随着我国电网规模的不断扩大,电网的巡检维护工作面临更严峻的挑战,传统的人工巡检方式效率低下且巡检人员工作强度大、危险性高。无人机巡检作为一种新兴的巡检方式,其灵活性和巡检效率相比人工巡检有着不可比拟的优势。当下的无人机巡检主要依靠地面操控人员远程进行手动遥控,对无人机操控人员技能要求较高,无人机自动巡检可进一步提高巡检效率和降低成本,所以实现自动无人机巡检是目前的研究热点。无人机的自主航迹规划是无人机自动巡检的核心技术之一,研究无人机的航迹规划方法,对于实现无人机自动巡检,提高巡检效率降低巡检成本具有重要意义。文中以电力巡检为任务背景,研究无人机的航迹规划方法,以包含全局和局部的分层规划结构,实现在三维数字高程地图模型下的无人机自主航迹规划。文章主要内容如下:(1)介绍电力巡检无人机航迹规划研究背景、研究意义和无人机巡检技术、无人机电力巡检以及一些常用航迹规划方法的国内外研究现状。分析无人机电力巡检的任务需求以及巡检航迹规划问题,确定规划任务为在复杂地形下人员难以到达地点的电力设备巡检。建立简化无人机运动学模型并分析确定无人机性能约束,之后建立模拟山地地形的三维高程环境模型,根据分层规划思想确定航迹规划的总体步骤,为下一步航迹规划提供依据。(2)根据航迹规划总体步骤,采用改进粒子群算法进行无人机在已知环境信息下的全局航迹规划。分析粒子群算法和细菌觅食算法的特点,针对粒子群算法的缺陷,将细菌觅食算法的趋化算子和迁徙算子引入到粒子群算法的迭代过程中得到改进粒子群算法。将改进算法应用到无人机的航迹规划问题中,建立粒子群三维航迹规划模型,结合无人机性能约束条件得出适应度函数。航迹规划仿真实验表明改进算法解决了粒子群算法易陷入局部最优的问题,并且算法稳定性和效率得到显著的提升,能够规划出更优航迹。最后在改进粒子群算法的规划结果基础上,采用B样条曲线法对航迹进行平滑处理。(3)研究无人机在沿着预定航迹飞行时,出现突发障碍情况下的局部航迹重规划。分析传统人工势场法的缺陷,在传统斥力场函数中引入无人机与目标点距离影响因子和无人机与障碍物的相对速度因子,以解决目标不可达问题和增强势场法动态避障性能;此外还引入了线势场力,使得无人机在避障后能平稳地回到预设航迹。进行二维及三维环境下的仿真试验,对比实验结果表明了改进算法的可行性和有效性。