CN108594850B - 基于无人机的航线规划及控制无人机作业的方法、装置 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供了一种基于无人机的航线规划及控制无人机作业的方法、装置，其中所述航线规划的方法包括：确定各作业对象信息；根据各作业对象信息确定对应于各作业对象的喷洒轨迹；基于各作业对象之间的位置关系确定过渡航线；根据所述过渡航线和各作业对象的喷洒轨迹生成作业航线，该航线既包含作业对象之间的航迹信息，又包含每个作业对象的喷洒信息，丰富了航线的信息，符合每个作业对象的个性化情形，在按照作业航线对作业对象进行作业时，可以提高对作业对象的喷洒精度和喷洒效率，同时扩展了作业的适用场景。

Description

基于无人机的航线规划及控制无人机作业的方法、装置

技术领域

本发明涉及无人飞行器技术领域，特别是涉及一种基于无人机的航线规 划的方法、一种控制无人机作业的方法、一种基于无人机的航线规划的装置 一种控制无人机作业的装置、一种飞行器以及一种计算机可读存储介质。

背景技术

无人机是一种以无线电遥控或自身程序控制为主的不载人飞机。随着无 人机技术的发展，无人机的用途越来越广泛，经常被应用于植保、城市管理、 地质、气象、电力、抢险救灾、视频拍摄等场景。

随着无人机植保技术的发展，使得无人机植保具有对作物损害小、农药 利用率高等特点。越来越多的农户或农场主利用无人机进行植保作业，特别 是利用无人机进行农药喷洒和化肥喷洒。

一般地，现有的植保无人机在平整的农田中的作业效果都较为良好，然 而实际作业场景并不那么理想，例如针对种植于地势高低起伏、单株覆盖面 积较大或者植株较高大的作物，现有的无人机存在着喷洒效率低和喷洒不到 靶标等问题。

发明内容

鉴于上述问题，提出了本发明实施例以便提供一种克服上述问题或者至 少部分地解决上述问题的一种基于无人机的航线规划的方法、一种控制无人 机作业的方法和相应的一种基于无人机的航线规划的装置、一种控制无人机 作业的装置、一种飞行器以及一种计算机可读存储介质。

为了解决上述问题，本发明实施例公开了一种基于无人机的航线规划的 方法，所述方法包括：

确定各作业对象信息；

根据各作业对象信息确定对应于各作业对象的喷洒轨迹；

基于各作业对象之间的位置关系确定过渡航线；

根据所述过渡航线和各作业对象的喷洒轨迹生成作业航线。

优选地，所述作业对象信息包括作业对象的位置坐标、作业对象顶端的 海拔高度、第一喷洒点高度、第二喷洒点高度、主体高度、主体宽度、密度 信息和/或形状信息；

其中，所述第一喷洒点高度根据所述海拔高度与指定喷洒高度确定，用 于表示作业对象的顶端的高度；

所述第二喷洒点高度根据所述海拔高度与所述主体高度确定，用于表示 作业对象的底端的高度。

优选地，所述基于各作业对象之间的位置关系确定过渡航线的步骤，包 括：

依次连接各个作业对象的位置坐标，生成过渡航线。

优选地，所述基于各作业对象之间的位置关系确定过渡航线的步骤，还 包括：

比较第N个作业对象的第一喷洒点高度HN与第N+1个作业对象的第 一喷洒点高度H(N+1)，并根据比较结果确定相应的辅助航点，其中，N≥1；

将所述辅助航点添加到所述过渡航线中，并调整所述过渡航线的航点顺 序。

优选地，所述根据比较结果确定相应的辅助航点的步骤，包括：

若HN>H(N+1)，则将辅助航点的位置坐标确定为第N+1个作业对象 的位置坐标，以及，将所述辅助航点的高度信息确定为第N个作业对象的第 一喷洒点高度；

若HN＜H(N+1)，则将辅助航点的位置坐标确定为第N个作业对象的 位置信息，以及，将所述辅助航点的高度信息确定为第N+1个作业对象的第 一喷洒点高度。

优选地，所述调整所述过渡航线的航点顺序的步骤，包括：

若HN>H(N+1)，则将航点顺序调整为第N个作业对象所在的航点、 第N+1个作业对象的辅助航点、第N+1个作业对象的所在的航点；

若HN＜H(N+1)，则将航点顺序调整为第N个作业对象所在的航点、 第N个作业对象的辅助航点、第N+1个作业对象所在的航点。

优选地，所述根据各作业对象信息确定对应于各作业对象的喷洒轨迹的 步骤，包括：

将所述作业对象的喷洒轨迹确定为从第一喷洒点高度向第二喷洒点高 度方向的喷洒轨迹，和/或，从第二喷洒点高度向第一喷洒点高度方向的喷洒 轨迹。

优选地，所述基于各作业对象之间的位置关系确定过渡航线的步骤，包 括：

针对当前作业对象，确定无人机在按照所述喷洒轨迹执行喷洒作业后所 在的实时位置；

确定下一作业对象的目标位置；

连接所述实时位置与所述目标位置，生成过渡航线。

优选地，所述确定下一作业对象的目标位置的步骤，包括：

从下一作业对象的第一喷洒点高度的位置以及第二喷洒点高度的位置 中，选择距离所述实时位置最近的位置，作为目标位置；

或者，

将下一作业对象的第一喷洒点高度的位置或者第二喷洒点高度的位置 作为目标位置。

优选地，所述根据各作业对象信息确定对应于各作业对象的喷洒轨迹的 步骤，包括：

若作业对象的主体宽度大于或等于指定喷洒宽度，则确定所述作业对象 的喷洒轨迹为平面螺旋喷洒轨迹和/或摇摆喷洒轨迹；

若作业对象的主体宽度小于指定喷洒宽度，则根据所述作业对象的密度 信息确定喷洒雾滴可达深度，在判定所述喷洒雾滴可达深度小于所述作业对 象的主体高度时，确定所述作业对象的喷洒轨迹为立体螺旋喷洒轨迹和/或摇 摆喷洒轨迹。

优选地，所述立体螺旋喷洒轨迹采用如下公式确定：

ι·sin α+(H+T)·cos α＝R

(H+T)·sin α＝D

其中，ι表示无人机喷头到无人机中心的距离，R表示螺旋半径、D表示 螺距、α表示无人机机身和竖直面的夹角，H表示无人机的指定喷洒高度。

优选地，在所述根据各作业对象信息确定对应于各作业对象的喷洒轨迹 的步骤之后，还包括：

获取所述作业对象的高光谱图像信息；

根据所述高光谱图像信息，确定所述作业对象的喷洒量信息。

本发明实施例还公开了一种控制无人机作业的方法，所述方法包括：

获取作业航线信息，所述作业航线信息包括根据各作业对象之间的位置 关系确定的过渡航线以及各作业对象的喷洒轨迹；

按照所述作业航线信息进行植保作业，在作业过程中，按照所述过渡航 线飞往各个作业对象，在到达所述作业对象时，按照所述喷洒轨迹进行喷洒 作业。

本发明实施例还公开了一种基于无人机的航线规划的装置，所述装置包 括：

作业对象信息确定模块，用于确定各作业对象信息；

喷洒轨迹确定模块，用于根据各作业对象信息确定对应于各作业对象的 喷洒轨迹；

过渡航线确定模块，用于基于各作业对象之间的位置关系确定过渡航线；

作业航线生成模块，用于根据所述过渡航线和各作业对象的喷洒轨迹生 成作业航线。

优选地，所述作业对象信息包括作业对象的位置坐标、作业对象顶端的 海拔高度、第一喷洒点高度、第二喷洒点高度、主体高度、主体宽度、密度 信息和/或形状信息；其中，所述第一喷洒点高度根据所述海拔高度与指定喷 洒高度确定，用于表示作业对象的顶端的高度；所述第二喷洒点高度根据所 述海拔高度与所述主体高度确定，用于表示作业对象的底端的高度。

