3、路径规划基础：全局路径规划 vs 局部路径规划、路径规划的评价指标
各位同学，今天我们来聊聊路径规划的基础。说实话，这个知识点是巡检无人机的核心。你想想看，无人机飞得再稳，如果路径规划没做好，那一切都是白搭。
我刚开始做巡检项目时，就犯过一个低级错误。当时只关注了全局路径，结果无人机飞到一半，突然遇到一棵新长出来的树。嗯，差点炸机。从那以后，我深刻理解了全局规划和局部规划必须配合使用。
3.1 全局路径规划 vs 局部路径规划
说白了，全局路径规划就是「大方向」，局部路径规划就是「微调」。我习惯这样区分：
- 全局路径规划：在已知的静态环境中，规划出一条从起点到终点的最优路径。它考虑的是整个地图，比如风机的位置、禁飞区、地形等。
- 局部路径规划：在飞行过程中，根据传感器实时感知的环境信息，动态调整路径。它处理的是突发障碍物，比如飞鸟、临时施工设备。
我在项目中遇到过这样的情况：全局路径规划好了，但实际飞行时，风机叶片正在旋转。这时候局部规划必须介入，重新计算避障轨迹。你想想看，如果只依赖全局规划，那无人机可能直接撞上叶片。
核心区别：
- 全局规划：离线、静态、全局最优
- 局部规划：在线、动态、局部最优
我建议在实际项目中，两者要结合使用。全局规划提供参考路径，局部规划负责实时修正。这样既保证了效率，又兼顾了安全。
3.2 路径规划的评价指标
评价一条路径好不好，不能只看它短不短。我个人习惯从三个维度来评估：安全、效率、完整性。
3.2.1 安全
安全是第一位的。我见过太多人只追求路径最短，结果无人机撞上了障碍物。安全指标包括：
- 碰撞风险：路径与障碍物的最小距离。我一般要求至少保持 2 米的安全裕度。
- 飞行稳定性：路径的曲率变化不能太剧烈。否则无人机容易抖动，影响巡检质量。
- 信号遮挡：避免路径穿过信号盲区。比如风机背后，遥控信号可能丢失。
注意：安全不是绝对的。我曾经在海上风机巡检时，因为风太大，不得不降低安全距离。但前提是，你要清楚风险在哪里，并且有应急预案。
3.2.2 效率
效率就是时间成本。巡检无人机电池有限，你想想看，如果路径绕来绕去，还没飞到一半就没电了，那多尴尬。
效率指标包括：
- 路径长度：当然是越短越好。但要注意，最短路径不一定最安全。
- 飞行时间：考虑风速、无人机速度等因素。我习惯用仿真工具先跑一遍，估算实际耗时。
- 能量消耗：爬升、转弯都会消耗更多电量。所以路径规划时要尽量平缓。
我记得有一次，为了追求最短路径，我让无人机直接穿过两栋楼之间。结果因为气流紊乱，无人机耗电量暴增。最后虽然路径短了，但电量不够返航。嗯，这是个教训。
3.2.3 完整性
完整性是指路径是否覆盖了所有需要巡检的点。比如风机叶片巡检，你必须拍到每一片叶片的每一个部位。
完整性指标包括：
- 覆盖率：巡检点是否全部覆盖。我一般要求 100% 覆盖，但允许有 5% 的冗余。
- 重复率：避免重复巡检同一个点。浪费时间和电量。
- 视角要求：有些部位需要特定角度拍摄。比如叶片背面，必须从侧面绕过去。
小技巧：我习惯在规划前，先手动标记所有关键巡检点。然后用算法自动生成覆盖路径。这样既保证了完整性，又节省了人工规划的时间。
3.3 知识体系框架
下面这张图，是我自己总结的路径规划知识体系。你可以把它当作一个思维导图来理解。
这张图展示了全局规划、局部规划和评价指标之间的关系。你想想看，三者缺一不可。安全是底线，效率是追求，完整性是目标。
3.4 实际项目中的权衡
说实话，在实际项目中，这三个指标往往互相矛盾。比如，为了安全，你可能要绕远路，这就降低了效率。为了完整性，你可能要多次调整视角，这又增加了飞行时间。
我个人的经验是：安全优先，效率次之，完整性兜底。具体来说：
- 先保证路径安全，不撞障碍物。
- 在安全的基础上，尽量缩短路径长度。
- 最后检查是否覆盖了所有巡检点。如果漏了，局部调整。
避坑指南：我曾经为了追求效率，把安全距离从 2 米缩短到 1 米。结果无人机在转弯时，因为风的影响，差点擦到叶片。从那以后，我再也不敢随意降低安全标准了。
好了，这一节的内容就到这里。记住，路径规划不是一道数学题，而是一个工程问题。你需要根据实际情况，灵活调整策略。