本發(fā)明涉及無人機路徑規(guī)劃，具體涉及一種路徑規(guī)劃方法、裝置、計算機設備及存儲介質(zhì)。

背景技術(shù)：

1、路徑規(guī)劃的核心算法就是最短路徑算法，是計算機科學與地理信息科學等領(lǐng)域研究的熱點。最短路徑算法有很多，包括圖論基本方法、啟發(fā)式搜索方法、動態(tài)規(guī)劃方法、神經(jīng)網(wǎng)絡方法等。傳統(tǒng)的最短路徑算法主要有floyd算法、矩陣算法和dijkstra算法等，floyd算法用于計算網(wǎng)絡中每一對頂點之間的最短路徑；矩陣算法主要用于計算網(wǎng)絡中每一對頂點之間的最短路徑,并且可以同時求出次短路徑；dijkstra算法用于計算一個源節(jié)點到所有其他節(jié)點的最短代價路徑。

2、與傳統(tǒng)優(yōu)化算法中遇到障礙最少、路徑最短的優(yōu)化方式不同，在高速橋梁巡檢等應用場景中的路徑規(guī)劃不但要求解最短路徑，且需要能夠保證任務完成率的最短路，因此現(xiàn)有的路徑規(guī)劃算法無法達到橋梁巡檢的要求。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、有鑒于此，本發(fā)明提供了一種路徑規(guī)劃方法、裝置、計算機設備及存儲介質(zhì)，以解決傳統(tǒng)的無人機路徑規(guī)劃算法無法適用于橋梁巡檢應用場景的問題。

2、第一方面，本發(fā)明提供了一種路徑規(guī)劃方法，方法應用于橋梁巡檢，方法包括：

3、獲取路徑規(guī)劃空間；路徑規(guī)劃空間由若干節(jié)點組成；節(jié)點分為若干橋柱節(jié)點和若干非橋柱節(jié)點；節(jié)點中包括起點節(jié)點以及終點節(jié)點；

4、將起點節(jié)點添加至目標路徑集合，將路徑規(guī)劃空間中不屬于目標路徑集合的其余節(jié)點添加至候選節(jié)點集合中；

5、計算候選節(jié)點集合中各節(jié)點的代價值；代價值是基于目標路徑集合中橋柱節(jié)點數(shù)量、路徑規(guī)劃空間中的橋柱節(jié)點的總數(shù)量以及候選集合中各節(jié)點到起點節(jié)點的路徑長度確定的；

6、將代價值最小的節(jié)點依次添加至目標路徑集合，直至代價值最小的節(jié)點為終點節(jié)點或所述候選節(jié)點集合為空；每當候選節(jié)點集合變動時，重新計算所述候選節(jié)點集合中各節(jié)點的代價值；

7、按照添加順序依次輸出目標路徑集合中的各節(jié)點，得到目標路徑。

8、本發(fā)明實施例提供的路徑規(guī)劃方法，以能夠檢測到更多橋柱為標準，充分考慮橋梁巡檢任務完成率，通過定義引入代價函數(shù)計算路徑節(jié)點的代價值，提高巡檢率、任務完成率的基礎上為無人機生成規(guī)劃路徑，有效解決高速橋梁巡檢規(guī)劃問題。

9、在一種可選的實施方式中，計算候選節(jié)點集合中各節(jié)點的代價值，包括：

10、計算累計代價值；累計代價值是基于目標路徑集合中橋柱節(jié)點數(shù)量、路徑規(guī)劃空間中的橋柱節(jié)點的總數(shù)量以及候選集合中各節(jié)點到起點節(jié)點的路徑長度確定的；

11、計算啟發(fā)式代價值；啟發(fā)式代價值是基于節(jié)點類型以及所述候選集合中各節(jié)點到終點節(jié)點的路徑長度確定的；

12、將累計代價值與啟發(fā)式代價值的和作為代價值。

13、本發(fā)明實施例提供的路徑規(guī)劃方法，通過定義節(jié)點的累積代價值以及啟發(fā)式代價值以計算得出所述代價值，一方面，考慮了從起點到當前節(jié)點的路徑長度以及已經(jīng)檢測過的橋柱數(shù)量，以反映路徑的效率和已完成任務情況；另一方面，啟發(fā)式代價值考慮了節(jié)點類型是否為橋柱以及到終點的估計路徑長度，有助于引導節(jié)點搜索方向，使路徑規(guī)劃更加符合實際需求。

14、在一種可選的實施方式中，候選集合中的任一節(jié)點n的累計代價值的計算方式為：

15、

16、其中，g(n)為節(jié)點n的累計代價值；nall為路徑規(guī)劃空間中的橋柱節(jié)點的總數(shù)量；nobs(n)為目標路徑集合中橋柱節(jié)點數(shù)量；d(n)為節(jié)點n到起點節(jié)點的路徑長度。

17、本發(fā)明實施例提供的路徑規(guī)劃方法，由于累計代價值中包含了已檢測橋柱數(shù)量的因素，能夠使算法在選擇路徑時傾向于經(jīng)過更多的橋柱，換句話說，當路徑中經(jīng)過的橋柱數(shù)量增加時，累計代價值會相應減小，從而使得這些路徑在算法搜索過程中更具競爭力。因此，該計算方式有助于提升高速橋梁巡檢中的無人機巡檢率和任務完成率。