优选地，所述过渡航线确定模块还用于：

依次连接各个作业对象的位置坐标，生成过渡航线。

优选地，所述过渡航线确定模块还用于：

比较第N个作业对象的第一喷洒点高度HN与第N+1个作业对象的第 一喷洒点高度H(N+1)，并根据比较结果确定相应的辅助航点，其中，N≥1；

将所述辅助航点添加到所述过渡航线中，并调整所述过渡航线的航点顺 序。

优选地，所述过渡航线确定模块还用于：

若HN>H(N+1)，则将辅助航点的位置坐标确定为第N+1个作业对象 的位置坐标，以及，将所述辅助航点的高度信息确定为第N个作业对象的第 一喷洒点高度；

若HN＜H(N+1)，则将辅助航点的位置坐标确定为第N个作业对象的 位置信息，以及，将所述辅助航点的高度信息确定为第N+1个作业对象的第 一喷洒点高度。

优选地，所述过渡航线确定模块还用于：

若HN>H(N+1)，则将航点顺序调整为第N个作业对象所在的航点、 第N+1个作业对象的辅助航点、第N+1个作业对象的所在的航点；

若HN＜H(N+1)，则将航点顺序调整为第N个作业对象所在的航点、 第N个作业对象的辅助航点、第N+1个作业对象所在的航点。

优选地，所述喷洒轨迹确定模块还用于：

将所述作业对象的喷洒轨迹确定为从第一喷洒点高度向第二喷洒点高 度方向的喷洒轨迹，和/或，从第二喷洒点高度向第一喷洒点高度方向的喷洒 轨迹。

优选地，所述过渡航线确定模块还用于：

针对当前作业对象，确定无人机在按照喷洒轨迹执行喷洒作业后所在的 实时位置；

确定下一作业对象的目标位置；

连接所述实时位置与所述目标位置，生成过渡航线。

优选地，所述过渡航线确定模块还用于：

从下一作业对象的第一喷洒点高度的位置以及第二喷洒点高度的位置 中，选择距离所述实时位置最近的位置，作为目标位置；

或者，

将下一作业对象的第一喷洒点高度的位置或者第二喷洒点高度的位置 作为目标位置。

优选地，所述喷洒轨迹确定模块还用于：

若作业对象的主体宽度大于或等于指定喷洒宽度，则确定所述作业对象 的喷洒轨迹为平面螺旋喷洒轨迹和/或摇摆喷洒轨迹；

若作业对象的主体宽度小于指定喷洒宽度，则根据所述作业对象的密度 信息确定喷洒雾滴可达深度，在判定所述喷洒雾滴可达深度小于所述作业对 象的主体高度时，确定所述作业对象的喷洒轨迹为立体螺旋喷洒轨迹和/或摇 摆喷洒轨迹。

优选地，所述立体螺旋喷洒轨迹采用如下公式确定：

ι·sin α+(H+T)·cos α＝R

(H+T)·sin α＝D

其中，ι表示无人机喷头到无人机中心的距离，R表示螺旋半径、D表示 螺距、α表示无人机机身和竖直面的夹角，H表示无人机的指定喷洒高度。

优选地，所述装置还包括：

喷洒量信息确定模块，用于获取所述作业对象的高光谱图像信息；根据 所述高光谱图像信息，确定所述作业对象的喷洒量信息。

本发明实施例还公开了一种控制无人机作业的装置，所述装置包括：

作业航线信息获取模块，用于获取作业航线信息，所述作业航线信息包 括根据各作业对象之间的位置关系确定的过渡航线以及各作业对象的喷洒 轨迹；

作业模块，用于按照所述作业航线信息进行植保作业，在作业过程中， 按照所述过渡航线飞往各个作业对象，在到达所述作业对象时，按照所述喷 洒轨迹进行喷洒作业。

本发明实施例还公开了一种飞行器，包括存储器、处理器及存储在存储 器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现上 述方法的步骤。

本发明实施例还公开了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程 序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现上述方法的步骤。

本发明实施例包括以下优点：

在本发明实施例中，在确定各作业对象信息以后，可以根据每个作业对 象信息分别确定每个作业对象的喷洒轨迹，以及，根据作业对象之间的位置 关系确定作业对象之间的过渡航线，结合该过渡航线以及每个作业对象的喷 洒轨迹，可以得到作业航线，通过这种方式得到的作业航线既包含作业对象 之间的航迹信息，又包含每个作业对象的喷洒信息，丰富了航线的信息，符 合每个作业对象的个性化情形，在按照作业航线对作业对象进行作业时，可 以提高对作业对象的喷洒精度和喷洒效率，同时扩展了作业的适用场景。

另外，对于无人机而言，无人机在进行植保作业时，获取的作业航线信 息可以包括过渡航线以及喷洒轨迹，在按照航线作业过程中，在到达每个作 业对象时，可以按照喷洒轨迹进行喷洒作业，从而提高了无人机喷洒作业的 效率以及精准度。

附图说明

图1是本发明的一种基于无人机的航线规划的方法实施例的步骤流程图；

图2是本发明的一种基于无人机的航线规划的方法实施例中的立体螺旋 喷洒姿态示意图；

图3是本发明的一种基于无人机的航线规划的方法实施例中的过渡航线 示意图1；

图4是本发明的一种基于无人机的航线规划的方法实施例中的过渡航线 示意图2；

图5是本发明的一种基于无人机的航线规划的方法实施例中的过渡航线 示意图3；

图6是本发明的一种基于无人机的航线规划的方法实施例中的过渡航线 示意图4；

图7是本发明的一种基于无人机的航线规划的方法实施例中的过渡航线 示意图5；

图8是本发明的一种基于无人机的航线规划的方法实施例中的过渡航线 示意图6；

图9是本发明的一种无人机作业的方法实施例的步骤流程图；

图10是本发明的一种基于无人机的航线规划的装置实施例的结构框图；

图11是本发明的一种控制无人机进行作业的装置实施例的结构框图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图 和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

参照图1，示出了本发明的一种基于无人机的航线规划的方法实施例的 步骤流程图，具体可以包括如下步骤：

步骤101，确定各作业对象信息；

在具体实现中，确定作业对象以后，可以首先获取作业对象的作业对象 信息。

本发明实施例可以应用于无人机植保作业的场景中，则作业对象可以包 括与农业植保相关的作业对象，例如，该作业对象可以包括种植地势高低起 伏、单株覆盖面积较大或者植株较高大的作物，如依山势种植的茶树、树干 直径可达4米的银杏树、树高5-15米的白杨树等。或者，该作业对象还可 以包括果树上的病虫害等，本发明实施例对此不作限制。

以下实施例中以作业对象为果树为例进行说明，则无人机进行喷洒作业 的目标可以是果树树叶或者树叶上的病虫害。

作为本发明实施例的一种优选示例，该作业对象信息可以包括但不限于： 作业对象的位置坐标、作业对象顶端的海拔高度、第一喷洒点高度、第二喷 洒点高度、主体高度、主体宽度、密度信息、形状信息、作业对象的顶部距 离地表平面的距离，等等。

其中，上述第一喷洒点高度可以根据海拔高度与指定喷洒高度确定，用 于表示作业对象的顶端的高度，例如，第一喷洒点高度等于作业对象的海拔 高度+指定喷洒高度，其中，指定喷洒高度可以为无人机的最佳喷洒高度。 最佳喷洒高度是指离心喷头或者压力喷头所喷洒出来的药液，从喷头喷出后 移动一段垂直距离(即最佳喷洒高度)，经过空气阻力的作用，其雾滴粒径、 喷雾角和喷幅保持稳定。

