农业机械学报

作者：王宇,陈海涛,李海川

单位：东北农业大学,东北农业大学,东北农业大学,

关键词：植保无人机;引力搜索算法;三维地形;路径规划;栅格法

基金：公益性行业（农业）科研专项（201303011）、国家现代农业产业技术体系建设专项（CARS-04-PS22）和东农学者计划青年才俊项目（17QC33）

为了使植保无人机作业更加精准、高效与节能，研究了一种适用于三维地形的植保无人机路径规划方法。根据农田的规模、形状、高度起伏等地理环境信息，对其进行栅格化处理，建立三维环境模型；在此环境模型条件下，为无人机增加直行与回转机制，实现全覆盖路径仿真；通过提取仿真计算中每次植保作业飞行距离作为输入变量、非植保作业耗费时间作为输出函数，从而构建寻优模型；对寻优模型引入引力搜索算法，以输出函数最小为目标，对输入变量进行寻优，再通过仿真计算求出优化后的返航点位置。实例结果显示，在二维投影形状与尺寸相同的田地中，二维与三维路径规划方法之间的返航点位置存在偏差，证明了本文方法的必要性；在三维地形算例中，运用本文方法规划后的往返飞行距离总和与非植保作业时间分别为440.2m与9min，相比于未规划情况分别减少了90%与54%，相比于简单规划结果分别减少了23%与7%。在实际测试过程中，相比于未规划情况，规划后的路径飞行距离总和与非植保作业时间分别减少了11%和5%，验证了本文方法的合理性与可行性。

来源：2018年第2期

《农业机械学报》期刊编辑部

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