农业机械学报

作者：黄小毛，唐灿，TANG Lie，罗承铭，李文成，张垒

单位：华中农业大学,华中农业大学,爱荷华州立大学,华中农业大学,华中农业大学,华中农业大学,

关键词：农用旋翼无人机;作业路径规划;按需补给;含障碍物多田块

基金：国家自然科学基金面上项目（31771683）、塔里木大学现代农业工程重点实验室开放项目（TDNG20170102）、中央高校基本科研业务费专项资金项目（2662018PY08）和湖北省自然科学基金项目（2019CFB752）

针对同一区域内相邻多田块的无人机单机作业任务路径规划问题，从续航、负重等实际问题出发，考虑种肥药液和油电能源等消耗品的按需多次返航补给，提出并实现一套含障碍物多田块条件下单机多架次作业的农用旋翼无人机自主飞行作业的路径规划算法。在给出作业路径规划优化目标模型的基础上，提出“先路径、后航次”两步优化法，先以最短路径为优化目标规划初始作业路径，然后考虑消耗品按需返航后的补给与续作问题进行航次规划。针对变量喷播和恒量喷播2种喷播模式，分别提出两种作业航向方向安排原则、航线调度原则、补给方式和续作模式，规划出4种不同航向及航线调度组合策略下的初始作业路径，并在此基础上进一步给出4种不同组合补给续作优化策略下的航次安排方案。针对假想田块和真实田块的算例仿真测试结果表明，规划初始作业路径的4种优化策略能够稳定高效运行，算法耗时78~105161ms，转移路径优化效果为10.25%~33.81%；在航次优化算法方面，算法耗时略有增加，为21170~106393ms，转移路径优化效果为14.00%~26.27%，补给次数的最好优化效果从15次降到10次。总体来说，相同条件下完全重置+重排续作的组合策略表现较优。

来源：2020年第7期

《农业机械学报》期刊编辑部

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