考虑最短转弯半径的无人机区域覆盖航迹规划

为实现无人机测量自动化,必须解决覆盖航迹规划,即无人机路径规划,以便监测感兴趣区域内的所有点。为此,提出改进的旋转卡尺航迹规划算法,综合考虑被测区域的凹凸性、无人机类型、无人机起飞点、着陆点,计算最优边-点来回航迹,构成完整的覆盖航迹。被测区域是凹多边形,则将其分割为具有最小个数的凸边形;如果采用固定翼无人机,则需要考虑其最小转弯半径,进行航迹规划。仿真结果表明,改进的航迹规划算法更具实用性和有效性。

植保无人机精准覆盖航迹规划算法设计与验证

植保无人机作业航线规划中,应尽量降低无人机能耗、减少药液的浪费。为此,提出了一种航线规划算法,在保证无漏喷的前提下,基于贯穿线理论分析可知,以待作业区域边界为起始边进行作业航线规划时可获得较少转弯次数和冗余覆盖率;利用转弯区域的平行四边形理论,求解可完全覆盖作业区域的最小平行四边形,获得最小的冗余覆盖率;构建作业航线覆盖区域边界,精确计算重喷率和误喷率。基于该算法开发航迹规划软件,可自动推荐最优作业航线,也可由使用者手动选择;提出最优航线选择时应对各个目标参数加权评优,从而选择最优作业航线。算法验证结果表明:待作业区域为面积983.125m^(2)的不规则凸五边形时,将漏喷率降低至0,作业方向相同的情况下,最多减少作业过程中航线总长度39.41m,即减少15.49%作业航线总长度,获得了12.24%的最小冗余覆盖率。经过加权评分之后推荐的最优作业航线的起始作业方向为A_(4)A_(3),转弯次数为6次,作业航线总长度为240.51m,冗余覆盖率为13.47%,重喷率为5.94%,误喷率为7.53%,综合评分为4.39。

一种凸多边形区域的无人机覆盖航迹规划算法

覆盖航迹规划技术对于提高无人机的侦察能力和目标搜索能力具有重要的意义。首先从能量、路程、时间角度,理论上证明了转弯过程比直线平飞过程的效率低。其次给出了凸多边形跨度和宽度的定义,并把凸多边形区域的覆盖航迹规划问题转化为求凸多边形宽度的问题。最后证明了凸多边形区域的宽度只可能出现于"点边式"跨度之中,并给出了一种高效的"点边式"宽度算法。无人机只需要沿着宽度出现时的支撑平线方向飞行,即可以取得最少的转弯次数。通过仿真分析,证明了所提出的算法能够有效解决无人机在凸多边形区域中的覆盖航迹规划问题。