三维地形风场环境下无人机全覆盖路径规划

来源：系统工程与电子技术杂志2025年第7期北京时间：

作者：唐俊超, 胡春鹤

单位：北京林业大学工学院, 北京 100083

摘要：针对旋翼无人机(unmanned aerial vehicle, UAV)采用往复全覆盖路径在三维地形和风场环境中面临的能量非最优问题, 提出一种风场地形自适应全覆盖路径规划算法。首先, 通过栅格法进行环境建模, 根据栅格内的高程数据点信息构建空中航路点。接着，通过分析旋翼UAV在风场环境中的机动动作和能量函数构建UAV风中模型及能量消耗模型。然后，基于滚动优化和全局思想提出一种邻点滚动试探-全局预测融合策略作为算法核心, 规划出UAV顺应风场与起伏地形能量近似最优全覆盖路径。最后, 在不同环境下进行仿真实验。实验结果表明考虑风场和地形的必要性, 同时相较于单一往复式覆盖, 所提算法能自适应环境因素进行规划从而显著减少全覆盖过程中的能量消耗。

关键词：旋翼无人机,路径规划,全覆盖,风场,三维地形

基金资助：国家自然科学基金(61703047)