CN106382933B - 一种用于航空植保飞行器的作业航线获取方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于航空植保飞行器的作业航线获取方法及系统，该方法通过获取航空植保飞行器的作业规划图，根据作业规划图添加独立航线，校正禁止作业区域，获取独立航线的幅宽，根据独立航线及作业幅宽，生成航空植保飞行器的作业航线，保存航空植保飞行器的作业航线，并在航空植保飞行器作业时调用作业航线。该系统包括规划图获取模块、独立航线添加模块、禁止作业区域校正模块、幅宽获取模块、作业航线生成模块及作业航线保存及调用模块。本发明的技术方案使得飞行员航空作业时可以按图索骥，通过合理的路径规划，在保证作业质量的同时确保不会将飞行器飞到禁飞区上空，提高了航空植保飞行器航空作业的准确性和可靠性。

Description

一种用于航空植保飞行器的作业航线获取方法及系统

技术领域

本发明涉及农业航空作业领域，具体涉及一种用于航空植保飞行器的作业航线获取方法及系统。

背景技术

我国农业航空作业量逐年增加，至2012年，我国农林业航空年作业量约为3.2万小时，作业面积约为超过200万公顷。然而，在航空植喷洒作业导航系统上目前并没有专用航线规划系统。当前航空植保大面积作业基本以人工为主，由飞行员驾驶固定翼飞机或直升机在作业区域凭经验喷洒作业。由于在空中作业缺少参照物，必须预先在喷洒区域生成作业航线图，再通过导航系统完成作业任务。由于农林业植保作业与运输业不同，需要近地飞行，同时还需回避居民区、鱼塘、桑田等敏感区域，并对地名上可能造成航空安全的障碍物进行提示，在我国目前还未见相关产品问世。

目前，现在航空植保都采用低容量或超低容量喷洒，对作业范围内药液分布的均匀度要求很高。按我国农业航空作业质量技术标准要求在喷洒杀虫剂时雾滴分布均匀度，雾滴覆盖密度在作业区域的变异系数小于70％。在一些航空作业较为发达的国家甚至要求雾滴覆盖密度在作业区域的变异系数小于30％。这样就要求飞行器严格按照根据其有效喷幅设定的作业间距进行喷洒作业。由于飞行器速度快，在空中作业情况复杂，如果单纯依靠飞行员的经验和技术现场作业几乎是不可能实现的。

现有系统多是在常规地面导航系统或是地理信息系统基础上提供目标点导航和记录轨迹的功能，没有深入挖掘农业航空植保作业的需求。不能有效规划航线，也就无法保证作业质量。

当前有很多拖拉机地面导航系统也可以生成作业路线，但是相对于地面作业，空中作业更为灵活，植保区域地形更为复杂，形状也不规则，很难使用地面作业系统为航空植保作业生成作业航线。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明提供一种用于航空植保飞行器的作业航线获取方法及系统，使得飞行员航空作业时可以按图索骥，通过合理的路径规划，在保证作业质量的同时确保不会将飞行器飞到禁飞区上空，提高了航空植保飞行器航空作业的准确性和可靠性。

为解决上述技术问题，本发明提供以下技术方案：

一方面，本发明提供了一种用于航空植保飞行器的作业航线获取方法，所述方法包括：

步骤1.获取航空植保飞行器的作业规划图，其中，所述作业规划图中包括作业区域和禁止作业区域；

步骤2.根据所述作业规划图添加独立航线；

步骤3.校正所述禁止作业区域，使得其与所述作业区域不相交且至少相隔一个隔离宽度；

步骤4.设置标准作业幅宽，根据作业区域类型和所述标准作业幅宽获取航线幅宽；

步骤5.根据所述作业幅宽和作业区域，生成所述作业区域内航空植保飞行器的作业航线；

步骤6.保存所述航空植保飞行器的作业航线和独立航线，并在所述航空植保飞行器作业时调用所述作业航线、独立航线、作业区域和禁止作业区域。

进一步的，所述步骤1包括：

步骤1-1.判断是否存在完整的作业规划图，且所述作业规划图的文件格式为SHP格式或KML格式；

若是且现有作业规划图已经完备，则直接获取该现有的作业规划图，进入步骤2；

若否，则进入步骤1-2；

步骤1-2.根据作业任务和作业区域实际情况，设置隔离宽度；

步骤1-3.在所述目标作业地区的地图上标记作业区域和禁止作业区域。

进一步的，所述步骤1-3中的所述标记作业区域和禁止作业区域均由多个封闭多边形构成，且所述作业区域包括一般作业区和重点防控区，所述禁止作业区域包括禁飞区和禁止药液漂移区。

