CN106774394B - 农用植保无人机喷施过程中单障碍、小障碍下的避障方法及无人机 - Google Patents
农用植保无人机喷施过程中单障碍、小障碍下的避障方法及无人机 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及一种农用植保无人机喷施过程中单障碍、小障碍下的避障方法及无人机，属于无人机飞行路线规划领域。为了解决现有技术的无人机喷施飞行路线规划方法未能选择适合无人机机动特性的避障路径，未考虑到无人机需飞回原路线进行喷施，而导致重喷漏喷面积过多的缺点。农用植保无人机喷施过程中单障碍下的避障方法包括：判断原飞行路线的直线段是否与障碍圆相交；若相交，生成复数个与直线段与所述目标障碍圆同时相切的最小转弯圆，根据直线段、目标障碍圆以及最小转弯圆确定复数个可选的飞行路径；在可选路径中选取经过归一化处理后评价值最高的作为最终的喷施飞行路径。本发明适用于农用植保无人机喷施作业过程的航线规划。
Description
技术领域
本发明涉及一种农用植保无人机喷施过程中单障碍、小障碍下的避障方法及无人机，属于无人机飞行路线规划领域。
背景技术
植保无人机喷施作业的区域一般面积较大，而无人机体积小，反应灵活，所以一般植保无人机喷施的路线被规划成来回往复的形如“Π”的形状，其路线如图3所示。图3(a)是标准的矩形喷施区域，图3(b)是一个不规则的喷施区域，但是他们规划的路线都是来回往复的。这种来回往复的路线在没有障碍的情况下喷施作业的效率和喷洒的均匀度(重喷和漏喷)都特别好。但是在实际应用中这种无任何障碍的无人机喷洒作业几乎不存在。
一般植保无人机在喷施作业中遇到的情况如图4所示，在已经离线规划好的路线中分布着若干障碍，这些障碍的特点是比较小，也比较分散，在离线路线规划中很难将其排除，此时就要求无人机在喷施作业的过程中还要进行障碍的躲避。
以无人机在喷施作业中遇到一个障碍为例，运用传统的避障算法所得到的避障路线如图5所示。由图5看出，植保无人机在避障的同时进行喷洒作业，因为无人机在躲避障碍的时候不能停止喷施作业，所以就会导致有些区域喷洒不到农药(如图5所示的漏喷区域)，有些区域会在无人机回飞时喷洒两遍(如图5的重复喷洒区域)。此避障方法会导致大面积的重喷和漏喷。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术的无人机喷施飞行路线规划方法未能选择适合无人机机动特性的避障路径，未考虑到无人机需飞回原路线进行喷施，而导致重喷漏喷面积过多的缺点。而提出一种农用植保无人机喷施过程中单障碍、小障碍下的避障方法及无人机。
一种农用植保无人机喷施过程中单障碍下的避障方法，包括如下步骤：
步骤1)将飞行路径的起点和终点连接，形成一条直线段；
步骤2)判断所述直线段是否与障碍圆相交，若不相交，则按原路线直线飞行，若相交，则执行步骤3)；所述障碍圆是用于表示障碍物位置和大小特征的模型；
步骤3)生成复数个与所述直线段与所述障碍圆同时相切的最小转弯圆；所述最小转弯圆的半径为无人机的最小转弯半径；
步骤4)根据所述直线段、所述障碍圆以及所述最小转弯圆确定复数个可选的飞行路径；
步骤5)计算所述复数个可选的飞行路径的路径长度和与每个可选的飞行路径对应的重喷漏喷面积；
步骤6)将所述每条可选的路径长度和与其对应的重喷漏喷面积进行归一化处理，得到与每条可选的飞行路径对应的评价函数；
步骤7)从所述的每个评价函数中选出数值最大的，并将其对应的飞行路径作为最终飞行路径。
一种植保无人机喷施过程中小障碍下的避障方法，包括如下步骤：
步骤1)将飞行路径的起点和终点连接，形成一条直线段；