上述第二喷洒点高度可以根据所述海拔高度与所述主体高度确定，用于 表示作业对象的底端的高度，例如，第二喷洒点高度等于作业对象的海拔高 度-主体高度。

例如，若作业对象为果树，则作业对象的位置坐标可以为果树顶端中心 的GPS坐标，作业对象的顶部距离地表平面的距离为果树顶端距离地表平 面的距离H1，作业对象的主体高度可以为果树树叶部分的高度H2，作业对 象的海拔高度为果树的顶端的海拔高度H3，作业对象的密度信息可以为树 叶密集程度W1或者果树上各处病虫害的分布密度W2，作业对象的宽度可 以为果树宽度(果树垂直投影面下的外接圆的直径或者最外层树叶之间的距 离)L，作业对象的第一喷洒点高度可以为无人机的最佳喷洒高度与果树的 海拔高度H3之和(即果树的树叶顶端)，作业对象的第二喷洒点高度可以为 果树的海拔高度H3与果树的树叶部分的高度H2的差值(即果树的树叶底 端)。

在具体实现中，可以通过搭载高光谱相机的测绘无人机或者图像识别等 方式获取作业对象信息。

例如，树叶密集程度W1可以采用如下方式计算：

1、通过果树宽度L在果树顶端绘制出果树垂直投影面的外接圆；

2、通过高光谱相机或者图像识别等方式得到该果树垂直投影面下果树 树叶的总面积A；

3、计算出总面积A占该外接圆面积的比例，结果即为树叶密集程度W1。

又如，病虫害的分布密度W2可以采用如下方式计算：

一、病害。病害发生于果树树叶上，表现为树叶颜色发生变化，或者出 现斑点等症状。这种情况下通过病害面积进行比较：

1、通过高光谱相机或者图像识别等方式确定发生病害的树叶面积B；

2、计算出病害树叶面积B占树叶总面积A的比例，结果即为病害分布 密度W2。

二、虫害。虫害的严重程度可依据树叶上动物的个数来定。

1、通过高光谱相机或者图像识别等方式确定树叶上动物的个数C。

2、计算出动物个数C占树叶总面积A的比例，结果即为虫害分布密度 W2。

步骤102，根据各作业对象信息确定对应于各作业对象的喷洒轨迹；

得到作业对象信息以后，可以根据该作业对象信息，进一步确定对应的 每个作业对象的喷洒轨迹。

作为本发明实施例的一种优选示例，该喷洒轨迹可以包括但不限于如下 轨迹的一种或组合：平面螺旋喷洒轨迹、摇摆喷洒轨迹、立体螺旋喷洒轨迹、 从作业对象的主体底端向顶端方向的喷洒轨迹、从作业对象的主体顶端向底 端方向的喷洒轨迹。

具体的，在实际中，每种喷洒轨迹可以包括：横滚角、俯仰角、航向角 等姿态角信息(例如，横滚角、俯仰角、航向角可以定义为：载体的右、前、 上三个方向构成右手系，绕向前的轴旋转就是横滚角、绕向右的轴旋转就是 俯仰角、绕向上的轴旋转就是航向角)，摆动方向、摆动位置、摆动周期等 摆动信息，螺旋半径、螺距、无人机机身和竖直面的夹角等螺旋信息，等等。

例如，如图2所示，立体螺旋喷洒轨迹可以采用如下公式确定：

ι·sin α+(H+T)·cos α＝R

(H+T)·sin α＝D

其中，ι表示无人机喷头到无人机中心的距离，R表示螺旋半径、D表示 螺距、α表示无人机机身和竖直面的夹角，H表示无人机的指定喷洒高度。

在图2中，在进行立体螺旋喷洒时，无人机30沿作业对象10外圆周绕 行，绕行后得到立体螺旋喷洒轨迹20。

需要说明的是，由于在实际中作业对象并非规则体，因此可以根据作业 对象信息，结合上述公式动态调整螺旋半径R、螺距D和夹角α的值，这样 会具有更强的普适性。

在本发明实施例的一种优选实施例中，步骤102可以包括如下子步骤：

若作业对象的主体宽度大于或等于指定喷洒宽度，则确定所述作业对象 的喷洒轨迹为平面螺旋喷洒轨迹和/或摇摆喷洒轨迹。

作为一种示例，指定喷洒宽度可以为无人机在最佳喷洒高度下的喷幅宽 度。

例如，针对果树而言，假设无人机在最佳喷洒高度下的喷幅宽度为X， 可以比较该喷幅宽度X与果树宽度L，如果L>＝X，则可以将喷洒轨迹设置 为平面螺旋喷洒轨迹和/或摇摆喷洒轨迹，以使喷幅宽度X覆盖果树宽度L。

在一种实施方式中，该摇摆喷洒轨迹的喷洒姿态信息可以采用如下方式 获取：

1、将果树宽度L作为摆动位移；

2、基于摆动位移以及预设的无人机姿态角参照值，确定摆动周期以及 摆动周期内的无人机姿态角的振幅强度序列。

其中，摆动周期可以为无人机在对应的方向上执行一次摇摆飞行姿态信 号的时间；该振幅强度序列可以为无人机在摇摆周期内的不同时刻的姿态角 的大小。

具体的，预设的无人机姿态角参照值可以包括预设的横滚角参照值、预 设的俯仰角参照值、预设的航向角参照值等。预设的横滚角参照值可以指的 是根据工作经验预先设置的无人机在某一方向横滚摇摆飞行时，最大的摇摆 横滚角，预设的俯仰角参照值可以指的是根据工作经验预先设置的无人机在 某一方向俯仰摇摆飞行时，最大的摇摆俯仰角。

以下以预设的无人机姿态角参照值为横滚角参照值为例，示例说明如何 基于所述摆动位移以及预设的无人机姿态角参照值，确定所述摆动周期以及 所述摆动周期内的无人机姿态角的振幅强度序列。

例如，无人机在水平方向的摆动位移大小为L，预设的横滚角参照值为 a，假设该无人机进行左右横滚摇摆的位移S对时间t的数学关系式为 S(t)＝L sin(2πt/T)，其中T为位移的波动周期，角速度ω＝2π/T，由于平移加 速度g’等于位移S对时间t的二阶微分，即g’＝S”(t)＝ω²L sin(ωt)，设无人机 在飞行摇摆过程中的横滚角的大小为b，根据多旋翼动力学理论，平移加速 度g’≈gsinb，其中g为重力加速度，当b的数值较小时，可以sinb≈b，则 g’＝g*b，联立公式g’＝S”(t)＝ω²L sin(ωt)可得，

由于b的最大值 为预设的横滚角参照值a，则

同时ω＝2π/T，可得

由于对 于不同的作业对象，其在水平方向上的摆动位移大小L的大小是确定的，而 预设的横滚角参照值a也是确定的，因此，对于不同的作业对象，分别可以 计算出摆动周期

无人机的横滚角在该周期时间内不同时刻的横滚 角的数值序列b＝a sin(ωt)。

基于无人机在水平方向上的摆动信息，生成的在水平方向上的摇摆飞行 姿态信息用数学表达式可以表达为b＝a sin(ωt)，

在本发明实施例的另一种优选实施例中，步骤102可以包括如下子步骤：

若作业对象的主体宽度小于指定喷洒宽度，则根据所述作业对象的密度 信息确定喷洒雾滴可达深度，在判定所述喷洒雾滴可达深度小于所述作业对 象的主体高度时，确定所述作业对象的喷洒轨迹为立体螺旋喷洒轨迹和/或摇 摆喷洒轨迹。

例如，若喷洒目标为果树的树叶，如果L<X，则可以根据果树的树叶 密集程度W1，确定喷洒雾滴可达深度T，其中，喷洒雾滴可达深度T是雾 滴从果树顶端垂直往下运动过程能有效穿透的距离，该距离所包含的立体空 间为无人机的有效喷洒区域。

