本申請涉及路徑規(guī)劃，具體涉及一種基于gis的城市道路巡檢路徑規(guī)劃方法。

背景技術(shù)：

1、目前，通常采用無人機(jī)對其城市道路進(jìn)行巡檢，且基于gis（geographicinformation?system）數(shù)據(jù)庫中的道路信息對無人機(jī)巡檢的路徑進(jìn)行規(guī)劃，同時(shí)用于采集道路信息，輔助城市道巡檢，便于觀察和掌握城市道路信息。

2、現(xiàn)有采用無人機(jī)進(jìn)行城市道路巡檢時(shí)，需要根據(jù)相關(guān)規(guī)定限制無人機(jī)的飛行高度以及禁飛區(qū)域，在此基礎(chǔ)上設(shè)置起點(diǎn)到目標(biāo)點(diǎn)的坐標(biāo)信息，利用路徑規(guī)劃算法獲取城市道路巡檢路徑。其中，gis數(shù)據(jù)庫能夠提供大量的空間信息和坐標(biāo)信息。而在利用a星算法確定城市道路巡檢路徑時(shí)，通常只考慮起點(diǎn)與目標(biāo)點(diǎn)之間的距離代價(jià)，但是由于無人機(jī)在飛行過程中需要根據(jù)周圍建筑物、障礙物等物體的高度動(dòng)態(tài)調(diào)整飛行高度，使得巡檢時(shí)道路成像的分辨率發(fā)生變化，造成巡檢圖像模糊，容易導(dǎo)致城市道路巡檢時(shí)出現(xiàn)誤檢問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的不足，本申請?zhí)峁┮环N基于gis的城市道路巡檢路徑規(guī)劃方法，該方法基于a星算法計(jì)算，計(jì)算起點(diǎn)與當(dāng)前格柵之間的實(shí)際代價(jià)時(shí)引入了無人機(jī)經(jīng)每個(gè)格柵中心點(diǎn)上方采集道路圖像的位置質(zhì)量，將無人機(jī)在每個(gè)格柵中心點(diǎn)上方飛行的高度作為規(guī)劃巡檢路徑的因素，使得規(guī)劃的巡檢路徑更為精準(zhǔn)，能夠使無人機(jī)沿著規(guī)劃好的路徑巡檢采集的道路圖像信息更清晰，從而提升了巡檢質(zhì)量。

2、本申請的目的是提供一種基于gis的城市道路巡檢路徑規(guī)劃方法，包括以下步驟：

3、利用gis數(shù)據(jù)庫獲取城市中各條道路信息，并進(jìn)行格柵化處理；

4、基于無人機(jī)巡檢時(shí)的道路成像邊緣與道路實(shí)際邊緣的重合情況確定無人機(jī)在每條道路上方飛行的標(biāo)準(zhǔn)高度值；

5、基于在每條道路上每個(gè)柵格中心點(diǎn)進(jìn)行道路巡檢時(shí)的巡檢準(zhǔn)確度的評估結(jié)果，得到每條道路上每個(gè)柵格中心點(diǎn)的巡檢位置誤差；

6、基于起點(diǎn)到每個(gè)柵格中心點(diǎn)之間的所有柵格中心點(diǎn)的巡檢位置誤差獲取無人機(jī)從起點(diǎn)到柵格中心點(diǎn)的總代價(jià)；

7、利用a星算法基于每個(gè)柵格中心點(diǎn)的總代價(jià)獲取無人機(jī)進(jìn)行城市道路巡檢時(shí)的最優(yōu)巡檢路徑。

8、在一實(shí)施例中，所述標(biāo)準(zhǔn)高度值的獲取方法為：

9、將無人機(jī)在每條道路上巡檢時(shí)道路圖像中的邊緣線與道路的實(shí)際邊緣重合時(shí)無人機(jī)的飛行高度為每條道路的標(biāo)準(zhǔn)高度值。

10、在一實(shí)施例中，所述每條道路上每個(gè)柵格的巡檢位置誤差的獲取方法為：

11、確定每個(gè)柵格與每個(gè)柵格所在道路中軸線之間的距離；

12、計(jì)算無人機(jī)在每條道路上每個(gè)柵格上飛行的實(shí)際高度值與無人機(jī)在每條道路上的標(biāo)準(zhǔn)高度值之間差值的絕對值；

