CN107992078A - 一种植保无人机自主路径规划方法 - Google Patents

一种植保无人机自主路径规划方法 Download PDF

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CN107992078A
CN107992078A CN201711350537.0A CN201711350537A CN107992078A CN 107992078 A CN107992078 A CN 107992078A CN 201711350537 A CN201711350537 A CN 201711350537A CN 107992078 A CN107992078 A CN 107992078A
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CN
China
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unmanned plane
point
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belt
distance
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程靖
吕京兆
王新升
左盘飞
刘喜龙
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Xi'an Tianwen Intelligent Technology Co Ltd
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    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05DSYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
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    • G05D1/10Simultaneous control of position or course in three dimensions
    • G05D1/101Simultaneous control of position or course in three dimensions specially adapted for aircraft

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Abstract

本发明公开了一种植保无人机自主路径规划方法,给出无人机的喷洒区域,当无人机接收到喷洒任务后,按照本发明的方法将待喷洒区域切割成带状区域,规划喷洒路线,无人机跟踪喷洒路线进行喷洒任务,在无人机工作前不需要复杂的前期准备工作,按照预先规划的路线进行喷洒工作,避免过喷、漏喷现象,节约农药、提高病虫害防治效果,节约人力。

Description

一种植保无人机自主路径规划方法
技术领域
本发明涉及飞行器控制领域,具体涉及一种植保无人机自主路径规划方法。
背景技术
随着通信电子技术和控制技术的进步,无人机应用到越来越广的领域中, 其中无人机在农业领域内的应用获得了广泛关注,无人机在农药喷洒病虫害防 治方面与传统方式有巨大的优势,其解放了人力,提高了作业速度,农药的喷 洒更具有穿透性,提高了防治效果,减少了农药的使用,减轻了环境污染,并 且避免了人和农药的直接接触从而保证了人的安全和身体健康。
现有的无人机喷药的方式多通过技能熟练的飞手来手动操控,但是这种方 式作用距离有限,当无人机远离飞手甚至超视距时会变的难以操控,常常造成 过喷、漏喷的现象,从而造成一定的农药浪费、降低了农作物病虫害的防治效 果。这种方式不能实现完全的自动化作业,并且人力成本较高。
现在市面上少数的几款“自动作业”的植保无人机也尚不能实现完全的自 主飞行,比如极飞的P20植保无人机,其飞行喷洒的整个作业流程需要预先的 测绘和航线的规划,包括电线杆、斜拉线在内的各种信息需要全部标注好,这 个前期工作需要耗费大量的人力,综合作业时间甚至会高于飞手的手动飞行。 而且,因为其不具有真正的自主避障能力,所以当一些障碍信息的标注出现疏 漏时会造成撞机等事故,存在安全隐患。
发明内容
为解决现有技术的不足,本发明目的在于提供一种植保无人机自主路径规 划方法,实现无人机的路径自主规划功能,在无人机工作前不需要复杂的前期 准备工作,避免过喷、漏喷现象。
为了达到上述目的,本发明采用以下方案:
一种植保无人机自主路径规划方法,首先在电脑控制端发布控制任务,利 用差分GPS技术在地图上给出待喷药范围、喷药开始点、初始喷药方向和喷药 完成后无人机的降落地点,给出无人机与植物顶部的高度差,其中喷药方向与 喷药起始点所在的一条边平行;
无人机路径规划模块得到上述信息后开始规划轨迹,待喷药范围通过给出 喷药范围的边缘点来确定,边缘点围成的区域即为待喷药区域,该区域为凸多 边形;
无人机的喷幅宽度为W,将待喷药区域划分为宽度为W的带状区域,带状 区域的方向与给定的喷药方向平行;
每个带状区域确定后,确定带状区域的中线,中线即为与带状区域两边平 行、处于带状区域中间、且与带状区域两平行边距离相等的直线段,中线两端 点在带状区域的另外两边上,在进行农药喷洒时,中线为无人机在水平方向的 飞行路线,无人机与植物顶部的距离由高度控制部分独立控制。
