基于物理能量准则的无人机混合覆盖路径规划方法

《Aerospace》:Hybrid Strategy Selection and Polygon Decomposition for Energy-Aware 2D UAV Coverage Path Planning

【字体: 大 中 小 】 时间:2026年10月25日 来源:Aerospace 2.5

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能量是无人机勘测任务的制约因素,然而大多数覆盖路径规划器无论区域形状如何,都采用单一的扫描模式。我们的核心贡献是通过单一的基于物理的能量准则来选择分解粒度和每个子区域的覆盖模式。采用具有受控凹度合并的蛇形栅格分解来确定粒度;对于每个子多边形,规划器评估最小宽度割草机模式和形状模仿螺旋模式,并选择代价更低的一种,同时未分解的单次扫描方案始终保留在搜索空间内。在50个基准多边形上,当覆盖率下限为90%时,混合方法比螺旋基线方法中位减少4.8%的能量(均值比减少11%),且在90%至99%的覆盖率下限下,其能量消耗从不高于任一固定模式。哪种模式更节能取决于几何形状——割草机和螺旋在总体上是不可区分的(Wilcoxon检验)。用于双重覆盖的边界反射锯齿模式,比蛇形模式减少46%的转弯次数和18%的能量消耗。混合方法在±20%的参数扰动下,以及在更大范围和更宽行距的场地上,始终保持最低的均值能量。
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