13、將所述絕對值與所述距離的乘積作為每條道路上每個(gè)柵格中心點(diǎn)的巡檢位置誤差。

14、在一實(shí)施例中，所述無人機(jī)從起點(diǎn)到柵格中心點(diǎn)的總代價(jià)的確定方法為：

15、基于起點(diǎn)到每個(gè)柵格之間所有柵格中心點(diǎn)的巡檢位置誤差確定每個(gè)柵格中心點(diǎn)的誤差特征值；基于所述誤差特征值，結(jié)合每個(gè)柵格中心點(diǎn)的巡檢位置誤差，起點(diǎn)的巡檢位置誤差確定每個(gè)柵格中心點(diǎn)的實(shí)際代價(jià)；

16、基于起點(diǎn)到每個(gè)柵格的預(yù)計(jì)代價(jià)與每個(gè)柵格中心點(diǎn)的實(shí)際代價(jià)確定起點(diǎn)到每個(gè)柵格的總代價(jià)。

17、在一實(shí)施例中，所述每個(gè)柵格中心點(diǎn)的誤差特征值的確定方式為：

18、對于任意一條道路上的每個(gè)柵格，按照與起點(diǎn)之間歐式距離由小到大的順序，將起點(diǎn)到每個(gè)柵格之間所有柵格中心點(diǎn)的巡檢位置誤差排列得到每個(gè)柵格中心點(diǎn)的特征序列；

19、利用數(shù)據(jù)擬合的方式獲取所述特征序列中所有元素?cái)M合斜率的均值作為每個(gè)柵格中心點(diǎn)的誤差特征值。

20、在一實(shí)施例中，所述每個(gè)柵格中心點(diǎn)的實(shí)際代價(jià)的確定方式為：

21、計(jì)算每個(gè)柵格中心點(diǎn)的巡檢位置誤差與起點(diǎn)的巡檢位置誤差之間的差值；將所述差值在指數(shù)函數(shù)中的映射結(jié)果與每個(gè)柵格中心點(diǎn)的誤差特征值在指數(shù)函數(shù)中的映射結(jié)果的乘積作為每個(gè)柵格中心點(diǎn)的實(shí)際代價(jià)。

22、在一實(shí)施例中，所述起點(diǎn)到每個(gè)柵格的總代價(jià)的確定方式為：

23、計(jì)算起點(diǎn)與每個(gè)柵格中心點(diǎn)之間的歐式距離與每個(gè)柵格中心點(diǎn)的實(shí)際代價(jià)的乘積，將所述乘積與每個(gè)柵格中心點(diǎn)的預(yù)計(jì)代價(jià)之和作為起點(diǎn)到每個(gè)柵格的總代價(jià)。

24、在一實(shí)施例中，所述無人機(jī)在每條道路上每個(gè)柵格上飛行的實(shí)際高度值的獲取方法為：

25、如果不考慮道路的海拔，無人機(jī)在每個(gè)格柵上方飛行時(shí)的實(shí)際高度值是根據(jù)無人機(jī)上gps模塊所獲取的高度值；

26、如果考慮道路的海拔，則將gps模塊獲取的高度值減去道路的海拔的差值作為無人機(jī)的實(shí)際高度值。

27、在一實(shí)施例中，所述最優(yōu)巡檢路徑的獲取方法為：

28、確定待規(guī)劃路徑的起點(diǎn)；

29、定義兩個(gè)隊(duì)列openlist和closelist，openlist存儲(chǔ)待探索的柵格，closelist存儲(chǔ)已經(jīng)探索過的柵格；

30、利用a星算法基于總代價(jià)v的計(jì)算方式對兩個(gè)隊(duì)列openlist和closelist中的柵格進(jìn)行循環(huán)更新，直到openlist中存在終點(diǎn)，或者openlist為空，停止搜索；

31、基于搜索過程中確定的父節(jié)點(diǎn)，從終點(diǎn)開始按照父節(jié)點(diǎn)指針逆向回溯，直至回溯到起點(diǎn)，即可得到最優(yōu)巡檢路徑。