步骤2)判断所述直线段是否与障碍圆相交，若不相交，则按原路线直线飞行，若相交，则执行步骤3)；所述障碍圆是用于表示障碍物位置和大小特征的模型；
步骤3)比较无人机的最小转弯半径与所述障碍圆的半径大小；
若障碍圆的半径大于等于无人机的最小转弯半径，则生成复数个与所述直线段与所述障碍圆同时相切的最小转弯圆；所述最小转弯圆的半径为无人机的最小转弯半径；
若障碍圆的半径小于无人机的最小转弯半径，则生成两个所述障碍圆的内切圆，所述内切圆的圆心位于所述直线段的经过所述障碍圆圆心的垂线上，并且所述障碍圆在所述内切换的内部。
步骤4)根据所述直线段、所述障碍圆、所述最小转弯圆、所述内切圆确定复数个可选的飞行路径；
步骤5)计算所述复数个可选的飞行路径的路径长度和与每个可选的飞行路径对应的重喷漏喷面积；
步骤6)将所述每条可选的路径长度和与其对应的重喷漏喷面积进行归一化处理，得到与每条可选的飞行路径对应的评价函数；
步骤7)从所述的每个评价值中选出数值最大的，并将其对应的飞行路径作为最终飞行路径。
一种无人机，包括存储器以及与其连接的处理器，所述存储器用于存储原飞行路线的长度、原飞行路线的起点和终点位置、障碍圆位置和大小、无人机最小转弯半径，所述处理器用于从所述存储器中读取数据，并执行前述的植保无人机喷施过程中单障碍下的避障方法以及植保无人机喷施过程中单障碍下的避障方法。
本发明的有益效果为：1、引入了基准线，即起点和终点的连线，用来排除不会对原飞行路径造成影响的障碍，减少了由于躲避不必要的障碍而导致避障路径条数增加的可能；2、考虑到了无人机的最小转弯半径，不同于现有技术认为无人机可以按照任意轨迹飞行，本发明考虑到了无人机飞行的实际情况，在每次需要改变飞行轨迹时，都将最小转弯半径加入路径的生成和计算；3、考虑到了无人机的最小转弯半径大于障碍圆半径的情况，防止由于最小转弯半径的曲率小于障碍圆模型的曲率，而导致无人机无法生成避障路线，进而完成喷施过程中的避障任务的现象。
附图说明
图1为本发明的植保无人机喷施过程中单障碍下的避障方法的流程图；
图2为本发明的植保无人机喷施过程中小障碍下的避障方法的流程图；
图3(a)为无人机在无障碍的矩形区域进行喷施的路线示意图；
图3(b)为无人机在无障碍的不规则区域进行喷施的路线示意图；
图4(a)为无人机在有障碍的矩形区域进行喷施的路线示意图；
图4(b)为无人机在有障碍的不规则区域进行喷施的路线示意图；
图5为现有技术的避障算法的避障路线图；
图6为本发明的障碍圆及障碍圆区域半径的示意图；
图7为最小转弯圆与障碍圆的关系的示意图；
图8为图7的局部放大图；
图9为重喷漏喷区域的示意图；
图10为本发明的障碍圆与最小转弯圆构成的三角形区域的示意图；
图11为障碍圆半径小于无人机最小转弯半径时的避障路线示意图；
图12为图11的局部放大图。
具体实施方式
本发明的具体实施方式一至五为不考虑无人机的最小转弯半径与障碍圆关系的情形，而具体实施方式六至九针对无人机的最小转半径与障碍圆的关系的不同进行了更细致的情况划分。
具体实施方式一：本实施方式的一种农用植保无人机喷施过程中单障碍下的避障方法，包括如下步骤：
步骤1)将飞行路径的起点和终点连接，形成一条用于表征原飞行路线的直线段；这条直线段可以用来表示喷施区域的一条边，即在无障碍的情况下，飞行路径可以是“沿喷施区域的一条边直线飞行→转弯180°至下一条直线路径”的往返飞行。而本发明不考虑往返飞行的部分，只考虑沿直线飞行时可能碰到障碍的情况。
步骤2)判断直线段是否与障碍圆相交，若不相交，则按原路线直线飞行，若相交，则执行步骤3)；障碍圆是用于表示障碍物位置和大小特征的模型。
