39、无人机覆盖路径规划算法的开发

无人机覆盖路径规划算法的开发

1. 引言

在许多领域，如环境研究和精准农业，对区域进行勘测是必不可少的。为了解决区域勘测或监测问题，无人机（UAV）被广泛应用。无人机在执行区域勘测任务时，其工作成果通常是重建的地图、三维模型或特定光谱下的一组照片。这些生成的地图一般由无人机在飞行过程中记录的一组重叠的地理参考图像构建而成，包含了作物状态和其他重要的田间参数信息。

1.1 无人机类型

目前主要有三种类型的无人机：
- 固定翼飞机 ：具有速度和高度优势，适合大范围监测。但由于飞行速度快，需要高速传感器拍照，且难以在小区域悬停、起飞或降落。
- 直升机 ：在轨迹规划和机动性方面表现出色，但需要特殊维护和专业知识。
- 多旋翼无人机 ：具备直升机的优点，能在某点悬停，飞行速度范围广，易于控制。其设计简单，由十字形框架上的四个或更多发动机组成，还搭载主控制控制器、传感器和其他辅助模块。通过控制电机速度实现位置和高度变化，机动性好，部分型号的承载能力可达15公斤有效载荷，起飞和降落无需弹射器和特殊准备的平台。由于其高机动性和简单的控制方法，多旋翼无人机目前广泛应用于侦察任务。

1.2 覆盖路径规划问题

飞行规划者在勘测区域时的目标是构建能完全覆盖感兴趣区域的无人机轨迹，即解决覆盖路径规划（CPP）问题。CPP是机器人领域的一个特定问题，其解决方案是规划机器人的轨迹。为解决该问题，研究人员采用路径查找方法来完全覆盖特定区域。

2. 现有轨迹规划方法分类

根据使用