进一步的，所述步骤2包括：

步骤2-1.对目标作业地区中的不适于自动生成喷洒航线的作业任务，包括：部分延道路作业任务、部分山地作业任务、在最小宽度小于一个标准作业幅宽的作业任务、或其它不适用于自动生成喷洒航线的作业任务，从现有作业规划图中读取或手动添加所述独立航线，其中，所述独立航线为由起点、途经点和终点构成的多段线；

步骤2-2.判断添加的所述独立航线是否穿过禁止作业区域；

若是，则进入步骤2-3；

若否，则直接进入3；

步骤2-3.设置所述独立航线截断禁止作业区域或设置所述禁止作业区域截断独立航线。

进一步的，所述步骤2-3包括：

2-3-1.若设置所述独立航线截断禁止作业区域。控制所述独立航线膨胀一个隔离宽度，并从所述禁止作业区域中减去膨胀后的独立航线中穿过所述禁止作业区域的相交部分；

2-3-2.若设置所述禁止作业区域截断独立航线。控制所述禁止作业区域的边界膨胀一个隔离宽度，并从所述独立航线中减去与膨胀后的所述禁止作业区域的相交部分；

2-3-3.保留未膨胀的所述独立航线或禁止作业区域，并保存被截断的所述独立航线或禁止作业区域。

进一步的，所述步骤3包括：

步骤3-1.控制所述禁止作业区域的边界膨胀一个隔离宽度；

步骤3-2.从所述作业区域中减去与膨胀后的所述禁止作业区域的相交部分，使得所述禁止作业区域与作业区域不相交且至少相隔一个隔离宽度。

进一步的，所述步骤4包括：

步骤4-1.设定所述航空植保飞行器的标准作业幅宽；

步骤4-2.将所述重点防控区的航线幅宽S₁设置为50％的所述作业幅宽；

步骤4-3.将所述一般作业区的航线幅宽S₂设置为100％的所述作业幅宽。

进一步的，所述步骤5包括：

步骤5-1.设置待生成的作业航线的类型；

若待生成的作业航行为平行航线，则进入步骤5-2；

若待生成的作业航行为环形航线，则进入步骤5-3；

步骤5-2.生成平行航线，包括：

步骤5-2-1.选择固定方向或目标区域的最长割线方向设置航线方向；

步骤5-2-2.计算与航线方向垂直的目标区域宽度W；

步骤5-2-3.若当前作业区域为一般作业区域，则执行步骤5-2-4，否则执行步骤5-2-5；

步骤5-2-4.计算W除S1的商N和余数R；若R＝0，则生成航线数为N；否则将S1调整为W除N+1的商；执行步骤5-2-6；

步骤5-2-5.计算W除S2的商N和余数R；若R＝0，则生成航线数为N；否则将S1调整为W除N的商；执行步骤5-2-6；

步骤5-2-6.延航线生成方向，按自北向南且自西向东顺序生成所述作业航线；

步骤5-3.设置所述环形航线的起点方向及生成方向，确定所述环形航线中的第一条航线的起点方向，并处理所述目标作业地区的最小包络矩形区域，以及获取航线生产区域及所述环形航线的起点，生成所述环形航线中的全部航线并连接各航线，得到完整的所述环形航线。