这样设置的好处是，使用直线段排除了不会对原飞行路线产生影响的障碍。由于现有技术的飞行路线规划往往考虑一定区域内的所有障碍，这会导致规划出的路线存在多条计算路径，从而增加了计算量，并且可能造成无人机重复喷施和漏喷的情况。本发明仅考虑会对飞行路线造成影响的障碍，这大大减少了无人机所需做的计算，并且更符合农用植保无人机的喷施作业过程。
需要说明的是，步骤1)和步骤2)并不是显而易见的，现有技术的无人机路线规划没有排除不需要躲避的障碍，不会考虑障碍物是否会影响原定飞行路线的问题，本发明可以更好地排除不必考虑的障碍，从而使此情形下的飞行路径规划更加合理，更贴合实际。
步骤3)生成复数个与直线段与障碍圆同时相切的最小转弯圆；最小转弯圆的半径为无人机当前速度下的最小转弯半径。由于不同的无人机性能不同，因此同一速度下的最小转弯半径也可能不同，本发明的最小转弯半径是在无人机的速度保持不变的情况下，无人机的最小转弯半径。
最小转弯圆与障碍圆的关系如图7所示。其中R代表障碍圆的半径，Rz代表无人机的最小转弯半径，S为原始飞行路径的起点，T为原始飞行路径的终点。V代表无人机以速度V进行飞行。半径为Rz的圆均为最小转弯圆，其中最小转弯圆的实线部分代表可选飞行路径的一部分，即无人机可以沿着图7中的实线部分飞行。
步骤4)根据直线段、障碍圆以及最小转弯圆确定复数个可选的飞行路径。步骤3和步骤4是生成Dubins路径的必要步骤。
使用步骤3)和步骤4)的好处是，无人机在经过Dubins路径进行避障后，可以飞回原飞行路径，这也满足了具有原定飞行路线的农用植保无人机的喷施飞行特点。
步骤5)计算复数个可选的飞行路径的路径长度和与每个可选的飞行路径对应的重喷漏喷面积；
步骤6)将每条可选的路径长度和与其对应的重喷漏喷面积进行归一化处理，得到与每条可选的飞行路径对应的评价函数；
步骤7)从的每个评价函数中选出数值最大的，并将其对应的飞行路径作为最终飞行路径。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是：
步骤5)中，复数个可选的飞行路径的路径长度的确定方法为：
若障碍圆的圆心与最小转弯圆的圆心在直线段的异侧时，通过如下公式计算飞行路径的路径长度：
若障碍圆的圆心与最小转弯圆的圆心在直线段的同侧时，通过如下公式计算飞行路径的路径长度：
其中b为直线段的长度，用于表征原飞行路线的长度；L为障碍圆的圆心到直线段的距离；R为障碍圆的半径；Rz为无人机的最小转弯半径。
图8是图7的局部放大图，代表了障碍圆与最小转弯圆之间的几何关系。
下面根据图8具体说明当障碍圆的圆心与最小转弯圆的圆心在直线段的异侧时Lsumo的推导过程：
已知障碍圆的圆心坐标为(Xd,Yd)，障碍圆模型的半径R，生成的最小转弯圆的圆心坐标(Xz，Yz)，最小转弯半径为Rz，障碍圆的到直线段的垂线长度为L。其计算过程如下
L＝|Xz-Xd|
由与两平行线都相交的直线，其对角相等的原理得
α2＝α1
又由扇形的弧长公式得，得最小转弯圆与直线和障碍圆相切的那一段弧长L弧1
L弧1＝Rzα1
已知α2又可求得，α2所对应的弧长L弧2
L弧2＝Rα2
所以由以上公式代入求弧长L弧的公式中，可以求出躲避障碍时的总弧长L弧
L弧＝2(L弧1+L弧2)
而总路线的长度
Lsumo＝b-2|Yz-Yd|+L弧
所以
通过计算得到避障路径的长度为
当障碍圆的圆心与最小转弯圆的圆心在直线段的同侧时，推导过程与上述过程相似，此处不再赘述。
本实施方式公开了具体的飞行路径计算公式，从公式中可以看出，本发明考虑到了无人机的最小转弯半径，其优点在于考虑到无人机的实际飞行特性，认为无人机需要实施改变飞行轨迹时只能以最小转弯半径为弧线运动，不同于现有技术的无人机路线规划认为无人机可以按任意轨迹飞行的错误观点，本发明贴合实际。
