人为倾倒、雨水裹挟物体进入水体后,如果不能被及时清理,将会遮蔽水面面阻挡光照和透氧,严重破坏生态环境,威胁水生动植物的生命。经过光照、氧化和水流冲刷后将会逐步分解为难以清理的微粒,随着水流汇入更远的水域,造成范围更广、难以清理的水体污染。人力打捞成本高昂、工作效率低下。人机交互式或自主航行式的无人艇单独覆盖水面并清理的方案存在大量无用操作,浪费能源。随着无人机技术的不断发展,无人机被尝试应用于水面清理,然而无人机电量有限,悬停并拾取物体再返航的方案显然不符合实际需求。因此,急需一种更加即时、高效的方案来解决水面清理问题。在水面清理场景下的研究仍然存在大量研究空白,大多数设计方案都不曾考虑在大范围水域的工作成本和效率。针对无人机与无人艇协同巡检的路径规划几乎没有前人研究。现有区域分解方法都不适用于本文中的不规则目标区域以及在不同的覆盖条件下的子区域的覆盖路径和移动路径的通用求解方法的研究也比较少。相应的,也没有适用于无人机与无人艇协同的规划方案。针对以上挑战,本文结合无人机和无人艇两者的优势,研究了一种全新、高效的水域巡检与清理方案。由无人机在空中对水面执行覆盖任务并收集图像信息传输给无人艇,无人艇分析图像后清理水面的方案下的路径规划算法。针对这个方案,本文提出一种新颖的基于莫尔斯函数的分解方法,详细的研究无人机在不同飞行高度下针对不同子区域的覆盖路径和静态移动路径的通用求解方案,研究无人机与无人艇协同巡检的规划方案。