目前,无人机广泛应用于各种巡检和监测任务,如工业设施、桥梁和古建筑的检测等。当检测目标结构复杂、规模庞大时,通常需要使用多架无人机协作完成。因此,如何高效的利用多架无人机执行检测任务是一个巨大的挑战。针对上述问题,本文以大型建筑物外表面的全覆盖视觉检测应用为背景,主要研究无人机三维覆盖路径规划方法,包括如下几个方面:以巡检路径长度为优化目标的三维覆盖路径规划方法。首先,在无人机安全飞行区域内构建航路点和路径基元,从而计算路径基元覆盖图。然后,对图中每条路径基元进行可见性评估,来量化目标建筑物被覆盖的程度。接下来,在路径基元覆盖图中搜索无人机的最优路径。单无人机工作时,通过蚁群优化算法求解最优路径,同时优化巡检路径的拐角。多无人机工作时,本文提出了异步蚁群优化算法,多个蚂蚁种群代表多架无人机异步前进,巡检路径距离短的蚂蚁种群有优先选择下一条路径基元的优势。仿真实验验证了该算法能够找到更短巡检距离的路径。以巡检路径长度和视觉检测质量为共同优化目标的三维覆盖路径规划方法。考虑采集到的图像有失真、模糊等缺陷,提出采用失真率表示图像质量的优劣,建立了视觉检测约束,从而提出同时优化巡检路径长度和视觉检测质量的多目标优化模型。最后,采用多目标异步蚁群优化算法进行求解,得到朝不同方向巡检的各无人机巡检路径。本文解决了多无人机对大型建筑物外表面巡检的三维覆盖路径规划问题,为工业设施监测、桥梁监测等具有共性的立体巡检问题提供了重要的研究理论。