进一步,当无人机飞行过程中检测到前方有障碍,首先判断与障碍的距离, 当距离大于n倍减速距离时沿原航线飞行,当距离小于n倍减速距离时开始执行 避障操作,切换为避障的工作模式,按照给出的虚拟路径点,结合无人机当前 的位置、速度规划无人机的轨迹,按规划轨迹飞过障碍;其中n≥1,减速距离是 指无人机在当前速度下执行减速操作并将速度减小为0时所飞行的距离。
进一步,切换为避障模式后首先根据障碍类型确定通过方式,通过方式包 括从上方越过、左右绕过或者从下方穿过四种方式;
无人机通过障碍时其与障碍之间的距离须大于安全距离,首先计算哪种通 过方式符合此条件,对于满足条件的通过方式,给出在此种通过方式下的虚拟 路径点,虚拟路径点即无人机通过障碍时所应通过的在障碍上方、下方或左右 的点,如果该点符合安全距离的约束,则认为此种方式是可行的安全的,然后 从可行的通过方式中选取飞行距离最短的通过方式。
进一步,飞行距离按照笛卡尔距离计算得到。
进一步,将待喷药区域划分为宽度为W的带状区域具体方法如下:
首先、将RTK测出的待喷药区域边缘点坐标按顺序存储,记为P1、P2、…Pn, 即共有n个边缘点,其中P1为初始点,Pn与P1相邻,喷药方向与P1Pn所在直线的 方向平行,P1Pn所在直线的方程为:
A0x+B0y+C0=0 (1)
P1Pn所在直线是第一个带状区域的第一条边,其端点坐标为P1、Pn
然后、计算第一条带状区域的第二条边,将P2的坐标带入式(1)等号左边的 算式,如果计算结果大于0,则计算C1如下
否则计算C1如下
则第一条带状区域的第二条边即第一条带状区域与第二条带状区域的分界 线即为
A0x+B0y+C1=0 (4)
最后、计算第一条带状区域第二条边的端点,将Pn和Pn-1坐标带入式(4)等号 左边的算式,如果计算得到的两个结果异号,则计算Pn-1Pn与式(4)代表直线的交 点,此交点便是分界线的一个交点,如果计算得到的两个结果同号,则将Pn-2和 Pn-1坐标带入式(4)等号左边的算式,对计算结果符号进行判断,如果所得结果依 然同号,则将两个点的下标同时减1,再判断,直至结果异号为止,然后计算交 点;
该第一条带状区域第二条边的另一个交点的计算方法与前述方法相同,首 先将P1、P2的坐标带入式(4)等号左边的算式,计算其结果是否异号,若同号则 将两个点的下标同时加一,然后再执行相同的操作,直至两个结果异号,这时 便可以计算两条直线的交点;
第二个带状区域和第三个带状区域的分界线的计算方法及端点的计算方法 与前述相同,当某条分界线与任何边都不相交的时候,则说明带状区域划分工 作已经完成,删去最后无端点的分界线。
进一步,确定带状区域的中线具体如下:
将最后一条边向后平行移动W/2的距离,判断此直线与喷洒区域是否有两 个交点,若有两个交点则两个交点之间的线段便可作为最后一个带状区域的中 线,如果没有两个交点,则将最后一条边向后平行移动W/4的距离,判断其与 喷洒区域是否有两个交点,若没有,则将最后一条边向后平行移动W/8的距离, 直到其与喷洒区域有两个交点,两个交点之间的线段便可作为最后一个带状区 域的中线;
设定一个阈值,当移动的距离小于此阈值时便不再移动,最后一个带状区 域便不再画中线,即放弃对此区域的喷洒;
最后一个带状区域放弃画中线或中线确定后,每个带状区域的第二条边分 别向前平行移动W/2的距离即为各带状区域的中线。
进一步,喷洒农药时,无人机在水平方向沿着中线飞行具体过程为:
第一个带状区域中,距离起始点最近的中线端点即整个喷药过程开始进行 喷洒的点记为S1,此中线的另一端点记为S2,与其相邻的第二个带状区域中与S2距离最近的中线端点记为S3,该中线的另一端点记为S4,S5、S6…Sn的确定方 法与此相同;
进行喷洒时无人机的行进路线为从S1开始,沿直线行进到S2,到达S2后再 沿直线到S3,依此类推;
其中当无人机由奇数点运动到偶数点时,是在带状区域内运动,此时进行 农药喷洒,当无人机由偶数点运动到奇数点时,是在进行带状区域间的转移, 此时不喷洒农药。
进一步,无人机水平飞行路线是点到点之间的直线,无人机行进过程中按 照加速‐匀速‐减速的速度变化飞行;
设定无人机最小半径rmin和最小速度vmin,当无人机距离某点的距离小于rmin且其速度小于vmin时便认为无人机已到达该点,此时无人机便开始向下一点飞行, 在喷药的飞行过程中保持机头航向不变,在带状区域间转移时无人机在水平移 动的过程中同时调整航向。
进一步,无人机喷药时,喷药的速率与无人机水平飞行速度成正比。
进一步,在无人机执行喷药任务时,无人机检测到燃料不足或农药不足时, 无人机便进行返航,无人机返航开始的点记为Sf,当无人机返航进行燃料补充 或农药补充之后,无人机首先飞到Sf点,然后继续返航前的任务。
本发明的植保无人机自主路径规划方法,给出无人机的喷洒区域,当无人 机接收到喷洒任务后,按照本发明的方法将待喷洒区域切割成带状区域,规划 喷洒路线,无人机跟踪喷洒路线进行喷洒任务,在无人机工作前不需要复杂的 前期准备工作,按照预先规划的路线进行喷洒工作,避免过喷、漏喷现象,节 约农药、提高病虫害防治效果,节约人力。
无人机具有自主避障的功能,当无人机检测到障碍时,对于不同的障碍类 型设置不同的安全距离,根据无人机状态给出不同的避障方法,障碍无需事先 标出,通过实时检测来躲避障碍,提高安全性。
进一步,无人机在水平方向沿着带状区域中线飞行,飞行控制难度低,对 区域内的植物覆盖全面、均匀