在一种实施方式中，喷洒雾滴可达深度T可以根据实验标定，例如，在 标定时可以采用如下方式确定喷洒雾滴可达深度T：

确定标定的果树的树叶密集程度W1；自顶往下间隔一定的距离放置水 敏纸(一种测量雾滴密度的敏感试纸)；无人机在进行喷洒作业时，确定各 个垂直面上水敏纸的雾滴密度，当该垂直面上雾滴密度刚好大于或等于国家 标准时，取该垂直面到树顶部的距离为T，即喷洒雾滴可达深度。针对不同 树叶密集程度W1的果树进行上述测试，即可得到不同W1的试验数据。

确定喷洒雾滴可达深度T以后，可以进一步判断喷洒雾滴可达深度T是 否大于或者等于果树树叶部分的高度H2，如果T<H2，则将喷洒轨迹设置为 立体螺旋喷洒轨迹或者摇摆喷洒轨迹，以使无人机的有效喷洒区域覆盖整棵 果树的树叶部分。

在本发明实施例的另一种优选实施例中，步骤102可以包括如下子步骤：

将所述作业对象的喷洒轨迹确定为从第一喷洒点高度移动至第二喷洒 点高度方向的喷洒轨迹，和/或，从第二喷洒点高度移动至第一喷洒点高度方 向的喷洒轨迹。

在具体实现中，当相邻作业对象之间的间距足够大时，例如，足够容纳 一架植保无人机时，可以将喷洒轨迹确定为从第一喷洒点高度移动至第二喷 洒点高度方向的喷洒轨迹，即沿顶端到底端的方向的喷洒轨迹。

当然，也可以将喷洒轨迹确定为从第二喷洒点高度移动至第一喷洒点高 度方向的喷洒轨迹，即沿底端到顶端的方向的喷洒轨迹。

需要说明的是，上述确定的喷洒轨迹可以适用于对于等高(相邻作业对 象之间的海拔高度差在预设范围内)的作业对象，也可以适用于不等高(相 邻作业对象之间的海拔高度差在预设范围外)的作业对象，本发明实施例对 此不作限定。

在本发明实施例的一种优选实施例中，在确定每个作业对象的喷洒轨迹 以后，还可以进一步确定每个作业对象的喷洒量信息，则本发明实施例还可 以包括如下步骤：

获取所述作业对象的高光谱图像信息；根据所述高光谱图像信息，确定 所述作业对象的喷洒量信息。

喷洒量信息可以用于指示无人机在喷洒作业时的喷洒控制。例如，喷洒 量信息可以包括喷洒用量、喷洒雾滴粒径等信息。

在具体实现中，可以获取作业对象的高光谱图像，该高光谱图像中可以 包含病虫害信息，据此可得到作业对象各处所需的喷药。需要说明的是，由 于果树各处的树叶密度W1和病虫害分布密度W2不尽相同，所以各处的喷 洒用量也不同。

另外，还可以根据病虫害的致病生物种类得到合适的喷洒粒径。其中， 喷洒雾滴的理论粒径可由生物最佳粒径理论(BQDS)确定，实际具体值可 通过控制离心喷头的转速或压力喷头的出口压力来调节。

步骤103，基于各作业对象之间的位置关系确定过渡航线；

具体的，过渡航线可以为从一个作业对象移动至另一个作业对象的线路。

在本发明实施例的一种优选实施例中，步骤103可以包括如下子步骤：

子步骤S11，依次连接各个作业对象的位置坐标，生成过渡航线。

在具体实现中，得到各个作业对象的位置坐标以及第一喷洒点高度以后， 可以将第一喷洒点高度作为位置坐标的高度信息，并依次连接各个作业对象 的位置坐标，得到过渡航线。

例如，如图3的过渡航线示意图1所示，针对果树而言，可以将果树顶 端中心的位置坐标所在的位置设置为A点(分别为A1、A2……)，沿某一 方向将相邻的航点A拟合成光滑曲线，如图中的A1及A2连接成的光滑曲 线，则得到多条光滑曲线，然后将各条光滑曲线以首尾相接的方式连接起来， 可以得到过渡航线。

在本发明实施例的一种优选实施例中，在上述子步骤S11之后，步骤103 还可以包括如下子步骤：

子步骤S12，比较第N个作业对象的第一喷洒点高度HN与第N+1个作 业对象的第一喷洒点高度H(N+1)，并根据比较结果确定相应的辅助航点， 其中，N≥1；

在本发明实施例中，在子步骤S11得到过渡航线以后，还可以根据相邻 作业对象之间的高度差异，确定辅助无人机飞行至下一作业对象的辅助航点。

在本发明实施例的一种优选实施例中，所述根据比较结果确定相应的辅 助航点的步骤，包括：

若HN>H(N+1)，则将辅助航点的位置坐标确定为第N+1个作业对象 的位置坐标，以及，将所述辅助航点的高度信息确定为第N个作业对象的第 一喷洒点高度；

若HN＜H(N+1)，则将辅助航点的位置坐标确定为第N个作业对象的 位置信息，以及，将所述辅助航点的高度信息确定为第N+1个作业对象的第 一喷洒点高度。

具体的，可以比较第N(其中，N≥1)个作业对象的第一喷洒点高度HN 与第N+1个作业对象的第一喷洒点高度H(N+1)，例如，对于果树，比较 第N棵果树的第一喷洒点高度HN和第(N+1)棵果树的第一喷洒点高度H (N+1)，即比较相邻两棵树的高低情况。

如果HN>H(N+1)，即第N棵果树比第(N+1)棵果树高，如图4所示， 则可以在第N+1棵果树上确定一个辅助航点B，其中，该辅助航点B的位 置坐标(如经纬度)为第N+1棵果树的位置坐标、高度信息为第N棵果树 的第一喷洒点高度。

如果HN＜H(N+1)，即第N棵树比第(N+1)棵树要矮，如图5所示， 则在第N棵果树上确定一个辅助航点B，其中，该航点B的位置坐标采用 第N棵果树的位置坐标，高度信息采用第(N+1)棵果树的第一喷洒点高度。

子步骤S13，将所述辅助航点添加到所述过渡航线中，并调整所述过渡 航线的航点顺序。

在本发明实施例的一种优选实施例中，所述调整所述过渡航线的航点顺 序的步骤，包括：

若HN≥H(N+1)，则将航点顺序调整为第N个作业对象所在的航点、 第N+1个作业对象的辅助航点、第N+1个作业对象的所在的航点；

若HN＜H(N+1)，则将航点顺序调整为第N个作业对象所在的航点、 第N个作业对象的辅助航点、第N+1个作业对象所在的航点。

根据相邻的作业对象的高度差异确定辅助航点以后，可以将辅助航点添 加到子步骤S11确定的过渡航线中，并调整过渡航线的航点顺序。例如，在 图4或图5中，将辅助航点B加入过渡航线后，在图4中，将航点顺序调整 为第N棵果树航点A、第(N+1)棵果树航点B、第(N+1)棵果树航点A； 在图5中，将航点顺序调整为第N棵果树航点A、第N棵果树航点B、第(N+1)棵果树航点A。

对全部果树进行上述子步骤S12及子步骤S13的处理，可以得到过渡航 线。

在本发明实施例的另一种优选实施例中，步骤103可以包括如下子步骤：

子步骤S21，针对当前作业对象，确定无人机在按照喷洒轨迹执行喷洒 作业后所在的实时位置；

例如，如果喷洒轨迹为从第一喷洒点高度向第二喷洒点高度方向的喷洒 轨迹，则按照喷洒轨迹执行喷洒作业后无人机所在的实时位置为第二喷洒点 高度的位置。如果喷洒轨迹为从第二喷洒点高度向第一喷洒点高度方向的喷 洒轨迹，则按照喷洒轨迹执行喷洒作业后无人机所在的实时位置为第一喷洒 点高度的位置。