进一步的，所述步骤6包括：

将所述航空植保飞行器的作业航线保存为KML格式文件，并根据作业需要被用户单独选定及更改其航线生成方法，重新生成作业航线。

另一方面，本发明还提供一种用于航空植保飞行器的作业航线获取系统，所述系统包括：

规划图获取模块，用于获取航空植保飞行器的作业规划图，其中，所述作业规划图中包括作业区域和禁止作业区域；

独立航线添加模块，用于根据所述作业规划图添加独立航线；

禁止作业区域校正模块，用于校正所述禁止作业区域，使得其与所述作业区域不相交且至少相隔一个隔离宽度；

喷洒幅宽及隔离宽度获取模块，用于获取所述独立航线的幅宽和安全作业所需的隔离宽度；

作业航线生成模块，用于根据所述独立航线及作业幅宽，生成所述航空植保飞行器的作业航线；

作业航线保存及调用模块，用于保存所述航空植保飞行器的作业航线，并在所述航空植保飞行器作业时调用所述作业航线。

由上述技术方案可知，本发明所述的一种用于航空植保飞行器的作业航线获取方法及系统，使得飞行员航空作业时可以按图索骥，通过合理的路径规划，在保证作业质量的同时确保不会将飞行器飞到禁飞区上空，提高了航空植保飞行器航空作业的准确性和可靠性；为飞行员空中植保作业提供导航，不依赖于经验作业，确保作业质量。

1、本发明的技术方案，用户可规划重点作业区域、一般作业区域、禁飞区、禁止药液漂移区和独立航线。完成区域规划后系统通过形态学方法处理区域和航线，确保其符合作业逻辑。

2、本发明的技术方案，简单配置作业幅宽即可通过设置航线幅宽确保在重点防控区域执行较一般作业区域更为密集的植保作业。

3、本发明的技术方案，支持自动生成平行航线和环形航线。

4、本发明的技术方案，在生成平行航线时，根据作业区域宽度和类型自适应调整航线幅宽，优化作业效率。

5、本发明的技术方案，可以为非凸作业区域生成作业航线。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明的一种用于航空植保飞行器的作业航线获取方法的流程示意图；

图2是本发明的作业航线获取方法中步骤100的流程示意图；

图3是本发明的作业航线获取方法中步骤200的流程示意图；

图4是本发明的作业航线获取方法中步骤300的流程示意图；

图5是本发明的作业航线获取方法中步骤400的流程示意图；

图6是本发明的作业航线获取方法中步骤500的流程示意图；

图7是本发明的作业航线获取方法的具体实例中的平行航线示意图；

图8是本发明的作业航线获取方法的具体实例中的环形航线示意图；

图9是本发明的作业航线获取方法的具体实例中的非凸作业区环形航线示意图；

图10是本发明的一种用于航空植保飞行器的作业航线获取系统的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例一提供了一种用于航空植保飞行器的作业航线获取方法。参见图1，该作业航线获取方法具体包括如下步骤：

步骤100：获取航空植保飞行器的作业规划图，其中，作业规划图中包括作业区域和禁止作业区域。

在本步骤中，若确定存在完整的作业规划图，则直接获取该现有的作业规划图，进入步骤200；若未检测或查询到完整的作业规划图，则根据目标作业地区的地图，在目标作业地区的地图上标记作业区域和禁止作业区域。

步骤200：根据作业规划图添加独立航线。

在本步骤中，对目标作业地区中延道路作业任务、复杂山地作业任务、在面积小于最小标准面积的作业区域中作业、或其它不适于自动生成航线的作业任务，根据作业规划图设置或手动添加独立航线，以及对目标作业地区中的其他区域自动添加独立航线，其中，独立航线为由起点、途径点和终点构成的多段线。设置独立航线截断禁止作业区域或设置禁止作业区域截断独立航线。

