Trajectory generation for coverage paths with application to precision agriculture

This thesis addresses the problem of covering agricultural lands using multiple Unmanned Aerial Vehicles (UAV) by generating trajectories for the coverage paths. Efficient utilization of resources is vital in agricultural applications, the approach presented in this thesis provides efficient trajectories while providing full coverage of regions of interest. The study begins with a comparative analysis of existing coverage path planning methods and identifies the most suitable one for efficient coverage of regions of interest. The selected method is thoroughly discussed and tested in two different agricultural applications. The chosen coverage path planning approach stands out with its efficiency in terms of flight duration and path lengths. The methodology to compute smooth trajectories for the coverage paths is elaborately explained. Furthermore, simulations are conducted to verify the tracking of trajectories by UAVs and results are discussed. Thus, this thesis provides a practical implementation of precision agriculture applied to two different realworld scenarios. The outcomes of the thesis contribute to the implementation of UAVs in precision agriculture applications by presenting efficient trajectories for coverage of agricultural lands, paving the way for further developments in autonomous applications in farming.

Questa tesi affronta il problema del monitoraggio di terreni agricoli utilizzando più veicoli aerei senza pilota (UAV) generando traiettorie per i percorsi di copertura. L’utilizzo efficiente delle risorse è vitale nelle applicazioni agricole, l’approccio presentato in questa tesi fornisce traiettorie efficienti fornendo al contempo una copertura completa delle regioni di interesse. Lo studio inizia con un’analisi comparativa dei metodi di pianificazione dei percorsi di copertura esistenti e identifica quello più adatto per una copertura efficiente delle regioni di interesse. Il metodo selezionato viene discusso e testato approfonditamente in due diverse applicazioni agricole. L’approccio di pianificazione del percorso di copertura scelto si distingue per la sua efficienza in termini di durata del volo e lunghezze del percorso. La metodologia per generare le traiettorie dei percorsi di copertura è descritta in dettaglio. Inoltre, vengono condotte simulazioni per verificare il corretto inseguimento delle traiettorie da parte degli UAV e vengono discussi i risultati. Nello specifico, questa tesi fornisce un’implementazione pratica dell’agricoltura di precisione applicata a due diversi scenari del mondo reale. I risultati della tesi contribuiscono all’implementazione degli UAV nelle applicazioni di agricoltura di precisione mediante la presentazione di traiettorie efficienti per la copertura dei terreni agricoli, aprendo la strada a ulteriori sviluppi di applicazioni autonome in agricoltura.