进一步,无人机水平飞行路线是点到点之间的直线,无人机行进过程中按 照加速‐匀速‐减速的速度变化飞行,此飞行路线规划简单,容易跟踪,降低了飞 行控制的复杂度
进一步,宽度为W的带状区域划分方法可以有效覆盖所有区域,
进一步,无人机喷药时,喷药的速率与无人机水平飞行速度成正比,保证 均匀喷洒,提高喷洒效果。
附图说明
图1是执行喷洒任务时带状区域的划分示意图
图2是执行喷洒任务时喷洒路线示意图
图3是飞行器检测障碍的示意图
图4是飞行器以不同方式通过障碍的示意图
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描 述的实施例仅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它 实施例,都应属于本发明保护的范围。
本发明的植保无人机为旋翼机,其包含动力模块,控制模块,定位模块, 路径规划模块,喷药模块,障碍检测模块。其中障碍检测模块可由双摄像头、 雷达、红外测距装置等组成,可检测无人机前方和下方的障碍。
本发明植保无人机自主路径规划方法,具体如下:
首先、在电脑控制端发布控制任务,利用差分GPS在地图上给出精确的待 喷药范围、喷药开始点、初始喷药方向和喷药完成后无人机的降落地点,给出 无人机与植物顶部的高度差,其中喷药方向与喷药起始点所在的一条边平行。
然后,路径规划模块得到上述信息后开始规划轨迹,喷药范围是通过给出 喷药范围的边缘点来确定的,边缘点围成的区域就是待喷区域,该区域为凸多 边形。
无人机的喷幅宽度为W,故将待喷区域划分为宽度为W的带状区域,带状 区域的方向与给定的喷药方向平行;
每个带状区域确定后,确定带状区域的中线,中线即为与带状区域两边平 行、处于带状区域中间、且与带状区域两平行边距离相等的直线段,中线两端 点在带状区域的另外两边上,在进行农药喷洒时,中线为无人机在水平方向的 飞行路线,无人机与植物顶部的距离由高度控制部分独立控制。
将待喷药区域划分为宽度为W的带状区域具体方法如下:
首先将RTK测出的边缘点坐标按顺序存储,记为P1、P2、…Pn,即共有n个 边缘点,其中P1为初始点,P2、Pn与P1相邻,喷药方向与P1Pn所在直线的方向平 行。根据P1、Pn的位置坐标写出P1Pn所在直线的方程
A0x+B0y+C0=0 (1)
这便是第一个带状区域的第一条边,其端点坐标为P1、Pn。然后计算第一条带状 区域的第二条边,也是第一条带状区域与第二条带状区域的分界线。将P2的坐 标带入式(1)等号左边的算式,如果计算结果大于0,则计算C1如下
否则计算C1如下
这样,第一条带状区域与第二条带状区域的分界线即为
A0x+B0y+C1=0 (4)
然后计算该线的端点。将Pn和Pn-1带入式(4)等号左边的算式,如果计算得到 的两个结果异号,则计算Pn-1Pn与式(4)代表直线的交点,此交点便是分界线的一 个交点。如果计算得到的两个结果同号,则将Pn-2和Pn-1带入式(4)等号左边的算 式,对计算结果符号进行判断,如果所得结果依然同号,则将两个点的下标同 时减1,再判断,直至结果异号为止,然后计算交点。
该分界线另一个交点的计算方法与前述方法相同,首先将P1、P2的坐标带入 式(4)等号左边的算式,计算其结果是够异号,若同号则将两个点的下标同时加 一,然后再执行相同的操作,直至两个结果异号,这时便可以计算两条直线的 交点。
第二个带状区域和第三个带状区域的分界线的计算方法及端点的计算方法 与前述相同。当某条分界线与任何边都不相交的时候(此时任何两个区域的边 缘点坐标带入此分界线时所得的结果同号),则说明带状区域划分工作已经完成, 删去最后无端点的分界线。
确定带状区域的中线具体如下:
每个带状区域确定后,确定带状区域的中线,其中线即与带状区域两边平 行、处于带状区域中间、与带状区域两平行边距离相等的直线段,其端点在带 状区域的另外两边上。最后一个带状区域只有一条边,其中线按如下方式确定。 首先将最后一条边向后平行移动W/2的距离,判断此直线与喷洒区域是否有两个 交点,若有两个交点则两个交点之间的线段便可作为最后一个带状区域的中线, 如果没有两个交点,则将最后一条边向后平行移动W/4的距离,判断其与喷洒区 域是否有两个交点,若没有,则将最后一条边向后平行移动W/8的距离,直到其 与喷洒区域有两个交点,两个交点之间的线段便可作为最后一个带状区域的中 线。设定一个阈值,当移动的距离小于此阈值时便不再移动,最后一个带状区域便不再画中线,即放弃对此区域的喷洒;
最后一个带状区域放弃画中线或中线确定后,每个带状区域的第二条边分 别向前平行移动W/2的距离即为各带状区域的中线。
喷洒农药时,无人机在水平方向沿着中线飞行具体过程为:
第一个带状区域中,距离起始点最近的那个中线端点即整个喷药过程开始 的进行喷洒的点,记此点为S1,此带状区域中线的另一端点记为S2,与其相邻 的第二个带状区域中与S2距离最近的中线端点记为S3,该中线的另一端点记为 S4,S5、S6…Sn的确定方法与此相同。
进行喷洒时无人机的行进路线为从S1开始,沿直线行进到S2,到达S2后再 沿直线到S3,依此类推。其中当无人机由奇数点运动到偶数点时,是在带状区 域内运动,此时进行农药喷洒,当无人机由偶数点运动到奇数点时,是在进行 带状区域间的转移,此时不喷洒农药。点到点之间的路线是直线,无人机行进 中的速度变化是加速‐匀速‐减速,设定最小半径rmin和最小速度vmin,当无人机距 离某点的距离小于rmin且其速度小于vmin时便认为无人机已到达该点,此时无人机 便开始向下一点飞行,在喷药的飞行过程中保持机头航向不变,在带状区域间 转移时无人机在水平移动的过程中同时调整航向。无人机喷药时,喷药的速率 与无人机水平面内的飞行速度大小成正比,以保证喷药的均匀。无人机喷洒时 的路径规划如图1和图2所示。
