基于VMM和DNiGA的直升机多林区植保作业航线规划

直升机在现代林业病虫害防治中扮演重要角色,合理的航线规划对直升机航空施药至关重要。该研究针对直升机小坡度多片作业林区的情况,开发了一种适用于单个林区施药航线规划的向量建模法(VectorModeling Method,VMM)和适用于多林区间调度航线规划的双层嵌套遗传算法(Double Nested improved Genetic Algorithm,DNiGA)。VMM法以减少单林区间掉头次数和多余覆盖率为规划航线目标,DNiGA算法以外层遗传算法求解调度航线,内层遗传算法作为协助求解外层遗传算法适应度的算子,求解考虑各林区进出入点的区域间最优调度路径。在自建多林区环境下进行算法验证。对VMM和Slice算法进行对比,在3种喷幅下,VMM法的掉头次数均明显少于Slice算法,多余覆盖率分别为2.31%、5.28%和6.64%。对DNiGA与分步式IGA-GA算法进行比较,喷幅10、20、30 m时DNiGA算法求得区域间最优调度航线长度分别为5 006.09、4 644.97和5 295.47 m,较IGA-GA分别缩短了11.24%、5.11%和6.59%。R44直升机多林区植保作业试验表明,VMM和DNiGA算法规划的航线比人工经验法的掉头次数减少4次,多余覆盖率降低27.8%,施药航线长度缩短6.15%,区域间调度航线长度缩短16.41%。该算法适用于直升机多林区植保作业航线规划,可减少掉头次数,降低多余覆盖率,缩短区域间调度航线长度,对实现智慧农林植保作业具有一定价值。

目视回收流程优化问题研究

通过建立目视回收航线调度问题的物理模型以及数学模型得到其求解方案,并提出了一种时空状态模型来描述目视回收调度过程。根据是否存在逃逸事件或跑道故障事件,将整个问题分解为静态问题和动态问题两个子问题进行求解。同时给出了各个子问题最优解的调度决策方案和具体的计算方式。所提出的模型和算法可以很好地解决目视回收流程优化问题。