基于复杂地块凸划分优化的多无人机覆盖路径规划

摘要：

全覆盖路径规划是无人系统路径规划的重要内容之一.伴随无人机(UAV)技术的不断发展,无人机全覆盖路径规划在较多领域中已有重要运用,但在此过程中,往往会出现禁飞区和障碍物,需要进行路径规划保证飞行安全及效率.为此,基于凸划分优化,提出了一种针对含有复杂障碍物的复杂地块的全覆盖路径规划方法,减少了覆盖路径长度,降低了覆盖路径总时间.复杂地块往往含有光滑曲线或崎岖的内凹边界轮廓,首先采用改进Douglas-Peucker算法,将复杂的地块边界压缩为复杂多边形边界,再用凹凸点检验标记顶点凹凸性.之后通过旋转主线找出最短主线方向,再使用随机路标法(PRM)寻找最短的辅线,并采用四种凸划分策略对于复杂地块进行凸划分优化,使得无人机在全覆盖过程中路径更短,工作效率更高.最后,对测试地块进行计算机仿真,达到整体路径比67.6％和54.9％的性能指标,并与其他凸划分优化算法在相同地块上进行比较,验证了本文算法在路径长度以及规划时间上相对更优.

关键词：全覆盖路径规划、多无人机、复杂地块、复杂障碍物、凸划分优化、改进Douglas-Peucker算法、随机路标法

所属期刊栏目：43

分类号：V279(各类型航空器)

资助基金：国家自然科学基金;自然资源部超大城市自然资源时空大数据分析应用重点实验室开放基金;国家重点研发计划;自然资源部城市土地资源监测与仿真重点实验室开放基金;虚拟现实技术与系统国家重点实验室北京航空航天大学开放课题;省部共建现代农业装备与技术协同创新中心资助课题;吉林省重点研发计划;测绘遥感信息工程国家重点实验室资助课题;中国农业大学人才工程

在线出版日期：2023-01-09（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共15页

页码：397-411