步骤300：校正禁止作业区域，使得其与作业区域不相交且至少相隔一个隔离宽度。

在本步骤中，控制禁止作业区域的边界膨胀一个隔离宽度，并从作业区域中减去与膨胀后的禁止作业区域的相交部分。

步骤400：设置标准作业幅宽，根据作业区域类型和标准作业幅宽获取航线幅宽。

在本步骤中，设定航空植保飞行器的作业幅宽，并将重点防控区的航线幅宽设置为50％的作业幅宽，并在一般作业区的航线幅宽设置为100％的作业幅宽。

步骤500：根据作业幅宽和作业区域，生成作业区域内航空植保飞行器的作业航线。

在本步骤中，独立航线分为平行航线及环形航线。

步骤600：保存航空植保飞行器的作业航线和独立航线，并在航空植保飞行器作业时调用作业航线、独立航线、作业区域和禁止作业区域。

在本步骤中，将航空植保飞行器的作业航线保存为KML格式文件，并根据作业需要被用户单独选定及更改其航线生成方法，重新生成作业航线。

从上述描述可知，本实施例的作业航线获取方法实现了飞行员航空作业时可以按图索骥，通过合理的路径规划，在保证作业质量的同时确保不会将飞行器飞到禁飞区上空，提高了航空植保飞行器航空作业的准确性和可靠性。

本发明实施例二提供了上述作业航线获取方法中步骤100的一种具体实施方案。参见图2，该步骤100具体包括如下步骤：

步骤101：判断是否存在完整的作业规划图，且作业规划图的文件格式为SHP格式或KML格式。

若是且现有作业规划图已经完备，则直接获取该现有的作业规划图，进入步骤200。

若否，则进入步骤102。

步骤102：根据作业任务和作业区域实际情况，设置隔离宽度。

步骤103：在目标作业地区的地图上标记作业区域和禁止作业区域。

在本步骤中，标记作业区域和禁止作业区域均由多个封闭多边形构成，且作业区域包括一般作业区和重点防控区，禁止作业区域包括禁飞区和禁止药液漂移区，四种区域在步骤1中可以重合。

从上述描述可知，本实施例的作业航线获取方法中用户可规划重点作业区域、一般作业区域、禁飞区、禁止药液漂移区和独立航线，各种区域在步骤1中也可以体现为重合为一个区域。完成区域规划后系统通过形态学方法处理区域和航线，确保其符合作业逻辑。

本发明实施例三提供了上述作业航线获取方法中步骤200的一种具体实施方案。参见图3，该步骤200具体包括如下步骤：

步骤201：对目标作业地区中的不适于自动生成喷洒航线的作业任务，作业任务包括：部分延道路作业任务、部分山地作业任务、在最小宽度小于一个标准作业幅宽的作业任务、或其它不适用于自动生成喷洒航线的作业任务，从现有作业规划图中读取或手动添加独立航线，其中，独立航线为由起点、途经点和终点构成的多段线；