子步骤S22，确定下一作业对象的目标位置；

子步骤S23，连接所述实时位置与所述目标位置，生成过渡航线。

在本发明实施例的一种优选实施例中，子步骤S22进一步可以包括如下 子步骤：

从下一作业对象的第一喷洒点高度的位置以及第二喷洒点高度的位置 中，选择距离所述实时位置最近的位置，作为目标位置。

例如，如图6所示，若第一个作业对象的喷洒轨迹为从第一喷洒点高度 向第二喷洒点高度方向的喷洒轨迹，则无人机执行喷洒作业后到达的实时位 置为第一个作业对象的第二喷洒点高度所在的位置，如图6中的B1点，若 第二个作业对象与第一个作业对象等高，则从第二个作业对象的A2点(第 一喷洒点高度所在的位置)与B2点(第二喷洒点高度所在的位置)中决策 出离B1点最近的点，可以得知是B2点，则可以将B2点所在的位置作为目标位置。而第二个作业对象，若该作业对象的喷洒轨迹为从第二喷洒点高度 向第一喷洒点高度方向的喷洒轨迹，则无人机执行喷洒作业后到达的实时位 置为第一喷洒点高度所在的位置，如图6中的A2点，则此时A2点距离等 高的第三个作业对象的A3点较近，则将第三个作业对象的A3点作为目标 位置。

又如，如图7所示，若第一个作业对象的喷洒轨迹为从第二喷洒点高度 向第一喷洒点高度方向的喷洒轨迹，则无人机执行喷洒作业后到达的实时位 置为第一喷洒点高度所在的位置，如图7中的A1点，若第二个作业对象与 第一个作业对象不等高，则从第二个作业对象的A2点(第一喷洒点高度所 在的位置)与B2点(第二喷洒点高度所在的位置)中决策出离A1点最近 的点，可以得知是B2点，则可以将B2点所在的位置作为目标位置。而针 对第二个作业对象，若该作业对象的喷洒轨迹为从第二喷洒点高度向第一喷 洒点高度方向的喷洒轨迹，则无人机执行喷洒作业后到达的实时位置为第一 喷洒点高度所在的位置，如图7中的A2点，则此时A2点距离不等高的第 三个对象的A3点较近，则将第三个作业对象的A3点作为目标位置。

如图6及图7所示，得到实时位置以及目标位置以后，连接两个位置可 以得到两个作业对象之间的过渡航线。

在本发明实施例的另一种优选实施例中，子步骤S22进一步可以包括如 下子步骤：

将下一作业对象的第一喷洒点高度的位置或者第二喷洒点高度的位置 作为目标位置。

在具体实现中，可以指定每个作业对象的第一喷洒点高度的位置或者第 二喷洒点高度的位置为目标位置。

例如，如图8所示，若设定每个作业对象的喷洒轨迹为从第一喷洒点高 度向第二喷洒点高度方向的喷洒轨迹，则每个作业对象的目标位置为第一喷 洒点高度所在的位置。如图8所示，无人机对第一个作业对象执行喷洒作业 后到达的实时位置为该作业对象的第二喷洒点高度所在的位置，如图8中的 B1点，此时，第二个作业对象的目标位置为A2点，则第一个作业对象与第 二个作业对象之间的过渡航线为B1点到A2点的连线。

步骤104，根据所述过渡航线和各作业对象的喷洒轨迹生成作业航线。

具体而言，得到各个作业对象对应的喷洒轨迹以及作业对象之间的过渡 航线以后，可以将作业对象的喷洒轨迹与作业对象的标识进行绑定，并存储 作业对象之间的过渡航线，得到作业航线。

需要说明的是，本发明实施例中的航线规划的方法可以由无人机执行， 也可以由其他具备航线规划功能的装置执行，本发明实施例对此不作限制。

在本发明实施例中，在确定各作业对象信息以后，可以根据每个作业对 象信息分别确定每个作业对象的喷洒轨迹，以及，根据作业对象之间的位置 关系确定作业对象之间的过渡航线，结合该过渡航线以及每个作业对象的喷 洒轨迹，可以得到作业航线，通过这种方式得到的作业航线既包含作业对象 之间的航迹信息，又包含每个作业对象的喷洒信息，丰富了航线的信息，符 合每个作业对象的个性化情形，在按照作业航线对作业对象进行作业时，可 以提高对作业对象的喷洒精度和喷洒效率，同时扩展了作业的适用场景。

参照图9，示出了本发明的一种无人机作业的方法实施例的步骤流程图， 本发明实施例可以由无人机执行，具体可以包括如下步骤：

步骤901，获取作业航线信息，所述作业航线信息包括根据各作业对象 之间的位置关系确定的过渡航线以及各作业对象的喷洒轨迹；

在具体实现中，该作业航线信息的生成方式可以参照图1实施例的说明， 本发明实施例对此不再赘述。该作业航线信息可以由无人机自身生成，也可 以从其他的航线规划装置中读取，本发明实施例对此不作限制。

作为一种示例，该喷洒轨迹可以包括但不限于：平面螺旋喷洒轨迹、摇 摆喷洒轨迹、立体螺旋喷洒轨迹、从作业对象的主体底端向顶端方向的喷洒 轨迹、从作业对象的主体顶端向底端方向的喷洒轨迹。

进一步的，每种喷洒轨迹都具有喷洒姿态信息，该喷洒姿态信息可以包 括：横滚角、俯仰角、航向角等姿态角信息，摆动方向、摆动位置、摆动周 期等摆动信息，螺旋半径、螺距、无人机机身和竖直面的夹角等螺旋信息， 等等。

步骤902，按照所述作业航线信息进行植保作业，在作业过程中，按照 所述过渡航线飞往各个作业对象，在到达所述作业对象时，按照所述喷洒轨 迹进行喷洒作业。

无人机获得作业航线信息以后，可以根据该作业航线信息执行航线并进 行喷洒作业。

需要说明的是，在执行航线以及进行喷洒作业时，执行航线和进行喷洒 作业可以理解为上下层关系，当无人机沿航线作业到达航点(作业对象所在 的点)时，如果该航点附有喷洒轨迹，则暂停航线作业，执行喷洒作业。当 喷洒作业执行完毕，继续航线作业。

具体的，无人机沿作业航线信息对应的航线开始作业时，可以按照每个 作业对象的位置坐标飞往作业对象。其中，在实现时，无人机与作业对象的 距离可通过声呐、激光、微波雷达和机器视觉等技术手段进行测量。

每到达一个航点，可以检查该航点是否有喷洒轨迹，如果有，则可以暂 停航线飞行，按照喷洒轨迹飞行，在飞行过程中，同时按照喷洒量信息进行 喷洒作业。

在具体实现中，无人机在进行喷洒作业时，可控制喷头部分开启或者全 部开启。

如果检查该航点没有喷洒轨迹，则可以继续按照航点顺序飞往下一作业 航点。

在本发明实施例的一种优选实施例中，本发明实施例还可以包括如下步 骤：

在喷洒作业的过程中进行喷洒调整。

在具体实现中，在无人机进行植保作业的过程中，还可以根据实际情况 进行喷洒调整。

在本发明实施例的一种优选实施方式中，该喷洒调整可以包括：

调整无人机的喷头的方位，以使得所述喷头的喷洒区域位于所述无人机 的旋翼风力下压区域范围内。

在具体实现中，无人机可以开启喷头可调整模式。在飞行过程中，无人 机可以获取当前无人机的飞行信息，如无人机的飞行速度、高度、无人机相 对于水平面的飞行夹角等；同时获取当前的环境信息，如风速、风向等。随 后可以根据上述飞行信息以及环境信息，调整无人机的喷头的方位，以使得 该喷头的喷洒区域位于无人机的旋翼风力下压区域范围内，从而减少雾滴飘 移，达到精准喷洒的效果。