其它步骤及参数与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二不同的是：障碍圆半径R满足公式R＝Rd+Rl，其中Rd为障碍圆的中心到最远边缘的距离，Rl为无人机需要与障碍物保持的安全距离。
上述公式对应的几何示意图如图6所示。
本实施方式的有益效果是，考虑到了无人机由于飞行抖动和外界因素问题需要与障碍物保持的安全距离，现有技术未处于安全性考虑到这一点。进一步使无人机飞行路径贴近实际情形。
其它步骤及参数与具体实施方式一或二相同。
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同的是：
步骤5)中，每个可选的飞行路径对应的重喷漏喷面积的确定方法为：
若障碍圆的圆心与最小转弯圆的圆心在直线段的异侧时，通过如下公式计算重喷漏喷面积：
若障碍圆的圆心与最小转弯圆的圆心在直线段的同侧时，通过如下公式计算重喷漏喷面积：
重喷面积用于表示无人机在进行避障过程中对一定区域重复喷施的总面积，其示意图如图9所示，阴影部分表示重复喷施的区域。正如前述的避障过程，该避障过程会使农用植保无人机的喷施过程产生重喷和漏喷的情况，重喷面积是农用植保无人机在第二条回飞路径上回飞喷施造成的，漏喷面积是躲避障碍时无法喷施到造成的，下面就其重喷漏喷的面积给予计算和推导。
如图9所示，在没有特殊情况下(如重喷面积处出现障碍减少了重喷面积，或者漏喷面积处出现了障碍，减少了漏喷的面积)，产生的重喷面积和漏喷面积基本相似，这里只给出重喷面积的推导，漏喷面积的与其相似。
图10为障碍圆和最小转弯圆的几何关系图，下面结合图10说明当障碍圆的圆心与最小转弯圆的圆心在直线段的异侧时，Sre o的推导过程。
为了避免复杂的积分运算的，该计算方法采用面积的加减法计算重喷漏喷面积，推导过程不再列出，将直接给出计算结果。
已知障碍圆的圆心坐标为(Xd,Yd)，障碍圆模型的半径R,生成的最小转弯圆的圆心坐标(Xz，Yz),最小转弯半径为Rz。障碍圆的中心点偏离原路线的距离为L，可构建如上图所示的三角形区域。由圆和圆相切及圆和直线相切，可知该三角形为直角三角形，其斜边的长度为R+Rz，水平的直角边为L+Rz，由此可得另一条直角边的长度为
由此可得该直角三角形的各个角度的大小。
又由于内侧的直角三角形与外侧的直角三角形相似，故可求出各边和各角，所要求的面积
S′＝S内-S1-S5
其中
S5＝S扇-S4
在计算S4时需要用到三角形的相似性和余弦定理
最终计算出的S′区域面积为
重喷区域面积的大小
S＝2(S′+S5+S6)
而
最终计算出农用植保无人机重喷的面积为
最终计算出农用植保无人机漏喷的区域面积与重喷面积相同，为：
其它步骤及参数与具体实施方式一至三之一相同。
具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至四其一不同的是：
步骤6)中，评价函数为：
Fitness(i)为第i条路径的评价值；D(xi)为第i条路径的路径长度经过归一化后的数据；S(xi)为第i条路径的重喷漏喷面积经过归一化后的数据；β1、β2分别代表路径长度和重喷漏喷面积的权重；
通过如下公式进行归一化处理：
其中x为待处理的数据，x*为经过归一化处理后的数据。
使用上述归一化函数，可以保证归一化后的数据的取值在[0,1]区间内。在实际计算中，可以将长度S和重喷漏喷面积D带入归一化函数，得到对应的S(xi)和D(xi)。
具体实施方式六：具体实施方式六至九将考虑障碍圆的半径小于无人机的最小转弯半径的情形，“小障碍”的表述意味着本发明主题的技术手段考虑到了障碍圆的半径较小的情形。