步骤202：判断添加的独立航线是否穿过禁止作业区域。

若是，则进入步骤203。

若否，则直接进入步骤300。

步骤203：设置独立航线截断禁止作业区域或设置禁止作业区域截断独立航线。

在本步骤中，步骤203具体包括如下内容：

步骤203-1：若设置独立航线截断禁止作业区域。控制独立航线的边界膨胀一个隔离宽度，并从禁止作业区域中减去膨胀后的独立航线中穿过禁止作业区域的相交部分；

步骤203-2：若设置禁止作业区域截断独立航线。控制禁止作业区域的边界膨胀一个隔离宽度，并从独立航线中减去与膨胀后的禁止作业区域的相交部分。

步骤203-3保留未膨胀的独立航线或禁止作业区域，并保存被截断的独立航线或禁止作业区域。

从上述描述可知，本实施例的作业航线获取方法提供简单配置作业幅宽即可通过设置航线幅宽确保在重点防控区域执行较一般作业区域更为密集的植保作业。

本发明实施例四提供了上述作业航线获取方法中步骤300的一种具体实施方案。参见图4，该步骤300具体包括如下步骤：

步骤301：控制禁止作业区域的边界膨胀一个隔离宽度。

步骤302：从作业区域中减去与膨胀后的禁止作业区域的相交部分，使得禁止作业区域与作业区域不相交且至少相隔一个隔离宽度。

本发明实施例五提供了上述作业航线获取方法中步骤400的一种具体实施方案。参见图5，该步骤400具体包括如下步骤：

步骤401：设定航空植保飞行器的标准作业幅宽。

步骤402：将重点防控区的航线幅宽S₁设置为50％的作业幅宽。

步骤403：将在一般作业区的航线幅宽S₂设置为100％的作业幅宽。

本发明实施例六提供了上述作业航线获取方法中步骤500的一种具体实施方案。参见图6，该步骤500具体包括如下步骤：

步骤501.设置待生成的作业航线的类型。

若待生成的作业航行为平行航线，则进入步骤502。

若待生成的作业航行为环形航线，则进入步骤503。

步骤502：生成平行航线，包括：

步骤5:02-1：选择固定方向或目标区域的最长割线方向设置航线方向；

步骤502-2：计算与航线方向垂直的目标区域宽度W；

步骤502-3：若当前作业区域为一般作业区域，则执行步骤502-4，否则执行步骤502-5；

步骤502-4：计算W除S1的商N和余数R；若R＝0，则生成航线数为N；否则将S1调整为W除N+1的商；执行步骤502-6；

步骤502-5：计算W除S2的商N和余数R；若R＝0，则生成航线数为N；否则将S1调整为W除N的商；执行步骤502-6；

步骤502-6：延航线生成方向，按自北向南且自西向东顺序生成作业航线。

步骤503.设置环形航线的起点方向及生成方向，确定环形航线中的第一条航线的起点方向，并处理目标作业地区的最小包络矩形区域，以及获取航线生产区域及环形航线的起点，生成环形航线中的全部航线并连接各航线，得到完整的环形航线。

从上述描述可知，本实施例的作业航线获取方法支持自动生成平行航线和环形航线；在生成平行航线时，根据作业区域宽度和类型自适应调整航线幅宽，优化作业效率；可以为非凸作业区域生成作业航线。

本发明实施例七提供了上述作业航线获取方法一种具体实例。该具体实例具体包括如下步骤：

由可使用手机、平板或计算机进行载体实施，植保作业航线由一系列有方向的多段线组成。通过以下步骤完成作业航线的规划：

1、规划图包括作业区域与禁止作业区域。用户可以通直接导入现有规划图，现有规划图可以是SHP文件或KML文件，通常航空植保公司可从客户处或测绘公司获得规划图。如果没有规划图，或规划图不完整，可使用以下步骤在系统内规划作业区域与禁止作业区域：