18、在一種可選的實施方式中，候選集合中的任一節(jié)點n的啟發(fā)式代價值的計算方式為：

19、

20、其中，覆蓋指數(shù)有益障礙權(quán)值py(n)＝eobs(n)；若節(jié)點n是橋柱，則obs(n)＝1，否則，obs(n)＝0；dgoal(n)是節(jié)點n到終點節(jié)點的估計路徑長度。

21、本發(fā)明實施例提供的路徑規(guī)劃方法，通過引入了覆蓋指數(shù)和有益障礙權(quán)值，共同決定了節(jié)點n的啟發(fā)式代價值，使得算法在搜索過程中能夠更傾向于選擇那些能夠帶來更多橋柱檢測機會的節(jié)點，從而引導搜索方向，使得最終生成的路徑能夠覆蓋更多的橋柱，提高巡檢率。

22、在一種可選的實施方式中，將代價值最小的節(jié)點依次添加至目標路徑集合，直至代價值最小的節(jié)點為終點節(jié)點或所述候選節(jié)點集合為空，包括：

23、篩選路徑規(guī)劃空間中與代價值最小的節(jié)點的距離在預設范圍內(nèi)的節(jié)點組成預備節(jié)點集合；

24、篩選出預備節(jié)點集合與候選節(jié)點集合交集部分的交集節(jié)點；

25、將交集節(jié)點的代價值更新為更新代價值；更新代價值是基于代價值最小的節(jié)點的代價值確定的。

26、本發(fā)明實施例提供的路徑規(guī)劃方法，預備節(jié)點集合與候選節(jié)點集合的交集部分包含了那些既在代價值最小的節(jié)點的附近，又尚未被添加到目標路徑集合中的節(jié)點。通過篩選這些與代價值最小的節(jié)點距離在預設范圍內(nèi)的節(jié)點組成預備節(jié)點集合，可以減少需要計算的節(jié)點總數(shù)量，對這些相對接近的節(jié)點賦予新的代價值作為潛在的下一步路徑選擇，從而降低了計算復雜度和時間成本。

27、在一種可選的實施方式中，任一交集節(jié)點m的更新代價值的計算方式為：

28、g(m)＝g(n)+cmn

29、其中g(shù)(m)為任一交集節(jié)點m的更新代價值；cmn＝nmndmn，其中nmn是所述交集節(jié)點m與節(jié)點a之間經(jīng)過的，且屬于候選節(jié)點集合的橋柱節(jié)點的數(shù)量；節(jié)點a是累計代價值最小的節(jié)點；dmn是交集節(jié)點m與節(jié)點a之間的路徑長度。

30、本發(fā)明實施例提供的路徑規(guī)劃方法，通過綜合考慮代價值最小的節(jié)點a的代價值g(a)、交集節(jié)點m與a之間經(jīng)過的且屬于候選節(jié)點集合的橋柱節(jié)點數(shù)量，即有益障礙的數(shù)量，引入有益障礙的數(shù)量作為更新代價值的一個因素，能夠更快速地識別出那些能夠覆蓋更多橋柱的路徑選項，有助于減少算法在搜索空間中的盲目性，提高路徑規(guī)劃的效率。

31、在一種可選的實施方式中，路徑長度是基于歐式距離或者曼哈頓距離計算方式計算得到的。

32、本發(fā)明實施例提供的路徑規(guī)劃方法，通過歐式距離考慮的是兩點在二維或三維空間中的直線距離，或通過曼哈頓距離考慮最短路徑長度，這兩種距離計算方法都易于在算法中實現(xiàn)和優(yōu)化，也適用于本發(fā)明算法的應用場景。

33、第二方面，本發(fā)明提供了一種路徑規(guī)劃裝置，裝置包括：

34、獲取模塊，用于獲取路徑規(guī)劃空間；路徑規(guī)劃空間由若干節(jié)點組成；節(jié)點分為若干橋柱節(jié)點和若干非橋柱節(jié)點；節(jié)點中包括起點節(jié)點以及終點節(jié)點；

35、添加模塊，用于將起點節(jié)點添加至目標路徑集合，將路徑規(guī)劃空間中不屬于目標路徑集合的其余節(jié)點添加至候選節(jié)點集合中；

36、計算模塊，用于計算候選節(jié)點集合中各節(jié)點的代價值；代價值是基于目標路徑集合中橋柱節(jié)點數(shù)量、路徑規(guī)劃空間中的橋柱節(jié)點的總數(shù)量以及候選集合中各節(jié)點到起點節(jié)點的路徑長度確定的；

37、更新模塊，用于將代價值最小的節(jié)點依次添加至所述目標路徑集合，直至代價值最小的節(jié)點為終點節(jié)點或所述候選節(jié)點集合為空；每當候選節(jié)點集合變動時，重新計算候選節(jié)點集合中各節(jié)點的代價值；

38、輸出模塊，用于按照添加順序依次輸出目標路徑集合中的各節(jié)點，得到目標路徑。

39、第三方面，本發(fā)明提供了一種計算機設備，包括：存儲器和處理器，存儲器和處理器之間互相通信連接，存儲器中存儲有計算機指令，處理器通過執(zhí)行計算機指令，從而執(zhí)行上述第一方面或其對應的任一實施方式的路徑規(guī)劃方法。

40、第四方面，本發(fā)明提供了一種計算機可讀存儲介質(zhì)，該計算機可讀存儲介質(zhì)上存儲有計算機指令，計算機指令用于使計算機執(zhí)行上述第一方面或其對應的任一實施方式的路徑規(guī)劃方法。