本实施方式提供的农用植保无人机喷施过程中小障碍下的避障方法，包括如下步骤：
步骤1)将飞行路径的起点和终点连接，形成一条用于表征原飞行路线的直线段；
步骤2)判断直线段是否与障碍圆相交，若不相交，则按原路线直线飞行，若相交，则执行步骤3)；障碍圆是用于表示障碍物位置和大小特征的模型。
步骤3)比较无人机的最小转弯半径与障碍圆的半径大小；
若障碍圆的半径大于等于无人机的最小转弯半径，则生成复数个与直线段与障碍圆同时相切的最小转弯圆；最小转弯圆的半径为无人机的最小转弯半径；
若障碍圆的半径小于无人机的最小转弯半径，则生成两个障碍圆的内切圆，并生成复数个与直线段与内切圆同时相切的最小转弯圆；内切圆的圆心位于直线段的经过障碍圆圆心的垂线上，内切圆的半径等于最小转弯圆的半径；用内切圆代替障碍圆进行后续的步骤。
步骤4)根据直线段、障碍圆、最小转弯圆、内切圆确定复数个可选的飞行路径。
步骤5)计算复数个可选的飞行路径的路径长度和与每个可选的飞行路径对应的重喷漏喷面积。
步骤6)将每条可选的路径长度和与其对应的重喷漏喷面积进行归一化处理，得到与每条可选的飞行路径对应的评价函数。
步骤7)从的每个评价函数中选出数值最大的，并将其对应的飞行路径作为最终飞行路径。
这样设置的好处是，步骤3)考虑到了障碍圆的半径与无人机的最小转弯半径之间的关系，如果无人机的转弯半径大于障碍圆半径，使用生成内切圆的方法防止了由于最小转弯半径的曲率小于障碍圆模型的曲率，而导致无人机无法完成喷施过程中的避障任务的现象。这一改进点体现了本实施方式的创造性。
下面结合图11具体说明步骤3)的部分过程：
在喷施区域的建模中，针对可能出现的小障碍，如果直接取小障碍圆的半径R和最小转弯半径Rz中较大的一个来生成Dubins路径进而生成可飞路线，可能会导：①增加了避障路径长度；②加大了重喷漏喷面积；③增加了耗能。对于小障碍本文的处理方法如图11所示。
图11中出现了一个小于最小转弯圆的障碍(虚线圆为最小转弯圆)，此时的处理方法是：过此小障碍圆的圆心，做与ST垂直的直线，以最小转弯圆的大小为大小，作此障碍圆的内切圆，内切圆的圆心落在之前做的垂线上，这样的内切圆有两个，分别以这两个内切圆的切点加入到有向图中，作为两个顶点，进行最佳路径的搜索。
其它步骤及参数与具体实施方式一至四之一相同。
具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式六不同的是：步骤5)中，复数个可选的飞行路径的路径长度的确定方法为：
若障碍圆的圆心与最小转弯圆的圆心在直线段的异侧时，通过如下公式计算飞行路径的路径长度：
若障碍圆的圆心与最小转弯圆的圆心在直线段的同侧时，通过如下公式计算飞行路径的路径长度：
其中b为直线段的长度；R为障碍圆的半径；Rz为无人机的最小转弯半径；
当障碍圆的半径大于等于无人机的最小转弯半径时，Ld为障碍圆的圆心到直线段的距离，R为障碍圆的半径；
当障碍圆的半径小于无人机的最小转弯半径时，Ld为内切圆的圆心到直线段的距离，R代表最小转弯半径的大小；
障碍圆半径R满足公式R＝Rd+Rl，其中Rd为障碍圆的中心到最边缘的距离，Rl为无人机需要与障碍物保持的安全距离。
其它步骤及参数与具体实施方式六相同。
具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式六或七不同的是：
步骤6)中，评价函数为：
Fitness(i)为第i条路径的评价值；D(xi)为第i条路径的路径长度经过归一化后的数据；S(xi)为第i条路径的重喷漏喷面积经过归一化后的数据；β1、β2分别代表路径长度和重喷漏喷面积的权重。