(一)设定隔离宽度，例如设为100米，则距离禁止作业区域边界100米处停止作业。

(二)在地图上标记作业区域和禁止作业区域。区域由多个封闭多边形(Polygon)构成。

(1)作业区域包括一般作业区和重点防控区。

(2)禁止作业区域包括禁飞区和禁止药液漂移区。

2、添加独立航线。

(一)延道路作业、山地作业或作业区域过小时不方便采用作业区域自动规划航线，

(二)用户可通过现有规划图导入，规划图可以是shp文件或kml文件。

(三)用户可直接在导航设备上手动标记独立航线，航线是由起点、途径点和终点构成的多段线(Polyline)。

(四)如果独立航线穿过禁止作业区域，系统将提示用航线截断禁止作业区域或用禁止作业区域截断航线。

(1)用航线截断禁止作业区域时，先将航线膨胀一个隔离宽度，再从禁止作业区域中减去与碰撞后的航线相交部分；

(2)用禁止作业区域截断航线时，先将禁止作业区域膨胀一个隔离宽度，再从航线中减去与膨胀后的禁止作业区域相交部分。

(3)不保存膨胀后的航线或禁止作业区域，保存被截断的区域或航线。

3、处理禁止作业区域。

(一)将禁止作业区域膨胀一个隔离宽度，再从作业区域中减去与其相交部分。确保禁止作业区域与作业区域不相交，且至少相隔一个隔离宽度。

(二)膨胀后的禁止作业区域仅用于形态学计算，不取代原有禁止作业区域。

4、自动计算航线幅宽

(一)设定飞行器作业幅宽。

(二)在重点防控区按50％作业幅宽设置航线幅宽S，在一般作业区按100％作业幅宽设置航线幅宽S。

5、生成作业航线

(一)选择航线生成方法，平行航线或环形航线。

(一)参见图7，如果选择生成平行航线，执行以下步骤：

(1)选择按固定方向生成航线或按较长边方向生成航线。

a)如果按固定方向生成航线，用户需要在地图上选择航线方向，在作业区域内生产航线。

b)选择按较长边方向生成航线，系统自动计算每个作业区域的最长击中线段，以此线段方向生成航线。

c)用户可以随时选定任意作业区域变更其航线生成方法。

(2)计算作业区域生成航线数N

独立计算各个作业区域垂直于航线生成方向的宽度W。

a)如果W可以整除S，N＝W/S。

b)如果W不能整除S，即W除S商N余X：

对一般作业区，减小S，令航线数为N+1，S＝W/(N+1)；

对重点防控区，增加S，令航线数为N，S＝W/N；

(3)自作业区域垂直于航线生成方向，按自北向南，自西向东方向生成航线。

a)第一条航线距所截较小作业区域边缘最远距离为航线幅宽S的50％。

b)每条航线据上一航线距离为一个航线幅宽S。

c)如果作业区域为不是凸形的，则先按其凸壳生成航线，再用作业区域边界截断航线，最后删除未命中作业区域的航线。

d)遍历所有作业边界点，如果距离最近航线距离大于50％S，则在寻找与自身相连且距离最近航线更远的边界点。如果没有更远的边界点，则在当前边界点至最近航线中点处添加一条新的航线。

(三)参见图8，如果选择生成环形航线，执行以下步骤。

(1)选择环形航线起点方向，就近生成或固定起点。

(2)选择航线生成方向O，可选择顺时针或逆时针。

(3)选择第一条航线起点方向alpha

a)如果之前选择了固定起点，则之后所有航线皆从此方向开始。

b)否则第i条航线起点方向为当前作业区域中点到上一区域中点方向。

(4)处理细小区域

a)获取作业区域的最小包络矩形Rect。

b)如果Rect的短边小于S，提示用户手动生成航线或以Rect长中线作为航线。

c)如果Rect的短边小于2S，则以Rect长中线作为航线。

d)如果Rect的短边小于4S，则以Rect的短边/4重新设置S。

(5)计算航线生产区域B。如果作业区域是凸的，则以作业区域为航线生产区域B，否则获取作业区域的凸壳作为航线生成区域B。

(6)确定航线起点

a)计算航线生产区域B的几何中心C。

b)从中心点C延航线起点方向alpha做射线a，计算a与B的轮廓交点X，以X作为航线起点。

(6)生成航线

a)将航线生成区域B腐蚀S/2后获取B1，以其轮廓L1为第一条航线。

b)获取全部航线。

如果Bi面积为0，停止循环，前往步骤c。

计算Bi的最小包络矩形Rect。

如果Rect的短边小于2W，则以Rect长中线作为最后一条航线。停止循环，前往步骤c。

将边界Bi腐蚀S，获取Bi+1，以其轮廓Li+1为第i+1条航线。

令i＝i+1，回到步骤b继续计算。

c)连接航线

将射线a膨胀S，截断与各个航线Li，延航线生成方向交点设为X1～Xn，逆航线生成方向交点设为E1～En。

首先连接X与X1，再依次连接Ei与Xi+1，得到航线Lesx～Lesx。

d)参见图9，处理非凸形作业区域。

如果作业区域不是凸形的，将作业区域腐蚀S/2得到截断边缘D。

如果Li与D相交，用D截断Li，并将截断点Dx～Dy相连记为新的航线Lx～Ly。

删除Lx～Ly中不在工作区域内的航线。

e)以上L0～Ln，以L命名的全部航线均为独立航线。

(四)对任意作业区域，用户可以单独选定，并更改其航线生成方法，重新生成航线。

(1)完成航线规划后可将规划后的航线、作业区域和禁止作业区域保存到KML文件，供喷洒导航系统使用。

(2)本系统生成的航线可供有人驾驶的固定翼飞机机或直升机植保作业导航之用，也可用于无人机系统自动驾驶航线作业。

(3)本文在地图上标记作业区域和禁止作业区域，既可以在电子地图上点选操作，也可以实地飞行，通过GPS系统确定位置。

从上述描述可知，用户可规划重点作业区域、一般作业区域、禁飞区、禁止药液漂移区和独立航线。完成区域规划后系统通过形态学方法处理区域和航线，确保其符合作业逻辑。简单配置作业幅宽即可通过设置航线幅宽确保在重点防控区域执行较一般作业区域更为密集的植保作业。支持自动生成平行航线和环形航线。在生成平行航线时，根据作业区域宽度和类型自适应调整航线幅宽，优化作业效率。可以为非凸作业区域生成作业航线。

