我国虽然地域广袤,但是森林资源不足,且每年都有数千起森林火灾发生,威胁生态环境,严重损害社会效益。因此,实施高效森林火险监测,及时遏制森林火灾所造成的危害十分重要。无人机因机动快速、成本低、操作简单等优点被广泛应用于森林火险的自主监测。由于森林火险的发生时间和地点是随机和不确定的,因此开展无人机高效监测森林火险的随机全覆盖路径规划的研究。研究内容主要包括以下几个方面:首先,将磁通控制忆阻器和线性元件代替传统Chua电路中的电阻R和二极管,构造忆阻Chua系统,对该系统的Lyapunov指数和分岔图进行分析,在相同参数条件下,忆阻Chua系统的最大Lyapunov指数大于Chua系统,因此具有更强的混沌特性。在忆阻Chua基础上构造忆阻无限多共存吸引子Chua系统,通过分析多吸引子系统的相图、功率谱、初始值敏感特性,可得无限多共存吸引子Chua系统具有更好的随机特性。忆阻Chua系统和忆阻无限多共存吸引子Chua系统为无人机随机全覆盖路径规划的研究奠定了理论基础。其次,利用忆阻Chua系统和忆阻无限多共存吸引子Chua系统构造无人机随机全覆盖路径规划器,生成混沌随机覆盖路径。由于山林地区环境复杂,障碍物繁多等特点,利用镜面映射方法将无人机路径约束在监测单元内,规划无人机随机全覆盖路径,而且得到的无人机航迹可以实现避障。以泰山林区为监测区域进行仿真,分析无人机航迹点的覆盖率和均匀性,结果表明,基于忆阻无限多共存吸引子Chua系统规划得到的无人机随机覆盖路径在系统迭代3000次后,无人机监测面积覆盖率为96.1%,监测区域内每个单位区间的航迹点标准差为6,航迹覆盖性和均匀性良好。与往复式无人机覆盖路径规划和随机游走覆盖路径规划规划相比,基于忆阻无限多共存吸引子Chua系统规划得到的无人机航迹监测到森林火险所需用时间更短,具有更高的监测效率。再次,以泰山林区为例,针对森林火险不易发生季节,以林区人为活动,山林地形和植被特点为主要研究因素,确定各个单元内的森林火险指数,将监测区域内各个单元区分为发生火险的高风险区,中风险区和低风险区,绘制监测区域火险等级图。利用混沌系统具有对初始点敏感的特点,约束无人机航迹点的密度在火险等级高的区域要高于火险等级低的区域。最后,基于微分平坦理论对无人机航迹进行跟踪控制。以规划的无人机航迹作为平坦输出,设计混沌路径跟踪器,利用数值仿真验证微分平坦控制器的跟踪效果,数值仿真验证了所设计的微分平坦控制器,能在较短时间内完全跟踪所规划路径,为基于混沌系统构造的无人机随机覆盖路径规划器的实际应用奠定理论基础。