在具体实现中，风速信息可以包括相对于无人机的相对风速信息，也可 以包括绝对风速信息。风向信息可以包括相对于无人机的相对风向信息，可 以包括绝对风向信息。

可以通过附近的气流检测基站检测风速和风向，并发送给航线规划装置 上的通信装置，作为绝对风速信息和绝对风向信息。为了能够提高绝对风速 和绝对风向的准确性，可以在无人机作业的区域范围内设置至少一个气流检 测基站，并根据无人机与各个气流检测基站之间的距离确定无人机的绝对风 速信息和绝对风向信息。例如，可以将距离无人机当前位置最近的气流检测 基站检测到的风速和风向，作为绝对风速信息和绝对风向信息。

另外，还可以根据各个气流检测基站检测到的风速和风向再结合各个气 流检测基站的位置关系，确定绝对风速信息和绝对风向信息。

对于相对风速信息和相对风向信息，可以根据无人机的飞行方向、飞行 速度、当前的绝对风速和绝对风向得出。例如，无人机的飞行方向为正东方 向，无人机的飞行速度为3m/s，而当前的绝对风速为正西方向，绝对风速为 2m/s，则可以得出无人机的相对风速为5m/s，相对风向为正西方向。

在一种实施方式中，所述风力下压区域包括整圆柱体区域V1和斜圆柱 体区域V2，可以采用如下方式确定无人机的旋翼风力下压区域范围：

无人机在工作时，无人机旋翼转动形成圆面区域，因此可以根据无人机 旋翼的半径，确定无人机旋翼对应的圆面区域。

然后根据无人机的飞行高度、无人机旋翼的半径和无人机的飞行夹角确 定无人机旋翼最低点到地平面的第一高度。例如，飞行高度为H0，无人机 旋翼的半径为r，飞行夹角为θ，则无人机旋翼最低点到地平面的第一高度 H＝H0-r sinθ。

根据飞行夹角和上述第一高度确定整圆柱体区域的高度，并根据该整圆 柱体区域的高度和无人机旋翼对应的圆面，确定整圆柱体区域。其中，整圆 柱体区域的高度

则整圆柱体区域

根据所述飞行夹角和所述无人机旋翼的直径确定所述斜圆柱体区域的 高度，并根据所述斜圆柱体区域的高度和所述无人机旋翼对应的圆面，确定 所述斜圆柱体区域。其中，斜圆柱体区域的高度L2＝2rtanθ，则斜圆柱体 区域

根据所述整圆柱体区域和所述斜圆柱体区域确定所述风力下压区域。在 确定出整圆柱体区域和斜圆柱体区域后，得出风行下压区域为整圆柱体区域 和斜圆柱体区域，即为

在一种实施方式中，可以采用如下方式调整无人机的喷头的方位：

根据所述风向信息确定无人机的喷头的喷洒区域的雾滴飘移方向。其中， 雾滴飘移方向与风向相反，因此可以根据风向信息确定雾滴飘移方向。例如， 风向为正西方向，则可以确定雾滴飘移方向向西，对此不做赘述。

在无人机还可以包括用于调整喷头方位的驱动装置，调整所述驱动装置 的第一方向，以使得所述无人机的喷头的喷洒方向与所述飘移方向相反。例 如，风向为正西方向，则可以调整驱动装置的第一方向，使得无人机喷洒装 置的喷洒方向为正东方向。而驱动装置的第一方向可以为与无人机机身平行 的平面，调整驱动装置的第一方向使得无人机喷洒装置的喷洒方向能在该平 面内调整。

进一步的，所述驱动装置还用于在第二方向上调整所述无人机喷洒装置 的喷洒方向，所述第一方向和所述第二方向垂直。对应的，调整无人机的喷 头的方位还包括如下步骤：

根据所述风速信息确定雾滴飘移强度；调整所述驱动装置的第二方向， 以使得所述无人机喷洒装置的喷洒区域位于所述风力下压区域范围内。

其中，风向信息决定雾滴飘移的方向，而风速信息决定雾滴飘移的强度。 雾滴飘移强度可以理解为雾滴飘移的路线与地平面之间的角度：角度越接近0°，雾滴飘移强度越强；角度越接近90°，雾滴飘移强度越弱。一个实施 例中，第二方向可以为与无人机机身垂直的方向。

在雾滴飘移强度较强时，可以调整驱动装置的第二方向，即调整所述喷 头的喷洒方向与水平面的夹角，喷头的喷头轴线与水平面的夹角越大，则抗 风的能力越强，相对风速越大，则需要调整的角度也越大，以此将无人机喷 洒装置的喷洒区域调整到风力下压区域范围之内，或者调整所述无人机喷洒 装置的方位，以使其喷洒区域位于所述风力下压区域范围之外的区域小于预 设阈值。

需要说明的是，上述调整无人机的喷头的方位的方式仅仅是本发明实施 例的一种示例，本领域技术人员根据实际需求采用其他方式进行喷头方位调 整均是可以的，本发明实施例对此不作限制。

在本发明实施例的另一种优选实施方式中，该喷洒调整可以包括：

调节药液的流出速度。

具体的，还可以根据无人机当前的飞行信息和喷洒量信息，调节药液的 流出速度，以控制喷洒量。

在具体实现中，可以根据飞行信息和喷洒量信息，得到单位时间内每个 喷头的目标喷药量。然后读取水泵电机的每转排药量，根据单位时间内每个 喷头的目标喷药量和水泵电机的每转排药量，得到水泵电机的目标转速，并 控制水泵电机驱动模块驱动水泵电机按照水泵电机的目标转速转动，并控制 喷头喷洒，使水泵电机控制水泵向对应的喷头供药以及使喷头喷洒。

需要说明的是，除了上述方式以外，还可以采用其他方式调节药液的流 出速度，本发明实施例对此不作限制。

在本发明实施例的又一种优选实施方式中，该喷洒调整可以包括：

调节离心喷头的转速或者压力喷头的出口压力，以控制雾滴粒径。

在一种实施方式中，可以采用如下方式调节离心喷头的转速或者压力喷 头的出口压力：

根据高光谱相机图像或者图像识别的方式确定病虫害的种类；无人机根 据生物最佳粒径理论确定所需雾滴粒径；根据所需雾滴粒径确定离心喷头转 速或者压力喷头的出口压力，以控制雾滴粒径，从而达到精准喷洒的效果。

需要说明的是，除了进行如上述的喷洒调整以外，为了使雾滴对靶效果 更好，还可以在喷头上应用静电喷雾技术。

在本发明实施例中，无人机在进行植保作业时，获取的作业航线信息可 以包括过渡航线以及喷洒轨迹，在按照航线作业过程中，在到达每个作业对 象时，可以按照喷洒轨迹进行喷洒作业，从而提高了无人机喷洒作业的效率 以及精准度。

需要说明的是，对于方法实施例，为了简单描述，故将其都表述为一系 列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本发明实施例并不受所描述 的动作顺序的限制，因为依据本发明实施例，某些步骤可以采用其他顺序或 者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例 均属于优选实施例，所涉及的动作并不一定是本发明实施例所必须的。

参照图10，示出了本发明的一种基于无人机的航线规划的装置实施例的 结构框图，可以包括如下模块：

作业对象信息确定模块1001，用于确定各作业对象信息；

喷洒轨迹确定模块1002，用于根据各作业对象信息确定对应于各作业对 象的喷洒轨迹；

过渡航线确定模块1003，用于基于各作业对象之间的位置关系确定过渡 航线；

作业航线生成模块1004，用于根据所述过渡航线和各作业对象的喷洒轨 迹生成作业航线。

在本发明实施例的一种优选实施例中，所述作业对象信息包括作业对象 的位置坐标、作业对象顶端的海拔高度、第一喷洒点高度、第二喷洒点高度、 主体高度、主体宽度、密度信息和/或形状信息；其中，所述第一喷洒点高度 根据所述海拔高度与指定喷洒高度确定，用于表示作业对象的顶端的高度； 所述第二喷洒点高度根据所述海拔高度与所述主体高度确定，用于表示作业 对象的底端的高度。