通过如下公式进行归一化处理：
其中x为待处理的数据，x*为经过归一化处理后的数据。
其它步骤及参数与具体实施方式五至七其一相同。
具体实施方式九：本实施方式与具体实施方式六至八其一不同的是：
步骤5)中，每个可选的飞行路径对应的重喷漏喷面积的确定方法为：
若障碍圆的圆心与最小转弯圆的圆心在直线段的异侧时，通过如下公式计算重喷漏喷面积：
若障碍圆的圆心与最小转弯圆的圆心在直线段的同侧时，通过如下公式计算重喷漏喷面积：
具体实施方式十：本实施方式提供的无人机，包括存储器以及与其连接的处理器，存储器用于存储原飞行路线的长度、原飞行路线的起点和终点位置、障碍圆位置和大小、无人机最小转弯半径，处理器用于从存储器中读取数据，并执行如具体实施方式一至九中任意一项的方法。
存储器也体现了无人机可具有预先存储的原定飞行路线的特点，存储器预先存储无人机和喷数区域的部分参数，处理器从存储器中取出这些参数，并用这些参数执行具体实施方式一至九中任意一项的运算。
本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，本领域技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。
Claims (6)
1.一种农用植保无人机喷施过程中单障碍下的避障方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1)将飞行路径的起点和终点连接，形成一条用于表征原飞行路线的直线段；
步骤2)判断所述直线段是否与障碍圆相交，若不相交，则按原路线直线飞行，若相交，则执行步骤3)；所述障碍圆是用于表示障碍物位置和大小特征的模型；
步骤3)生成复数个与所述直线段与所述障碍圆同时相切的最小转弯圆；所述最小转弯圆的半径为无人机的最小转弯半径；
步骤4)根据所述直线段、所述障碍圆以及所述最小转弯圆确定复数个可选的飞行路径；
步骤5)计算所述复数个可选的飞行路径的路径长度和与每个可选的飞行路径对应的重喷漏喷面积，
所述复数个可选的飞行路径的路径长度的确定方法为：
若障碍圆的圆心与最小转弯圆的圆心在所述直线段的异侧时，通过如下公式计算飞行路径的路径长度：
若障碍圆的圆心与最小转弯圆的圆心在所述直线段的同侧时，通过如下公式计算飞行路径的路径长度：
其中b为所述直线段的长度，用于表征原飞行路径的长度；L为所述障碍圆的圆心到所述直线段的距离；R为所述障碍圆的半径；Rz为无人机的最小转弯半径，
每个可选的飞行路径对应的重喷漏喷面积的确定方法为：
若障碍圆的圆心与最小转弯圆的圆心在所述直线段的异侧时，通过如下公式计算重喷漏喷面积：
若障碍圆的圆心与最小转弯圆的圆心在所述直线段的同侧时，通过如下公式计算重喷漏喷面积：
L为障碍圆的圆心到直线段的距离；R为障碍圆的半径；Rz 为无人机的最小转弯半径；
步骤6)将每条可选的路径长度和与其对应的重喷漏喷面积进行归一化处理，得到与每条可选的飞行路径对应的评价函数；
步骤7)从所述的每个评价函数中选出数值最大的，并将其对应的飞行路径作为最终飞行路径。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述障碍圆半径R满足公式R＝Rd+Rl，其中Rd为障碍圆的中心到最远边缘的距离，Rl为无人机需要与障碍物保持的安全距离。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤6)中，所述评价函数为：
Fitness(i)为第i条路径的评价值；D(xi)为第i条路径的路径长度经过归一化后的数据；S(xi)为第i条路径的重喷漏喷面积经过归一化后的数据；β1、β2分别代表路径长度和重喷漏喷面积的权重；
