本發(fā)明屬于無人機巢控制，具體涉及一種無人機巢遠程控制方法及系統(tǒng)。

背景技術：

1、無人機巢是指為無人機提供存儲、充電、維護、調(diào)度等服務的設施，類似于傳統(tǒng)意義上的機巢或機庫。它通常包括以下幾個部分：

2、無人機存放區(qū)：為無人機提供安全穩(wěn)定的存放環(huán)境，避免受到外界因素的干擾和損害。

3、充電設施：為無人機提供充電服務，保證無人機在需要時能夠及時起飛。

4、維護和修理區(qū)：為無人機提供日常的維護和修理服務，確保無人機的飛行安全和性能穩(wěn)定。

5、調(diào)度中心：負責對無人機進行實時監(jiān)控和調(diào)度，包括起飛、飛行、降落等各個階段。

6、數(shù)據(jù)處理和存儲區(qū)：用于處理和存儲無人機在飛行過程中收集的數(shù)據(jù)，為后續(xù)的數(shù)據(jù)分析和應用提供支持。

7、無人機巢一般應用于需要大量無人機進行任務執(zhí)行的場合，例如：利用無人機對電網(wǎng)線路進行巡檢，通過在電網(wǎng)的巡檢路線上部署無人機巢，以使無人機能夠?qū)Ωh的線路進行巡檢，無人機巡檢具有較高的作業(yè)效率，能在惡劣環(huán)境下工作。

8、而由于無人機巢的機位有限，而無人機的耗電速度會受到環(huán)境溫度、高度以及風速等因素的影響，會導致滿電量的無人機的續(xù)航時長在不同環(huán)境各不相同。

9、目前，對無人機以及無人機巢的控制，通常是在無人機的電量達到充電閾值后，以控制無人機飛行到最近的無人機巢進行充電，該方式未考慮無人機巢的機位容量，而導致部分無人機巢的入巢的無人機超過機位總數(shù)，無人機存在等待充電的情況，進而影響整體的巡檢效率。

技術實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是提供一種無人機巢遠程控制方法及系統(tǒng)，用以解決現(xiàn)有技術未考慮無人機巢的機位容量，而導致部分無人機巢的入巢的無人機超過機位總數(shù)，無人機存在等待充電的情況，進而影響整體的巡檢效率的問題。

2、為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術方案：

3、第一方面，本發(fā)明提供了一種無人機巢遠程控制方法，所述方法包括：

4、獲取在巡檢區(qū)內(nèi)的各無人機的剩余電量和實時位置；其中，巡檢區(qū)內(nèi)部署有若干無人機巢，每個無人機巢部署有至少一個機位，巡檢區(qū)內(nèi)的各無人機預分配有巡檢任務；

5、獲取各無人機巢的每個機位的狀態(tài)，所述每個機位的狀態(tài)包括：空閑狀態(tài)或占用狀態(tài)；

6、基于各無人機的剩余電量與實時位置、各無人機巢的每個機位的狀態(tài)與機巢位置以及巡檢任務，構(gòu)建充電調(diào)度函數(shù)；

7、基于充電調(diào)度函數(shù)生成無人機的調(diào)度指令和充電指令；

8、將調(diào)度指令發(fā)送至需要充電的無人機，將充電指令發(fā)送至存在空閑狀態(tài)的機位的無人機巢；需要充電的無人機基于調(diào)度指令飛行至具有空閑狀態(tài)的機位的無人機巢，所述無人機巢基于充電指令對入巢后的無人機進行充電。