在无人机执行喷药任务时,无人机检测到燃料不足或农药不足时,无人机 便进行返航,无人机返航开始的点记为Sf,当无人机返航进行燃料补充或农药 补充之后,无人机首先飞到Sf点,然后继续返航前的任务。
无人机检测植物顶部与无人机的距离,由高度控制模块保持此距离为设定 距离,从而保证无人机在地形变化时保持与植物顶部距离的恒定,保证喷洒效 果。
无人机检测障碍的示意图如图3所示,根据无人机的飞行速度确定无人机 的减速距离,减速距离是指无人机在当前速度下执行减速操作并将速度减小为0 时所飞行的距离。
当无人机在不执行喷洒时检测到前方有障碍,无人机首先判断与障碍的距 离,当距离大于n倍减速距离时沿原航线飞行,当距离小于n倍减速距离时开始 执行避障操作,切换为避障的工作模式,其中n≥1。
切换为避障模式后首先根据障碍类型确定通过方式,无人机通过障碍的方 式如图4所示,其中阴影部分是障碍,虚线为安全距离的边界,正方形表示飞 行器。通过方式包括从上方越过、左右绕过或者从下方穿过四种方式。这四种 通过方式在一些障碍的通过过程中可能不同时存在,如果障碍是电线,一般只 存在从上方和从下方通过的方式,如果障碍是树木,一般只存在从上方飞过和 从左右绕过的方式。无人机通过障碍时其与障碍之间的距离须大于安全距离, 首先计算哪种通过方式符合此条件。对于某种通过方式,给出在此种通过方式 下的虚拟路径点,虚拟路径点即无人机通过障碍时所应通过的在障碍上方、下 方或左右的点,如果该点符合安全距离的约束,则认为此种方式是可行的安全 的,然后从可行的通过方式中选取飞行距离最短的通过方式,此距离可按照笛 卡尔距离粗略计算。
当确定避障的通过方式后,按照给出的虚拟路径点,结合无人机当前的位 置、速度规划无人机的轨迹,无人机的轨迹与障碍的距离不小于安全距离,控 制无人机跟踪规划的轨迹。无人机在飞行过程中不断检测障碍位置,并设置新 的虚拟点保证虚拟点与障碍的距离大于安全距离,继续规划无人机的飞行轨迹, 当无人机飞过障碍及检测不到障碍时,无人机关闭避障模式,并沿避障前的任 务路径继续飞行。
当无人机执行喷洒任务时,为保证喷洒效果,无人机与农作物的顶端要保 持一个固定的距离,因此无人机在避障过程中应尽量保持与农作物顶端的距离 不变,其避障方式与前面不同。
当确定避障的通过方式后,无人机首先设置临时目标点Pl,Pl在原喷洒任务 规划的航线上,且与障碍的距离为m′倍的安全距离,其中m′≥1。无人机向点Pl减 速飞行,当无人机与点Pl距离小于rmin,速度小于vmin时,无人机开始执行避障操 作。
此时无人机执行避障操作时,除从下方穿过的避障方式外,按其他方式避 障须关闭喷洒农药的装置。避障时无人机与农作物之间的高度差可以不保持原 来的高度。无人机在飞行过程中不断检测障碍位置,并设置虚拟点并保证虚拟 点与障碍的距离大于安全距离,规划无人机的飞行轨迹,控制无人机跟踪规划 轨迹,当无人机飞过障碍及检测不到障碍时,无人机关闭避障模式,并沿避障 前的任务路径继续飞行。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明,不 能认定本发明的具体实施方式仅限于此,对于本发明所属技术领域的普通技术 人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干简单的推演或替换, 都应当视为属于本发明由所提交的权利要求书确定专利保护范围。

Claims (10)

1.一种植保无人机自主路径规划方法,其特征在于:首先在电脑控制端发布控制任务,利用差分GPS技术在地图上给出待喷药范围、喷药开始点、初始喷药方向和喷药完成后无人机的降落地点,给出无人机与植物顶部的高度差,其中喷药方向与喷药起始点所在的一条边平行;
无人机路径规划模块得到上述信息后开始规划轨迹,待喷药范围通过给出喷药范围的边缘点来确定,边缘点围成的区域即为待喷药区域,该区域为凸多边形;
无人机的喷幅宽度为W,将待喷药区域划分为宽度为W的带状区域,带状区域的方向与给定的喷药方向平行;
每个带状区域确定后,确定带状区域的中线,中线即为与带状区域两边平行、处于带状区域中间、且与带状区域两平行边距离相等的直线段,中线两端点在带状区域的另外两边上,在进行农药喷洒时,中线为无人机在水平方向的飞行路线,无人机与植物顶部的距离由高度控制部分独立控制。
2.根据权利要求1所述的植保无人机自主路径规划方法,其特征在于:当无人机飞行过程中检测到前方有障碍,首先判断与障碍的距离,当距离大于n倍减速距离时沿原航线飞行,当距离小于n倍减速距离时开始执行避障操作,切换为避障的工作模式,按照给出的虚拟路径点,结合无人机当前的位置、速度规划无人机的轨迹,按规划轨迹飞过障碍;其中n≥1,减速距离是指无人机在当前速度下执行减速操作并将速度减小为0时所飞行的距离。
3.根据权利要求2所述的植保无人机自主路径规划方法,其特征在于:切换为避障模式后首先根据障碍类型确定通过方式,通过方式包括从上方越过、左右绕过或者从下方穿过四种方式;
无人机通过障碍时其与障碍之间的距离须大于安全距离,首先计算哪种通过方式符合此条件,对于满足条件的通过方式,给出在此种通过方式下的虚拟路径点,虚拟路径点即无人机通过障碍时所应通过的在障碍上方、下方或左右的点,如果该点符合安全距离的约束,则认为此种方式是可行的安全的,然后从可行的通过方式中选取飞行距离最短的通过方式。
