基于遺傳算法的多無人機(jī)農(nóng)藥噴灑任務(wù)分配問題研究.pdf

1、目前無人機(jī)已經(jīng)在精量播種、植被檢測、農(nóng)藥噴灑等不同類型的農(nóng)業(yè)航空作業(yè)中有著廣泛的應(yīng)用，采用無人機(jī)進(jìn)行農(nóng)藥噴灑已經(jīng)成為農(nóng)業(yè)植保過程中的一項(xiàng)重要業(yè)務(wù)。同時(shí)，在最小化人為干預(yù)的方式下，如何利用無人機(jī)自主完成農(nóng)業(yè)航空作業(yè)任務(wù)也受到了廣泛的關(guān)注。其中，農(nóng)藥噴灑航空作業(yè)任務(wù)的分配是影響噴灑效果的關(guān)鍵因素。然而，關(guān)于無人機(jī)任務(wù)分配問題的研究仍處于發(fā)展階段，有很多關(guān)鍵技術(shù)和理論仍需要進(jìn)一步研究。因此，針對多無人機(jī)農(nóng)藥噴灑任務(wù)分配問題如何優(yōu)化任務(wù)分配使得

2、農(nóng)藥噴灑效果最佳具有一定的理論意義和現(xiàn)實(shí)意義。
　　本論文針對多無人機(jī)農(nóng)藥噴灑任務(wù)分配問題，構(gòu)建了一種團(tuán)隊(duì)定向問題(TOP)的模型，其首先引入無人機(jī)飛行動(dòng)力學(xué)約束，將農(nóng)田間的歐式距離擴(kuò)展為Dubins距離，然后分析影響農(nóng)藥噴灑效果的兩個(gè)因素，一是農(nóng)藥類型，二是農(nóng)藥噴灑時(shí)的環(huán)境溫度。根據(jù)環(huán)境溫度動(dòng)態(tài)地產(chǎn)生農(nóng)藥噴灑的時(shí)間窗，并將該時(shí)間窗引入農(nóng)藥噴灑收益函數(shù)中，即構(gòu)建了一種帶有可變時(shí)間窗可變收益的TOP模型(DTOP-VTW-VP)。對

3、此，我們采用了遺傳算法求解上述模型，并設(shè)計(jì)了算法中的編碼、交叉和變異方式。通過實(shí)例分析總結(jié)了在Dubins曲線路徑，有限時(shí)間窗，收益可變情形下對該任務(wù)分配問題的影響，然后通過仿真實(shí)驗(yàn)分析闡述了多無人機(jī)任務(wù)分配問題的最佳分配方案。在上述研究基礎(chǔ)上還通過算法仿真實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證該模型及其求解方法比典型的人工分配策略具有明顯的優(yōu)勢，同時(shí)在小規(guī)模情形下也能夠獲得和精確方法一致的最優(yōu)解。此外，還通過仿真實(shí)驗(yàn)對算法的參數(shù)敏感性進(jìn)行了分析，給出了最佳的算法參