结合TSP与区域覆盖的无人机定点喷洒路径规划

本文处理以下任务：给定一组大小不一、需在边界轮廓内进行服务的斑块或区域，计算一条无人机（UAV）的最小长度路径规划，使得该路径额外避开给定的障碍物区域且不离开边界轮廓。其应用场景是农业定点喷洒，其中边界轮廓代表田地轮廓，多个斑块代表多个待喷洒的杂草区域。障碍物区域是池塘或树岛。所提出的方法将旅行商问题（TSP）的启发式解法与优化的区域覆盖路径规划相结合。在三个真实世界实验中，分别包含三个障碍物区域以及15、19和197个斑块，评估了两种TSP初始化和四种TSP优化启发式方法以及两种区域覆盖路径规划方法。讨论了牛耕式路径在区域覆盖间隙避免方面的不适用性，并阐述了为区域覆盖引入地头路径的动机。两个主要发现是：(i) 一种TSP优化启发式方法的特别适用性，以及(ii) 斑块区域覆盖路径长度对总路径长度出乎意料的高贡献，突显了优化区域覆盖路径规划对定点喷洒的重要性。