4.根据权利要求3所述的植保无人机自主路径规划方法,其特征在于:飞行距离按照笛卡尔距离计算得到。
5.根据权利要求1所述的植保无人机自主路径规划方法,其特征在于,将待喷药区域划分为宽度为W的带状区域具体方法如下:
首先、将RTK测出的待喷药区域边缘点坐标按顺序存储,记为P1、P2、…Pn,即共有n个边缘点,其中P1为初始点,Pn与P1相邻,喷药方向与P1Pn所在直线的方向平行,P1Pn所在直线的方程为:
A0x+B0y+C0=0 (1)
P1Pn所在直线是第一个带状区域的第一条边,其端点坐标为P1、Pn
然后、计算第一条带状区域的第二条边,将P2的坐标带入式(1)等号左边的算式,如果计算结果大于0,则计算C1如下
<mrow> <msub> <mi>C</mi> <mn>1</mn> </msub> <mo>=</mo> <msub> <mi>C</mi> <mn>0</mn> </msub> <mo>+</mo> <mi>W</mi> <msqrt> <mrow> <msup> <msub> <mi>A</mi> <mn>0</mn> </msub> <mn>2</mn> </msup> <mo>+</mo> <msup> <msub> <mi>B</mi> <mn>0</mn> </msub> <mn>2</mn> </msup> </mrow> </msqrt> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mrow> <mo>(</mo> <mn>2</mn> <mo>)</mo> </mrow> </mrow>
否则计算C1如下
<mrow> <msub> <mi>C</mi> <mn>1</mn> </msub> <mo>=</mo> <msub> <mi>C</mi> <mn>0</mn> </msub> <mo>-</mo> <mi>W</mi> <msqrt> <mrow> <msup> <msub> <mi>A</mi> <mn>0</mn> </msub> <mn>2</mn> </msup> <mo>+</mo> <msup> <msub> <mi>B</mi> <mn>0</mn> </msub> <mn>2</mn> </msup> </mrow> </msqrt> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mrow> <mo>(</mo> <mn>3</mn> <mo>)</mo> </mrow> </mrow>
则第一条带状区域的第二条边即第一条带状区域与第二条带状区域的分界线即为
A0x+B0y+C1=0 (4)
最后、计算第一条带状区域第二条边的端点,将Pn和Pn-1坐标带入式(4)等号左边的算式,如果计算得到的两个结果异号,则计算Pn-1Pn与式(4)代表直线的交点,此交点便是分界线的一个交点,如果计算得到的两个结果同号,则将Pn-2和Pn-1坐标带入式(4)等号左边的算式,对计算结果符号进行判断,如果所得结果依然同号,则将两个点的下标同时减1,再判断,直至结果异号为止,然后计算交点;
该第一条带状区域第二条边的另一个交点的计算方法与前述方法相同,首先将P1、P2的坐标带入式(4)等号左边的算式,计算其结果是否异号,若同号则将两个点的下标同时加一,然后再执行相同的操作,直至两个结果异号,这时便可以计算两条直线的交点;
第二个带状区域和第三个带状区域的分界线的计算方法及端点的计算方法与前述相同,当某条分界线与任何边都不相交的时候,则说明带状区域划分工作已经完成,删去最后无端点的分界线。
6.根据权利要求1所述的植保无人机自主路径规划方法,其特征在于,确定带状区域的中线具体如下:
将最后一条边向后平行移动W/2的距离,判断此直线与喷洒区域是否有两个交点,若有两个交点则两个交点之间的线段便可作为最后一个带状区域的中线,如果没有两个交点,则将最后一条边向后平行移动W/4的距离,判断其与喷洒区域是否有两个交点,若没有,则将最后一条边向后平行移动W/8的距离,直到其与喷洒区域有两个交点,两个交点之间的线段便可作为最后一个带状区域的中线;
设定一个阈值,当移动的距离小于此阈值时便不再移动,最后一个带状区域便不再画中线,即放弃对此区域的喷洒;
最后一个带状区域放弃画中线或中线确定后,其余每个带状区域的第二条边分别向前平行移动W/2的距离即为各带状区域的中线。
7.根据权利要求4、5或6所述的植保无人机自主路径规划方法,其特征在于,喷洒农药时,无人机在水平方向沿着中线飞行具体过程为:
第一个带状区域中,距离起始点最近的中线端点即整个喷药过程开始进行喷洒的点记为S1,此中线的另一端点记为S2,与其相邻的第二个带状区域中与S2距离最近的中线端点记为S3,该中线的另一端点记为S4,S5、S6…Sn的确定方法与此相同;
进行喷洒时无人机的行进路线为从S1开始,沿直线行进到S2,到达S2后再沿直线到S3,依此类推;
其中当无人机由奇数点运动到偶数点时,是在带状区域内运动,此时进行农药喷洒,当无人机由偶数点运动到奇数点时,是在进行带状区域间的转移,此时不喷洒农药。
8.根据权利要求4、5或6所述的植保无人机自主路径规划方法,其特征在于:无人机水平飞行路线是点到点之间的直线,无人机行进过程中按照加速‐匀速‐减速的速度变化飞行;
设定无人机最小半径rmin和最小速度vmin,当无人机距离某点的距离小于rmin且其速度小于vmin时便认为无人机已到达该点,此时无人机便开始向下一点飞行,在喷药的飞行过程中保持机头航向不变,在带状区域间转移时无人机在水平移动的过程中同时调整航向。