为更进一步的说明本方案，本发明还提供一种用于航空植保飞行器的作业航线获取系统。参见图10，该作业航线获取系统具体包括如下内容：

规划图获取模块10，用于获取航空植保飞行器的作业规划图，其中，作业规划图中包括作业区域和禁止作业区域。

独立航线添加模块20，用于根据作业规划图添加独立航线。

禁止作业区域校正模块30，用于校正禁止作业区域，使得其与作业区域不相交且至少相隔一个隔离宽度。

喷洒幅宽及隔离宽度获取模块40，用于获取独立航线的幅宽和安全作业所需的隔离宽度。

作业航线生成模块50，用于根据独立航线及作业幅宽，生成航空植保飞行器的作业航线。

作业航线保存及调用模块60，用于保存航空植保飞行器的作业航线，并在航空植保飞行器作业时调用作业航线。

从上述描述可知，该作业航线获取系统为飞行员空中植保作业提供导航，不依赖于经验作业，确保作业质量。

以上实施例仅用于说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.一种用于航空植保飞行器的作业航线获取方法，其特征在于，所述方法包括：

步骤1.获取航空植保飞行器的作业规划图，其中，所述作业规划图中包括作业区域和禁止作业区域；

步骤2.根据所述作业规划图添加独立航线；

步骤3.校正所述禁止作业区域，使得其与所述作业区域不相交且至少相隔一个隔离宽度；

步骤4.设置标准作业幅宽，根据作业区域类型和所述标准作业幅宽获取航线幅宽；

步骤5.根据所述作业幅宽和作业区域，生成所述作业区域内航空植保飞行器的作业航线；

步骤6.保存所述航空植保飞行器的作业航线和独立航线，并在所述航空植保飞行器作业时调用所述作业航线、独立航线、作业区域和禁止作业区域；

所述步骤2包括：

步骤2-1.对目标作业地区中的不适于自动生成喷洒航线的作业任务，包括：部分延道路作业任务、部分山地作业任务、在最小宽度小于一个标准作业幅宽的作业任务、或其它不适用于自动生成喷洒航线的作业任务，从现有作业规划图中读取或手动添加所述独立航线，其中，所述独立航线为由起点、途经点和终点构成的多段线；

步骤2-2.判断添加的所述独立航线是否穿过禁止作业区域；

若是，则进入步骤2-3；

若否，则直接进入3；

步骤2-3.设置所述独立航线截断禁止作业区域或设置所述禁止作业区域截断独立航线；

所述步骤2-3包括：

2-3-1.若设置所述独立航线截断禁止作业区域，控制所述独立航线膨胀一个隔离宽度，并从所述禁止作业区域中减去膨胀后的独立航线中穿过所述禁止作业区域的相交部分；

2-3-2.若设置所述禁止作业区域截断独立航线，控制所述禁止作业区域的边界膨胀一个隔离宽度，并从所述独立航线中减去与膨胀后的所述禁止作业区域的相交部分；

2-3-3.保留未膨胀的所述独立航线或禁止作业区域，并保存被截断的所述独立航线或禁止作业区域。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤1包括：

步骤1-1.判断是否存在完整的作业规划图，且所述作业规划图的文件格式为SHP格式或KML格式；

若是且现有作业规划图已经完备，则直接获取该现有的作业规划图，进入步骤2；

若否，则进入步骤1-2；

步骤1-2.根据作业任务和作业区域实际情况，设置隔离宽度；

步骤1-3.在所述目标作业地区的地图上标记作业区域和禁止作业区域。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤1-3中的所述标记作业区域和禁止作业区域均由多个封闭多边形构成，且所述作业区域包括一般作业区和重点防控区，所述禁止作业区域包括禁飞区和禁止药液漂移区。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤3包括：