通过如下公式进行归一化处理：
其中x为待处理的数据，x*为经过归一化处理后的数据。
4.一种农用植保无人机喷施过程中小障碍下的避障方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1)将飞行路径的起点和终点连接，形成一条用于表征原飞行路线的直线段；
步骤2)判断所述直线段是否与障碍圆相交，若不相交，则按原路线直线飞行，若相交，则执行步骤3)；所述障碍圆是用于表示障碍物位置和大小特征的模型；
步骤3)比较无人机的最小转弯半径与所述障碍圆的半径大小；
若障碍圆的半径大于等于无人机的最小转弯半径，则生成复数个与所述直线段与所述障碍圆同时相切的最小转弯圆；所述最小转弯圆的半径为无人机的最小转弯半径；
若障碍圆的半径小于无人机的最小转弯半径，则生成两个所述障碍圆的内切圆，并生成复数个与所述直线段与所述内切圆同时相切的最小转弯圆；所述内切圆的圆心位于所述直线段的经过所述障碍圆圆心的垂线上，所述内切圆的半径等于所述最小转弯圆的半径；用所述内切圆换代替所述障碍圆进行后续的步骤；
步骤4)根据所述直线段、所述障碍圆、所述最小转弯圆确定复数个可选的飞行路径；
步骤5)计算所述复数个可选的飞行路径的路径长度和与每个可选的飞行路径对应的重喷漏喷面积；
步骤6)将每条可选的路径长度和与其对应的重喷漏喷面积进行归一化处理，得到与每条可选的飞行路径对应的评价函数；
步骤7)从所述的每个评价值中选出数值最大的，并将其对应的飞行路径作为最终飞行路径；
所述复数个可选的飞行路径的路径长度的确定方法为：
若障碍圆的圆心与最小转弯圆的圆心在所述直线段的异侧时，通过如下公式计算飞行路径的路径长度：
若障碍圆的圆心与最小转弯圆的圆心在所述直线段的同侧时，通过如下公式计算飞行路径的路径长度：
其中b为所述直线段的长度；为所述障碍圆的半径；Rz为无人机的最小转弯半径；
当障碍圆的半径大于等于无人机的最小转弯半径时，Ld为所述障碍圆的圆心到所述直线段的距离，R为所述障碍圆的半径；
当障碍圆的半径小于无人机的最小转弯半径时，Ld为所述内切圆的圆心到所述直线段的距离；
所述障碍圆半径R满足公式R＝Rd+Rl，其中Rd为障碍圆的中心到最边缘的距离，Rl为无人机需要与障碍物保持的安全距离，
所述步骤5)中，每个可选的飞行路径对应的重喷漏喷面积的确定方法为：
若障碍圆的圆心与最小转弯圆的圆心在所述直线段的异侧时，通过如下公式计算重喷漏喷面积：
若障碍圆的圆心与最小转弯圆的圆心在所述直线段的同侧时，通过如下公式计算重喷漏喷面积：
障碍圆模型的半径R，最小转弯半径为Rz ，障碍圆的中心点偏离原路线的距离为L。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，步骤6)中，所述评价函数为：
Fitness(i)为第i条路径的评价值；D(xi)为第i条路径的路径长度经过归一化后的数据；S(xi)为第i条路径的重喷漏喷面积经过归一化后的数据；β1、β2分别代表路径长度和重喷漏喷面积的权重；
通过如下公式进行归一化处理：
其中x为待处理的数据，x*为经过归一化处理后的数据。
6.一种农用植保无人机喷施过程中的飞行控制装置，包括存储器以及与其连接的处理器，其特征在于，所述存储器用于存储如下数据：原飞行路线的长度、原飞行路线的起点和终点位置、障碍圆位置和大小、无人机最小转弯半径；所述处理器用于从所述存储器中读取所述数据，并根据所述数据执行如权利要求1至5中任意一项所述的方法，以使无人机规划并执行喷施作业。
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