CSTPCDCSCD北大核心
影响因子:1.302
ISSN:1009-5896
参考文献量19
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