9.根据权利要求8所述的植保无人机自主路径规划方法,其特征在于:无人机喷药时,喷药的速率与无人机水平飞行速度成正比。
10.根据权利要求8所述的植保无人机自主路径规划方法,其特征在于:在无人机执行喷药任务时,无人机检测到燃料不足或农药不足时,无人机便进行返航,无人机返航开始的点记为Sf,当无人机返航进行燃料补充或农药补充之后,无人机首先飞到Sf点,然后继续返航前的任务。
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Cited By (25)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108549409A (zh) * 2018-06-04 2018-09-18 成都天麒科技有限公司 一种植保无人机飞行控制方法
CN108733077A (zh) * 2018-05-31 2018-11-02 合肥赛为智能有限公司 一种农用无人机作业智能化调控系统
CN108871288A (zh) * 2018-06-01 2018-11-23 广州中科云图智能科技有限公司 一种无人机带状倾斜影像航测方法及系统
CN108871287A (zh) * 2018-06-01 2018-11-23 广州中科云图智能科技有限公司 一种无人机带状正射影像航测方法及系统
CN109090076A (zh) * 2018-06-14 2018-12-28 华南农业大学 一种无人机喷施规划方法
CN109144100A (zh) * 2018-09-03 2019-01-04 南京嘉谷初成通信科技有限公司 喷洒控制方法、装置、地面站及存储介质
CN109197278A (zh) * 2018-10-18 2019-01-15 广州极飞科技有限公司 作业策略的确定方法及装置、药物喷洒策略的确定方法
CN109328718A (zh) * 2018-11-15 2019-02-15 山东理工大学 宽窄行栽培模式下棉花脱叶药剂的航空喷施作业方法
CN109634276A (zh) * 2018-12-13 2019-04-16 中联重科股份有限公司 农用车辆无人驾驶控制方法、系统及该农用车辆
CN109855629A (zh) * 2019-03-15 2019-06-07 朱彬 一种任务规划方法、装置及电子设备
CN109871030A (zh) * 2019-03-01 2019-06-11 上海戴世智能科技有限公司 一种无人机械的路径规划方法
WO2019114222A1 (zh) * 2017-12-15 2019-06-20 西安天问智能科技有限公司 一种植保无人机自主路径规划方法
CN110785723A (zh) * 2018-10-30 2020-02-11 深圳市大疆创新科技有限公司 一种飞行轨迹复演方法、装置、服务器及存储介质
CN111650962A (zh) * 2020-05-29 2020-09-11 自然资源部第二地理信息制图院(黑龙江省第五测绘地理信息工程院) 一种适用于带状测区的多旋翼无人机航线规划与航摄方法
WO2021035606A1 (zh) * 2019-08-29 2021-03-04 深圳市大疆创新科技有限公司 航线调整方法、地面端设备、无人机、系统和存储介质
WO2021087718A1 (zh) * 2019-11-05 2021-05-14 深圳市大疆创新科技有限公司 无人机的控制方法、装置、设备及存储介质
CN112859920A (zh) * 2021-01-19 2021-05-28 成都智慧赋能科技有限公司 基于大数据的智慧城市管理方法
CN113791631A (zh) * 2021-09-09 2021-12-14 常州希米智能科技有限公司 一种基于北斗的无人机定位飞行控制方法和装置
CN113934232A (zh) * 2021-11-02 2022-01-14 山东交通学院 基于虚拟图像控制的植保无人机航线规划系统及方法
CN113973794A (zh) * 2021-09-10 2022-01-28 常州希米智能科技有限公司 一种无人机喷洒农药量监控处理方法和装置
CN114879746A (zh) * 2022-07-13 2022-08-09 山东中宇航空科技发展有限公司 一种农业植保无人机飞行路线优化方法
CN115251023A (zh) * 2022-08-17 2022-11-01 陕西理工大学 一种智能化农药喷洒方法及系统
CN115903855A (zh) * 2023-01-10 2023-04-04 北京航科星云科技有限公司 一种基于卫星遥感的林场喷药路径规划方法、装置及设备
CN116501092A (zh) * 2023-06-27 2023-07-28 北京市农林科学院智能装备技术研究中心 航空施药控制方法及系统
WO2023207022A1 (zh) * 2022-04-24 2023-11-02 丰疆智能软件科技(南京)有限公司 农机自动作业的路径规划方法、系统、设备及存储介质

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104503464A (zh) * 2014-12-30 2015-04-08 中南大学 基于计算机的凸多边形农田无人机喷洒作业航迹规划方法
CN104808660A (zh) * 2015-03-04 2015-07-29 中南大学 凹凸混合复杂多边形农田无人机喷洒作业航迹规划方法
