考虑多目标的植保无人机群路径规划方法

来源：中国农机化学报杂志2025年第11期北京时间：

作者：宋世领, 张志文

单位：（华南农业大学数学与信息学院，广州市，510642）

摘要：在不确定的决策环境中，难以获得不同决策目标的精确权重。如何在目标权重不确定、未知情景下进行无人机群的作业路径规划是现有研究的难点。针对不确定权重下的植保无人机群路径规划问题，构建植保无人机最短作业距离和最小化能源消耗量的多目标数学模型。利用随机多属性可接受度分析方法(SMAA)中的可行权重空间来表示不确定、未知的目标决策权重。针对植保无人机群模型的求解问题，设计基于人工免疫算法的启发式求解算法，可以快速计算符合的满意解。仿真算例表明，在权重完全未知的场景下，算法经过15代迭代后收敛至最优解，平均作业距离由初始种群的3 131.8 m优化至2 674.1 m（降幅为14.6%），能耗由19 114.5 mAh降至15 731.3 mAh（降幅为17.4%），综合可接受度达0.761；在部分权重已知（作业距离>能耗）时，最优解作业距离进一步缩短至2 670.1 m，综合可接受度提升至0.987，且收敛速度加快至12代，提出的模型和算法能够有效解决无人机作业距离与能源消耗量权重占比均未知的情况，求解兼顾最小化作业距离和最小化能源消耗量的植保无人机群路径规划问题。

关键词：多目标,植保无人机群,路径规划,不确定权重,人工免疫算法

基金资助：国家自然科学基金项目（72101091）；广州市基础与应用基础研究项目(202201010184)