农用无人机多机多田块作业路径规划算法

唐灿，宗望远,2，黄小毛,2，罗承铭,2，李文成,2，王绍帅

1.华中农业大学工学院，武汉 430070； 2.农业农村部长江中下游农业装备重点实验室，武汉 430070

近年来，无人机逐渐发展成为一种常见的农业生产机械[1]，可以实现遥感[2]、植保[3]、播撒[4]等多种农业作业任务。相较于单个无人机作业，多机协同作业可显著提高作业效率，减少具体田块的作业处理时间[5-6]，是大面积多区域作业时的一项重要形式[7]。

路径规划问题是近些年无人机领域的研究热点。由于实际作业工况多种多样，对单机单田块区域、多田块区域、含障碍物区域、按需补给以及多机协同等都有相关研究。比如单架无人机作业路径规划方面，Valente等[8]提出一种基于“和谐搜索”(harmony search)的启发式搜索算法去求解单机作业情况下的遍历网格的最优次序，王宇等[9]提出一种基于栅格模型的路径规划算法，黄小毛等[10-11]提出基于多边形扫描填充线快速求解的无人机路径规划算法，严炜等[12]提出一种基于差分量子退火算法的农用无人机路径规划方法。

多机协同作业时，主要考虑待作业任务的划分，为使得任务尽可能均衡，一般采用“等面积法”划分待作业区域后再分别规划航线[13-14]。此外，Barrientos等[15]将待作业区域进行网格化处理，并提出一种基于任务协商机制的作业路径规划算法，Nigam等[16]提出一种适用于矩形区域的区域划分与分配算法。由于载荷及续航问题，对于多田块区域，单航次往往无法满足作业要求，因此，需要考虑中途返航至补给点进行电量以及农资的补给。……