随着我国农业机械化水平的不断提高,无人机也被广泛应用到农业领域,在丘陵山地地区使用无人机进行植保作业是提高作业效率的有效手段,但存在遥控延时、视距误差等问题,导致飞行航线偏离、漏喷重喷,影响植保作业效率效果。因此有必要开展丘陵山地环境下的植保无人机航迹规划算法研究。本文结合植保无人机在丘陵山地环境下的实际作业需求,针对地块小,作业区域与起始点距离远等问题,提出了将整个航迹分为全覆盖航迹和非作业航迹,分别进行航迹优化的方法。首先,对植保无人机的飞行原理和基本组成进行分析,得到植保无人机在航迹规划中自身存在的约束。研究现有空间模型,结合三维重建方法,得出了能用于丘陵山地的三维重建方法,并将其转换为算法可用的规划空间模型。然后,分析了全覆盖作业规划的效果评价指标,明确在全覆盖作业中,航迹长度、覆盖率和重复率是重要考察指标。根据植保无人机作业需求,分析了植保无人机的自身约束,作业约束和环境约束,确定了无人机航迹规划中的基本参数。分析比较了往复式和内螺旋式的差别,利用无人机在二维环境下规划出的航迹坐标,计算无人机在三维地形中的最终航迹长度和功耗,通过对比实验发现无人机在三维环境下进行航迹规划时,沿等高线规划能减少总航迹长度和能耗。其次,分析比较了A*和蚁群算法的优缺点,并结合植保无人机在非作业环境下的约束条件,通过动态调整搜索范围、改进启发式函数、进行不均匀的信息素分配、引进精英蚁群更新策略对蚁群算法进行改进。针对飞行过程中遇到的障碍物,利用膨胀后的圆柱进行代替,推算出最小绕障航迹与绕障方向。利用两张高程地图,进行对比实验。在第一张地图中,本文改进算法在航迹长度方面相较于A*算法和蚁群算法减少了13.46%、18.34%,在能耗方面降低了12.18%、28.80%。在第二张地图中,本文改进算法在航迹长度方面相较于A*算法和蚁群算法减少了4.88%、7.79%,在能耗方面降低了12.79%、18.86%。在有障碍的地图中,改进后的蚁群算法规划出的航迹能绕过圆柱障碍物,验证了绕障算法的可靠性。最后,进行实地航拍,重建丘陵山地地形,对全覆盖规划算法和非作业航迹规划算法进行仿真验证,并通过搭建无人机平台,将算法生成的航迹点导入无人机验证算法的实际性能。结果表明本文算法能满足丘陵山地环境下植保无人机航迹规划的要求。