32、在一實(shí)施例中，所述待規(guī)劃路徑的起點(diǎn)的巡檢位置誤差初始化為0。

33、本申請的有益效果是：本申請?zhí)峁┑囊环N基于gis的城市道路巡檢路徑規(guī)劃方法，首先對城市巡檢道路進(jìn)行格柵化處理，以便于后續(xù)規(guī)劃的無人機(jī)飛行路徑中各個(gè)飛行位置的精度足夠高，避免產(chǎn)生定位偏差；其次，在基于無人機(jī)在每條道路上進(jìn)行巡檢時(shí)道路成像誤差的分析確定每條道路的標(biāo)準(zhǔn)飛行高度，將飛行高度的變化造成的巡檢誤差作為后續(xù)計(jì)算總代價(jià)的一種影響因素，依次提高選擇柵格時(shí)的準(zhǔn)確率；之后，基于起點(diǎn)與每個(gè)柵格中心點(diǎn)之間的無人機(jī)經(jīng)過其余柵格時(shí)巡檢誤差的變化特征，評估起始點(diǎn)到第i條道路第j個(gè)柵格中心點(diǎn)的過程中巡檢誤差的整體水平，得到每個(gè)柵格中心點(diǎn)的實(shí)際代價(jià)；通過優(yōu)化a星算法中總代價(jià)的計(jì)算方式，引入了無人機(jī)經(jīng)每個(gè)格柵中心點(diǎn)上方采集道路圖像的位置質(zhì)量以及飛行的高度作為規(guī)劃巡檢路徑的影響因素，使得規(guī)劃的巡檢路徑更為精準(zhǔn)，能夠使無人機(jī)沿著規(guī)劃好的路徑巡檢采集的道路圖像信息更清晰，從而提升巡檢質(zhì)量。

技術(shù)特征：

1.一種基于gis的城市道路巡檢路徑規(guī)劃方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于gis的城市道路巡檢路徑規(guī)劃方法，其特征在于，所述標(biāo)準(zhǔn)高度值的獲取方法為：

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于gis的城市道路巡檢路徑規(guī)劃方法，其特征在于，所述每條道路上每個(gè)柵格的巡檢位置誤差的獲取方法為：

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于gis的城市道路巡檢路徑規(guī)劃方法，其特征在于，所述每個(gè)柵格中心點(diǎn)的誤差特征值的確定方式為：

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于gis的城市道路巡檢路徑規(guī)劃方法，其特征在于，所述每個(gè)柵格中心點(diǎn)的實(shí)際代價(jià)的確定方式為：

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于gis的城市道路巡檢路徑規(guī)劃方法，其特征在于，所述起點(diǎn)到每個(gè)柵格的總代價(jià)的確定方式為：

7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于gis的城市道路巡檢路徑規(guī)劃方法，其特征在于，所述無人機(jī)在每條道路上每個(gè)柵格上飛行的實(shí)際高度值的獲取方法為：

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于gis的城市道路巡檢路徑規(guī)劃方法，其特征在于，所述最優(yōu)巡檢路徑的獲取方法為：

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種基于gis的城市道路巡檢路徑規(guī)劃方法，其特征在于，所述待規(guī)劃路徑的起點(diǎn)的巡檢位置誤差初始化為0。

技術(shù)總結(jié)
本申請公開了一種基于GIS的城市道路巡檢路徑規(guī)劃方法，屬于路徑規(guī)劃技術(shù)領(lǐng)域；包括以下步驟：利用GIS數(shù)據(jù)庫獲取城市中各條道路信息，并進(jìn)行格柵化處理；基于無人機(jī)巡檢時(shí)的道路成像邊緣與道路實(shí)際邊緣的重合情況確定每條道路的標(biāo)準(zhǔn)高度值；基于在每個(gè)柵格中心點(diǎn)進(jìn)行巡檢時(shí)的巡檢準(zhǔn)確度的評估結(jié)果得到每個(gè)柵格中心點(diǎn)的巡檢位置誤差；基于起點(diǎn)到每個(gè)柵格中心點(diǎn)之間的所有柵格中心點(diǎn)的巡檢位置誤差獲取無人機(jī)從起點(diǎn)到柵格中心點(diǎn)的總代價(jià)；利用A星算法基于總代價(jià)獲取巡檢時(shí)的最優(yōu)巡檢路徑。本申請將飛行高度與成像質(zhì)量作為規(guī)劃路徑的影響因素，使得規(guī)劃的巡檢路徑更為精準(zhǔn)，降低漏檢概率，提高巡檢結(jié)果的準(zhǔn)確率。

技術(shù)研發(fā)人員：李文娜,劉權(quán),陳榮敏,谷友海,劉翔瑀
受保護(hù)的技術(shù)使用者：大連千璽網(wǎng)絡(luò)科技有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/4/24