在本发明实施例的一种优选实施例中，所述过渡航线确定模块1003还 用于：

依次连接各个作业对象的位置坐标，生成过渡航线。

在本发明实施例的一种优选实施例中，所述过渡航线确定模块1003还 用于：

比较第N个作业对象的第一喷洒点高度HN与第N+1个作业对象的第 一喷洒点高度H(N+1)，并根据比较结果确定相应的辅助航点，其中，N≥1；

将所述辅助航点添加到所述过渡航线中，并调整所述过渡航线的航点顺 序。

在本发明实施例的一种优选实施例中，所述过渡航线确定模块1003还 用于：

若HN>H(N+1)，则将辅助航点的位置坐标确定为第N+1个作业对象 的位置坐标，以及，将所述辅助航点的高度信息确定为第N个作业对象的第 一喷洒点高度；

若HN＜H(N+1)，则将辅助航点的位置坐标确定为第N个作业对象的 位置信息，以及，将所述辅助航点的高度信息确定为第N+1个作业对象的第 一喷洒点高度。

在本发明实施例的一种优选实施例中，所述过渡航线确定模块1003还 用于：

若HN>H(N+1)，则将航点顺序调整为第N个作业对象所在的航点、 第N+1个作业对象的辅助航点、第N+1个作业对象的所在的航点；

若HN＜H(N+1)，则将航点顺序调整为第N个作业对象所在的航点、 第N个作业对象的辅助航点、第N+1个作业对象所在的航点。

在本发明实施例的一种优选实施例中，所述喷洒轨迹确定模块1002还 用于：

将所述作业对象的喷洒轨迹确定为从第一喷洒点高度向第二喷洒点高 度方向的喷洒轨迹，和/或，从第二喷洒点高度向第一喷洒点高度方向的喷洒 轨迹。

在本发明实施例的一种优选实施例中，所述过渡航线确定模块1003还 用于：

针对当前作业对象，确定无人机在按照喷洒轨迹执行喷洒作业后所在的 实时位置；

确定下一作业对象的目标位置；

连接所述实时位置与所述目标位置，生成过渡航线。

在本发明实施例的一种优选实施例中，所述过渡航线确定模块1003还 用于：

从下一作业对象的第一喷洒点高度的位置以及第二喷洒点高度的位置 中，选择距离所述实时位置最近的位置，作为目标位置；

或者，

将下一作业对象的第一喷洒点高度的位置或者第二喷洒点高度的位置 作为目标位置。

在本发明实施例的一种优选实施例中，所述喷洒轨迹确定模块1002还 用于：

若作业对象的主体宽度大于或等于指定喷洒宽度，则确定所述作业对象 的喷洒轨迹为平面螺旋喷洒轨迹和/或摇摆喷洒轨迹；

若作业对象的主体宽度小于指定喷洒宽度，则根据所述作业对象的密度 信息确定喷洒雾滴可达深度，在判定所述喷洒雾滴可达深度小于所述作业对 象的主体高度时，确定所述作业对象的喷洒轨迹为立体螺旋喷洒轨迹和/或摇 摆喷洒轨迹。

在本发明实施例的一种优选实施例中，所述立体螺旋喷洒轨迹采用如下 公式确定：

ι·sin α+(H+T)·cos α＝R

(H+T)·sin α＝D

其中，ι表示无人机喷头到无人机中心的距离，R表示螺旋半径、D表示 螺距、α表示无人机机身和竖直面的夹角，H表示无人机的指定喷洒高度。

在本发明实施例的一种优选实施例中，所述装置还包括如下模块：

喷洒量信息确定模块，用于获取所述作业对象的高光谱图像信息；根据 所述高光谱图像信息，确定所述作业对象的喷洒量信息。

对于图10的装置实施例而言，由于其与上述图1的方法实施例基本相 似，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

参照图11，示出了本发明的一种控制无人机进行作业的装置实施例的结 构框图，可以包括如下模块：

作业航线信息获取模块1101，用于获取作业航线信息，所述作业航线信 息包括根据各作业对象之间的位置关系确定的过渡航线以及各作业对象的 喷洒轨迹；

作业模块1102，用于按照所述作业航线信息进行植保作业，在作业过程 中，按照所述过渡航线飞往各个作业对象，在到达所述作业对象时，按照所 述喷洒轨迹进行喷洒作业。

对于图11的装置实施例而言，由于其与上述图9的方法实施例基本相 似，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

另外，本发明实施例还公开了一种飞行器，包括存储器、处理器及存储 在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时 实现上述方法实施例中的步骤。

另外，本发明实施例还公开了一种计算机可读存储介质，其上存储有计 算机程序，该程序被处理器执行时实现上述实施例所述方法的步骤。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明 的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见 即可。

本领域内的技术人员应明白，本发明实施例的实施例可提供为方法、装 置、或计算机程序产品。因此，本发明实施例可采用完全硬件实施例、完全 软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明实施例 可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介 质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程 序产品的形式。

本发明实施例是参照根据本发明实施例的方法、终端设备(系统)、和计 算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令 实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框 图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、 专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理终端设备的处理器以产生 一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理终端设备的处理器执行的 指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或 多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理 终端设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读 存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个 流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理终端设 备上，使得在计算机或其他可编程终端设备上执行一系列操作步骤以产生计 算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程终端设备上执行的指令提供用 于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中 指定的功能的步骤。

尽管已描述了本发明实施例的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦 得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以， 所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明实施例范围的所 有变更和修改。

最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语 仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求 或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术 语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得 包括一系列要素的过程、方法、物品或者终端设备不仅包括那些要素，而且 还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或 者终端设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……” 限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者终端设备中 还存在另外的相同要素。

以上对本发明所提供的基于无人机的航线规划及控制无人机作业的方 法、装置进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方 式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心 思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施 方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对 本发明的限制。

Claims (26)

1.一种基于无人机的航线规划的方法，其特征在于，所述方法包括：

确定各作业对象信息；

根据各作业对象信息确定对应于各作业对象的喷洒轨迹；

基于各作业对象之间的位置关系确定过渡航线；

根据所述过渡航线和各作业对象的喷洒轨迹生成作业航线；

所述根据各作业对象信息确定对应于各作业对象的喷洒轨迹的步骤，包括：

若作业对象的主体宽度大于或等于指定喷洒宽度，则确定所述作业对象的喷洒轨迹为平面螺旋喷洒轨迹和/或摇摆喷洒轨迹；

若作业对象的主体宽度小于指定喷洒宽度，则根据所述作业对象的密度信息确定喷洒雾滴可达深度，在判定所述喷洒雾滴可达深度小于所述作业对象的主体高度时，确定所述作业对象的喷洒轨迹为立体螺旋喷洒轨迹和/或摇摆喷洒轨迹；

当所述作业对象为果树时，所述摇摆喷洒轨迹的喷洒姿态信息采用如下方式获取：

将所述作业对象的主体宽度作为摆动位移；

基于所述摆动位移以及预设的无人机姿态角参照值，确定摆动周期以及摆动周期内的无人机姿态角的振幅强度序列；其中，所述振幅强度序列为无人机在摆动周期内的不同时刻的姿态角的大小。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述作业对象信息包括作业对象的位置坐标、作业对象顶端的海拔高度、第一喷洒点高度、第二喷洒点高度、主体高度、主体宽度、密度信息和/或形状信息；

其中，所述第一喷洒点高度根据所述海拔高度与指定喷洒高度确定，用于表示作业对象的顶端的高度；

所述第二喷洒点高度根据所述海拔高度与所述主体高度确定，用于表示作业对象的底端的高度。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述基于各作业对象之间的位置关系确定过渡航线的步骤，包括：

依次连接各个作业对象的位置坐标，生成过渡航线。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述基于各作业对象之间的位置关系确定过渡航线的步骤，还包括：