CN105222779A (zh) * 2015-08-26 2016-01-06 北京农业智能装备技术研究中心 植保无人机的航迹规划方法及装置
CN105404309A (zh) * 2015-11-24 2016-03-16 木牛(青岛)科技有限公司 一种无人机控制系统及控制方法
CN105955294A (zh) * 2016-05-26 2016-09-21 北京大工科技有限公司 控制无人机植保作业的方法及装置
US20160307448A1 (en) * 2013-03-24 2016-10-20 Bee Robotics Corporation Hybrid airship-drone farm robot system for crop dusting, planting, fertilizing and other field jobs
CN106094532A (zh) * 2016-08-16 2016-11-09 华南农业大学 一种农用无人机喷施系统自动调节装置及调节方法
CN106406342A (zh) * 2016-09-14 2017-02-15 无锡微翼德米无人机系统科技有限公司 植保无人机阶段化飞行作业的打药方法
US20170334560A1 (en) * 2015-07-17 2017-11-23 Topcon Positioning System, Inc. Agricultural Crop Analysis Drone
CN107390715A (zh) * 2017-07-07 2017-11-24 深圳市华琥技术有限公司 一种基于无人机的喷药控制方法

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104656665B (zh) * 2015-03-06 2017-07-28 云南电网有限责任公司电力科学研究院 一种新型无人机通用避障模块及步骤
US10665115B2 (en) * 2016-01-05 2020-05-26 California Institute Of Technology Controlling unmanned aerial vehicles to avoid obstacle collision
CN106774394B (zh) * 2016-12-14 2019-09-27 东北农业大学 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
CN107992078A (zh) * 2017-12-15 2018-05-04 西安天问智能科技有限公司 一种植保无人机自主路径规划方法

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20160307448A1 (en) * 2013-03-24 2016-10-20 Bee Robotics Corporation Hybrid airship-drone farm robot system for crop dusting, planting, fertilizing and other field jobs
CN104503464A (zh) * 2014-12-30 2015-04-08 中南大学 基于计算机的凸多边形农田无人机喷洒作业航迹规划方法
CN104808660A (zh) * 2015-03-04 2015-07-29 中南大学 凹凸混合复杂多边形农田无人机喷洒作业航迹规划方法
US20170334560A1 (en) * 2015-07-17 2017-11-23 Topcon Positioning System, Inc. Agricultural Crop Analysis Drone
CN105222779A (zh) * 2015-08-26 2016-01-06 北京农业智能装备技术研究中心 植保无人机的航迹规划方法及装置
CN105404309A (zh) * 2015-11-24 2016-03-16 木牛(青岛)科技有限公司 一种无人机控制系统及控制方法
CN105955294A (zh) * 2016-05-26 2016-09-21 北京大工科技有限公司 控制无人机植保作业的方法及装置
CN106094532A (zh) * 2016-08-16 2016-11-09 华南农业大学 一种农用无人机喷施系统自动调节装置及调节方法
CN106406342A (zh) * 2016-09-14 2017-02-15 无锡微翼德米无人机系统科技有限公司 植保无人机阶段化飞行作业的打药方法
CN107390715A (zh) * 2017-07-07 2017-11-24 深圳市华琥技术有限公司 一种基于无人机的喷药控制方法

Cited By (34)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019114222A1 (zh) * 2017-12-15 2019-06-20 西安天问智能科技有限公司 一种植保无人机自主路径规划方法
CN108733077A (zh) * 2018-05-31 2018-11-02 合肥赛为智能有限公司 一种农用无人机作业智能化调控系统
CN108871288B (zh) * 2018-06-01 2021-01-12 广州中科云图智能科技有限公司 一种无人机带状倾斜影像航测方法及系统