9、優(yōu)選地，所述巡檢任務包括：多條巡檢線路和每條巡檢線路上的多個巡檢地點；

10、基于各無人機的剩余電量與實時位置、各無人機巢的每個機位的狀態(tài)與機巢位置以及巡檢任務，構(gòu)建充電調(diào)度函數(shù)，包括：

11、基于各無人機的巡檢路線，確定各無人機的巡檢用時函數(shù)；

12、基于各無人機的實時位置、各無人機巢的機巢位置和下一巡檢地點的位置，確定各無人機的充電往返用時函數(shù)；

13、基于各無人機的剩余電量，確定各無人機充電至預設電量的充電時長函數(shù)；

14、基于各無人機的剩余電量和各無人機巢的每個機位的狀態(tài)，確定約束條件；

15、基于巡檢用時函數(shù)、充電往返用時函數(shù)、充電時長函數(shù)和約束條件，構(gòu)建充電調(diào)度函數(shù)。

16、優(yōu)選地，所述充電調(diào)度函數(shù)t的表達式為：

17、t＝min(tc+tr+tp)；

18、式中，tc為充電時長函數(shù)，tr為巡檢用時函數(shù)，tp為充電往返用時函數(shù)，min()為最小值函數(shù)。

19、優(yōu)選地，所述約束條件包括：在巡檢過程中的剩余電量約束、充電起點約束、無人機巢的機位約束和巡檢完成時剩余電量約束。

20、優(yōu)選地，所述充電時長函數(shù)tc的表達式為：

21、

22、式中，l0,i為無人機第i次充電到達無人機巢時的剩余電量，l為無人機在充電過程中的當前電量，lg為無人機在充電過程中的充電效率曲線拐點對應的電量，lmax為無人機的最大充電電量，k1為第一充電效率，k2為第二充電效率，m為充電總次數(shù)，其中，k1＞k2。

23、優(yōu)選地，所述充電往返用時函數(shù)tp的表達式為：

24、

25、式中，為第i次充電時無人機駛離巡檢路線的第j個巡檢地點與第n個無人機巢之間的距離，為第i次充電完成后無人機駛離第n個無人機巢與巡檢路線的第j+1個巡檢地點之間的距離，v0為無人機的飛行平均速度。

26、優(yōu)選地，所述巡檢用時函數(shù)tr的表達式為：

27、

28、式中，z為巡檢線路上的巡檢地點的總數(shù)，dz,z+1為巡檢線路上的第z個巡檢地點與第z+1個巡檢地點之間的距離，v0為無人機的飛行平均速度，δtz為無人機在巡檢線路的第z個巡檢地點的巡檢時長，為第i次充電時無人機駛離巡檢路線的第j個巡檢地點與巡檢路線的第j+1個巡檢地點之間的距離。

29、優(yōu)選地，基于充電調(diào)度函數(shù)生成無人機的調(diào)度指令和充電指令，包括：

30、基于預設尋優(yōu)算法，以約束條件為約束項，對充電調(diào)度函數(shù)進行尋優(yōu)求解，得到各無人機的最佳巡檢參數(shù)，所述最佳巡檢參數(shù)包括：最佳充電次數(shù)、每次充電的最佳充電電量、最佳充電起點和最佳無人機巢的機巢位置，以無人機在駛離巡檢線路時的巡檢地點作為最佳充電起點；

31、在任意無人機到達最佳充電起點且執(zhí)行完最佳充電起點對應的巡檢地點的巡檢任務后，生成該無人機的調(diào)度指令和充電指令，其中，所述充電指令包括：該無人機入巢指令和最佳充電電量指令；其中，無人機入巢指令用于使該無人機?？吭谔幱诳臻e狀態(tài)的機位上，所述最佳充電電量指令用于使無人機在空閑狀態(tài)的機位上進行充電且到達最佳充電電量后駛離最佳無人機巢。

32、優(yōu)選地，所述巡檢任務預設有緊急優(yōu)先級，所述方法還包括：

33、無人機巢統(tǒng)計?？吭跈C位上的各無人機的巡檢任務，得到已完成任務集和未完成任務集；

34、無人機巢基于巡檢任務的緊急優(yōu)先級，對未完成任務集進行重分配。

35、第二方面，本發(fā)明提供了一種無人機巢遠程控制系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括：

36、若干無人機，用于在巡檢區(qū)內(nèi)執(zhí)行預分配的巡檢任務；

37、若干無人機巢，各無人機巢均部署在巡檢區(qū)，各無人機巢上部署有至少一個機位，所述無人機?？吭跈C位上后與無人機巢通信連接，用于對?？吭跈C位上的無人機進行充電；

38、控制站，分別與各無人機通信連接，以及分別與各無人機巢通信連接，所述控制站用于執(zhí)行上述的無人機巢遠程控制方法。

39、有益效果：

40、本發(fā)明通過獲取各無人機巢的每個機位的狀態(tài)，利用無人機巢的每個機位的狀態(tài)、各無人機的剩余電量與實時位置、機巢位置以及巡檢任務等參數(shù)為基礎，來構(gòu)建無人機的充電調(diào)度函數(shù)，通過充電調(diào)度函數(shù)來生成調(diào)度指令和充電指令，以確保不會將無人機調(diào)度至所有機位都處于占用狀態(tài)的無人機巢，避免無人機出現(xiàn)排隊充電的情況，可以提高巡檢的效率。