步骤3-1.控制所述禁止作业区域的边界膨胀一个隔离宽度；

步骤3-2.从所述作业区域中减去与膨胀后的所述禁止作业区域的相交部分，使得所述禁止作业区域与作业区域不相交且至少相隔一个隔离宽度。

5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述步骤4包括：

步骤4-1.设定所述航空植保飞行器的标准作业幅宽；

步骤4-2.将所述重点防控区的航线幅宽S₁设置为50％的所述作业幅宽；

步骤4-3.将所述一般作业区的航线幅宽S₂设置为100％的所述作业幅宽。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤5包括：

步骤5-1.设置待生成的作业航线的类型；

若待生成的作业航行为平行航线，则进入步骤5-2；

若待生成的作业航行为环形航线，则进入步骤5-3；

步骤5-2.生成平行航线，包括：

步骤5-2-1.选择固定方向或目标区域的最长割线方向设置航线方向；

步骤5-2-2.计算与航线方向垂直的目标区域宽度W；

步骤5-2-3.若当前作业区域为一般作业区域，则执行步骤5-2-4，否则执行步骤5-2-5；

步骤5-2-4.计算W除S1的商N和余数R；若R＝0，则生成航线数为N；否则将S1调整为W除N+1的商；执行步骤5-2-6；

步骤5-2-5.计算W除S2的商N和余数R；若R＝0，则生成航线数为N；否则将S1调整为W除N的商；执行步骤5-2-6；

步骤5-2-6.延航线生成方向，按自北向南且自西向东顺序生成所述作业航线；

步骤5-3.设置所述环形航线的起点方向及生成方向，确定所述环形航线中的第一条航线的起点方向，并处理所述目标作业地区的最小包络矩形区域，以及获取航线生产区域及所述环形航线的起点，生成所述环形航线中的全部航线并连接各航线，得到完整的所述环形航线。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤6包括：

将所述航空植保飞行器的作业航线保存为KML格式文件，并根据作业需要被用户单独选定及更改其航线生成方法，重新生成作业航线。

8.一种用于航空植保飞行器的作业航线获取系统，其特征在于，所述系统包括：

规划图获取模块，用于获取航空植保飞行器的作业规划图，其中，所述作业规划图中包括作业区域和禁止作业区域；

独立航线添加模块，用于根据所述作业规划图添加独立航线；

禁止作业区域校正模块，用于校正所述禁止作业区域，使得其与所述作业区域不相交且至少相隔一个隔离宽度；

喷洒幅宽及隔离宽度获取模块，用于获取所述独立航线的幅宽和安全作业所需的隔离宽度；

作业航线生成模块，用于根据所述独立航线及作业幅宽，生成所述航空植保飞行器的作业航线；

作业航线保存及调用模块，用于保存所述航空植保飞行器的作业航线，并在所述航空植保飞行器作业时调用所述作业航线；

其中，所述独立航线添加模块在用于根据所述作业规划图添加独立航线时，具体用于：

对目标作业地区中的不适于自动生成喷洒航线的作业任务，包括：部分延道路作业任务、部分山地作业任务、在最小宽度小于一个标准作业幅宽的作业任务、或其它不适用于自动生成喷洒航线的作业任务，从现有作业规划图中读取或手动添加所述独立航线，其中，所述独立航线为由起点、途经点和终点构成的多段线；

判断添加的所述独立航线是否穿过禁止作业区域；若是，则设置所述独立航线截断禁止作业区域或设置所述禁止作业区域截断独立航线；若否，则触发所述禁止作业区域校正模块工作；

所述独立航线添加模块在用于设置所述独立航线截断禁止作业区域或设置所述禁止作业区域截断独立航线时，具体用于：

若设置所述独立航线截断禁止作业区域，控制所述独立航线膨胀一个隔离宽度，并从所述禁止作业区域中减去膨胀后的独立航线中穿过所述禁止作业区域的相交部分；

若设置所述禁止作业区域截断独立航线，控制所述禁止作业区域的边界膨胀一个隔离宽度，并从所述独立航线中减去与膨胀后的所述禁止作业区域的相交部分；

保留未膨胀的所述独立航线或禁止作业区域，并保存被截断的所述独立航线或禁止作业区域。