CN108871288A (zh) * 2018-06-01 2018-11-23 广州中科云图智能科技有限公司 一种无人机带状倾斜影像航测方法及系统
CN108871287A (zh) * 2018-06-01 2018-11-23 广州中科云图智能科技有限公司 一种无人机带状正射影像航测方法及系统
CN108871287B (zh) * 2018-06-01 2021-01-12 广州中科云图智能科技有限公司 一种无人机带状正射影像航测方法及系统
CN108549409A (zh) * 2018-06-04 2018-09-18 成都天麒科技有限公司 一种植保无人机飞行控制方法
CN109090076A (zh) * 2018-06-14 2018-12-28 华南农业大学 一种无人机喷施规划方法
CN109090076B (zh) * 2018-06-14 2020-11-13 华南农业大学 一种无人机喷施规划方法
CN109144100A (zh) * 2018-09-03 2019-01-04 南京嘉谷初成通信科技有限公司 喷洒控制方法、装置、地面站及存储介质
CN109197278A (zh) * 2018-10-18 2019-01-15 广州极飞科技有限公司 作业策略的确定方法及装置、药物喷洒策略的确定方法
CN110785723B (zh) * 2018-10-30 2023-07-14 深圳市大疆创新科技有限公司 一种飞行轨迹复演方法、装置、服务器及存储介质
CN110785723A (zh) * 2018-10-30 2020-02-11 深圳市大疆创新科技有限公司 一种飞行轨迹复演方法、装置、服务器及存储介质
CN109328718A (zh) * 2018-11-15 2019-02-15 山东理工大学 宽窄行栽培模式下棉花脱叶药剂的航空喷施作业方法
CN109328718B (zh) * 2018-11-15 2020-09-15 山东理工大学 宽窄行栽培模式下棉花脱叶药剂的航空喷施作业方法
CN109634276A (zh) * 2018-12-13 2019-04-16 中联重科股份有限公司 农用车辆无人驾驶控制方法、系统及该农用车辆
CN109634276B (zh) * 2018-12-13 2021-05-25 中联重科股份有限公司 农用车辆无人驾驶控制方法、系统及该农用车辆
CN109871030A (zh) * 2019-03-01 2019-06-11 上海戴世智能科技有限公司 一种无人机械的路径规划方法
CN109855629A (zh) * 2019-03-15 2019-06-07 朱彬 一种任务规划方法、装置及电子设备
WO2021035606A1 (zh) * 2019-08-29 2021-03-04 深圳市大疆创新科技有限公司 航线调整方法、地面端设备、无人机、系统和存储介质
WO2021087718A1 (zh) * 2019-11-05 2021-05-14 深圳市大疆创新科技有限公司 无人机的控制方法、装置、设备及存储介质
CN111650962A (zh) * 2020-05-29 2020-09-11 自然资源部第二地理信息制图院(黑龙江省第五测绘地理信息工程院) 一种适用于带状测区的多旋翼无人机航线规划与航摄方法
CN112859920B (zh) * 2021-01-19 2022-04-15 济南市政公用资产管理运营有限公司 基于大数据的智慧城市管理方法
CN112859920A (zh) * 2021-01-19 2021-05-28 成都智慧赋能科技有限公司 基于大数据的智慧城市管理方法
CN113791631A (zh) * 2021-09-09 2021-12-14 常州希米智能科技有限公司 一种基于北斗的无人机定位飞行控制方法和装置
CN113973794A (zh) * 2021-09-10 2022-01-28 常州希米智能科技有限公司 一种无人机喷洒农药量监控处理方法和装置
CN113934232A (zh) * 2021-11-02 2022-01-14 山东交通学院 基于虚拟图像控制的植保无人机航线规划系统及方法
WO2023207022A1 (zh) * 2022-04-24 2023-11-02 丰疆智能软件科技(南京)有限公司 农机自动作业的路径规划方法、系统、设备及存储介质
CN114879746A (zh) * 2022-07-13 2022-08-09 山东中宇航空科技发展有限公司 一种农业植保无人机飞行路线优化方法
CN115251023A (zh) * 2022-08-17 2022-11-01 陕西理工大学 一种智能化农药喷洒方法及系统
CN115251023B (zh) * 2022-08-17 2023-08-22 陕西理工大学 一种智能化农药喷洒系统
CN115903855A (zh) * 2023-01-10 2023-04-04 北京航科星云科技有限公司 一种基于卫星遥感的林场喷药路径规划方法、装置及设备
CN116501092A (zh) * 2023-06-27 2023-07-28 北京市农林科学院智能装备技术研究中心 航空施药控制方法及系统
CN116501092B (zh) * 2023-06-27 2023-10-20 北京市农林科学院智能装备技术研究中心 航空施药控制方法及系统

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