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无人机风场下能耗规划｜顺逆风影响与剩余航程估计
项目背景介绍
无人机在城市巡检、森林防火、物流配送、灾害搜救、农田监测和电力线路维护等任务中，通常需要在有限电池容量下完成多航点飞行。传统航迹规划主要关注几何距离、飞行时间和障碍物避让，常把风场当作固定或次要因素处理。然而，在真实飞行环境中，风速与风向会持续改变无人机相对于地面的运动状态。顺风能够提高地速、缩短到达时间并降低单位距离能耗，逆风则会降低地速、增加推进功率，严重时还可能导致剩余电量不足以完成返航。侧风虽然不一定直接显著增加前进距离，却会改变航向角、产生横向修正动作，并使电机持续承担额外的姿态控制负荷。对于续航能力有限的小型无人机而言，风场影响可能决定任务是否能够安全完成。
当前不少无人机路径规划模型仍然采用欧氏距离或曼哈顿距离作为路线代价，这类方法在静态地图中具有实现简单、计算速度快等优点，但难以表达风场对能耗的动态影响。两条几何距离相近的航线，在风向不同的情况下可能产生完全不同的能量消耗。一条路线可能大部分航段处于顺风状态，另一条路线可能穿越强逆风区域。若只选择最短距离路线，可能得到飞行时间更长、能耗更高、剩余 ...