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1. 研究目的与意义及国内外研究现状

近年来，无人飞行器(uav)具有显著提高生活质量和提高人类在各种环境中表现的能力，包括气象探测、农业监测、救援行动、运输系统、边境监视等，因为他们引入了一种新的方式来完成任务，这些任务既不涉及人类的参与，也不涉及最低的成本。路径覆盖技术对于提高无人机的对于目标区域执行任务的侦查能力和目标的搜索能力具有重要的意义，所以想通过相关算法，设计一条覆盖的路径，实现区域的全覆盖。同时，在实现覆盖的基础上，尽可能的优化和提高路径的规划，减少飞行的路径和时间，提高飞行效率。

国内外研究现状

国内无人机发展现状

我国研究起步较晚，20世纪70年代，我国才开始自主研制无人侦察机，80年代初装备部队。改革开放以后，在民用领域中探索可行性，中国航空事业经过60多年的辛酸历程，从无到有逐步成为我国经济发展的支柱。我国从事无人机行业的单位有300多家，形成了配套齐全的研发、制造、销售和服务体系的有160家左右。2017-2022年中国多轴无人机行业发展前景分析及发展策略研究报告表明，研制投入使用的无人机型多达百余种，小型无人机技术已逐步完善，战略无人机已成功试飞，攻击无人机也已试射空地导弹多次成功。我国在2014年无人机销售量2万架左右。50%以上的增长在未来几年将持续保持，在2014年我国民用无人机销售规模已经达到40亿元。2002年-2015年7月，国内与无人机相关的专利申请15 245件，其中，新型专利占比37.48%，发明型技术专利占57.39%，外观专利占比5.13%。

国外无人机发展现状

美国

美国国家航空航天局(nasa)新成立了一个无人机应用中心，专门开展无人机的各种民用研究，它同美国海洋与大气局(noaa)合作利用无人机进行天气预报、地球变暖和冰川消融等科学研究。2007年森林大火肆虐时，美国宇航局使用“伊哈纳(ikhana)”的无人机来评估大火的严重程度以及灾害的损失估算工作，这种无人机比全球鹰稍小一些，其翼展为20米，巡航高度可达1.2万米。“伊哈纳”无人机是军用无人机“捕食者”的一种改型，用于民用和环境监测用途。

2. 研究的基本内容

相比于传统的固定翼无人机，本文采用的多旋翼无人机作为研究载体，多旋翼无人机在飞行的过程中能够出现直角转弯、停止、侧移, 甚至倒退等机动,这样一来，与机器人覆盖路径规划就有极大的相似之处。

全局路径规划的方法通常有自由空间法、拓扑图法、a*算法以及改进的a*算法、遗传算法、人工势场法等。局部路径规划的方法通常有空间搜索法、基于融合数据的直接规划法、势场法、栅格法、神经网络法和遗传算法等。

所以本文的研究思路大致是运用栅格法构建环境模型，即打算覆盖的地理区域表示为无孔的单元格网格，网格中每个单元的中心代表一个节点。因此，我们要解决的问题是:给定一个由一组无人机开发的地理区域，如何规划一条路径，确保在给定区域内的所有节点都被覆盖，同时最小化无人机的行驶距离。根据已有的算法来确定完整的覆盖路径，即路径中的每一个节点都将被精确地访问一次，同时最小化无人机的总距离。主要借助于大疆的多旋翼无人机精灵4 pro去实现上述的内容。

3. 实施方案、进度安排及预期效果

2017.12.1-12.31文献检索、调查2018.1.1-2.28系统设计、编写代码2018.3.1-3.15 系统测试、验收2018.3.15-3.31 撰写毕业论文2018.4.1-4.30 上交论文、代码2018.5 论文答辩

4. 参考文献

[1] 陈海,王新民,焦裕松,李俨.一种凸多边形区域的无人机覆盖航迹规划算法[j].航空学报,2010,31(09):1802-1808.

[2] dedousis d, kalogeraki v. complete coverage path planning for arbitrary number of unmanned aerial vehicles[c]. // proceedings of the 9th acm international conference on pervasive technologies related to assistive environments , acm, june 2016

[3] 莫宏伟,马靖雯.基于蚁群算法的四旋翼航迹规划[j].智能系统学报,2016,11(02):216-225.