比较第N个作业对象的第一喷洒点高度HN与第N+1个作业对象的第一喷洒点高度H(N+1)，并根据比较结果确定相应的辅助航点，其中，N≥1；

将所述辅助航点添加到所述过渡航线中，并调整所述过渡航线的航点顺序。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述根据比较结果确定相应的辅助航点的步骤，包括：

若HN＞H(N+1)，则将辅助航点的位置坐标确定为第N+1个作业对象的位置坐标，以及，将所述辅助航点的高度信息确定为第N个作业对象的第一喷洒点高度；

若HN＜H(N+1)，则将辅助航点的位置坐标确定为第N个作业对象的位置信息，以及，将所述辅助航点的高度信息确定为第N+1个作业对象的第一喷洒点高度。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述调整所述过渡航线的航点顺序的步骤，包括：

若HN＞H(N+1)，则将航点顺序调整为第N个作业对象所在的航点、第N+1个作业对象的辅助航点、第N+1个作业对象的所在的航点；

若HN＜H(N+1)，则将航点顺序调整为第N个作业对象所在的航点、第N个作业对象的辅助航点、第N+1个作业对象所在的航点。

7.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据各作业对象信息确定对应于各作业对象的喷洒轨迹的步骤，包括：

将所述作业对象的喷洒轨迹确定为从第一喷洒点高度向第二喷洒点高度方向的喷洒轨迹，和/或，从第二喷洒点高度向第一喷洒点高度方向的喷洒轨迹。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述基于各作业对象之间的位置关系确定过渡航线的步骤，包括：

针对当前作业对象，确定无人机在按照所述喷洒轨迹执行喷洒作业后所在的实时位置；

确定下一作业对象的目标位置；

连接所述实时位置与所述目标位置，生成过渡航线。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述确定下一作业对象的目标位置的步骤，包括：

从下一作业对象的第一喷洒点高度的位置以及第二喷洒点高度的位置中，选择距离所述实时位置最近的位置，作为目标位置；

或者，

将下一作业对象的第一喷洒点高度的位置或者第二喷洒点高度的位置作为目标位置。

10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述立体螺旋喷洒轨迹采用如下公式确定：

ι·sinα+(H+T)·cosα＝R

(H+T)·sinα＝D

其中，ι表示无人机喷头到无人机中心的距离，R表示螺旋半径、D表示螺距、α表示无人机机身和竖直面的夹角，H表示无人机的指定喷洒高度，T表示喷洒雾滴可达深度。

11.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述根据各作业对象信息确定对应于各作业对象的喷洒轨迹的步骤之后，还包括：

获取所述作业对象的高光谱图像信息；

根据所述高光谱图像信息，确定所述作业对象的喷洒量信息。

12.一种控制无人机作业的方法，其特征在于，所述方法包括：

获取作业航线信息，所述作业航线信息包括根据各作业对象之间的位置关系确定的过渡航线以及各作业对象的喷洒轨迹；

按照所述作业航线信息进行植保作业，在作业过程中，按照所述过渡航线飞往各个作业对象，在到达所述作业对象时，按照所述喷洒轨迹进行喷洒作业；

所述各作业对象的喷洒轨迹采用如下方式确定：

若作业对象的主体宽度大于或等于指定喷洒宽度，则确定所述作业对象的喷洒轨迹为平面螺旋喷洒轨迹和/或摇摆喷洒轨迹；

若作业对象的主体宽度小于指定喷洒宽度，则根据所述作业对象的密度信息确定喷洒雾滴可达深度，在判定所述喷洒雾滴可达深度小于所述作业对象的主体高度时，确定所述作业对象的喷洒轨迹为立体螺旋喷洒轨迹和/或摇摆喷洒轨迹；

当所述作业对象为果树时，所述摇摆喷洒轨迹的喷洒姿态信息采用如下方式获取：

将所述作业对象的主体宽度作为摆动位移；

基于所述摆动位移以及预设的无人机姿态角参照值，确定摆动周期以及摆动周期内的无人机姿态角的振幅强度序列；其中，所述振幅强度序列为无人机在摆动周期内的不同时刻的姿态角的大小。

13.一种基于无人机的航线规划的装置，其特征在于，所述装置包括：

作业对象信息确定模块，用于确定各作业对象信息；

喷洒轨迹确定模块，用于根据各作业对象信息确定对应于各作业对象的喷洒轨迹；

过渡航线确定模块，用于基于各作业对象之间的位置关系确定过渡航线；

作业航线生成模块，用于根据所述过渡航线和各作业对象的喷洒轨迹生成作业航线；

所述喷洒轨迹确定模块还用于：

若作业对象的主体宽度大于或等于指定喷洒宽度，则确定所述作业对象的喷洒轨迹为平面螺旋喷洒轨迹和/或摇摆喷洒轨迹；

若作业对象的主体宽度小于指定喷洒宽度，则根据所述作业对象的密度信息确定喷洒雾滴可达深度，在判定所述喷洒雾滴可达深度小于所述作业对象的主体高度时，确定所述作业对象的喷洒轨迹为立体螺旋喷洒轨迹和/或摇摆喷洒轨迹；

当所述作业对象为果树时，所述摇摆喷洒轨迹的喷洒姿态信息采用如下方式获取：

将所述作业对象的主体宽度作为摆动位移；

基于所述摆动位移以及预设的无人机姿态角参照值，确定摆动周期以及摆动周期内的无人机姿态角的振幅强度序列；其中，所述振幅强度序列为无人机在摆动周期内的不同时刻的姿态角的大小。

14.根据权利要求13所述的装置，其特征在于，所述作业对象信息包括作业对象的位置坐标、作业对象顶端的海拔高度、第一喷洒点高度、第二喷洒点高度、主体高度、主体宽度、密度信息和/或形状信息；其中，所述第一喷洒点高度根据所述海拔高度与指定喷洒高度确定，用于表示作业对象的顶端的高度；所述第二喷洒点高度根据所述海拔高度与所述主体高度确定，用于表示作业对象的底端的高度。

15.根据权利要求14所述的装置，其特征在于，所述过渡航线确定模块还用于：

依次连接各个作业对象的位置坐标，生成过渡航线。

16.根据权利要求15所述的装置，其特征在于，所述过渡航线确定模块还用于：

比较第N个作业对象的第一喷洒点高度HN与第N+1个作业对象的第一喷洒点高度H(N+1)，并根据比较结果确定相应的辅助航点，其中，N≥1；

将所述辅助航点添加到所述过渡航线中，并调整所述过渡航线的航点顺序。

17.根据权利要求16所述的装置，其特征在于，所述过渡航线确定模块还用于：

若HN＞H(N+1)，则将辅助航点的位置坐标确定为第N+1个作业对象的位置坐标，以及，将所述辅助航点的高度信息确定为第N个作业对象的第一喷洒点高度；

若HN＜H(N+1)，则将辅助航点的位置坐标确定为第N个作业对象的位置信息，以及，将所述辅助航点的高度信息确定为第N+1个作业对象的第一喷洒点高度。

18.根据权利要求16所述的装置，其特征在于，所述过渡航线确定模块还用于：

若HN＞H(N+1)，则将航点顺序调整为第N个作业对象所在的航点、第N+1个作业对象的辅助航点、第N+1个作业对象的所在的航点；

若HN＜H(N+1)，则将航点顺序调整为第N个作业对象所在的航点、第N个作业对象的辅助航点、第N+1个作业对象所在的航点。

19.根据权利要求14所述的装置，其特征在于，所述喷洒轨迹确定模块还用于：

将所述作业对象的喷洒轨迹确定为从第一喷洒点高度向第二喷洒点高度方向的喷洒轨迹，和/或，从第二喷洒点高度向第一喷洒点高度方向的喷洒轨迹。

20.根据权利要求19所述的装置，其特征在于，所述过渡航线确定模块还用于：

针对当前作业对象，确定无人机在按照喷洒轨迹执行喷洒作业后所在的实时位置；

确定下一作业对象的目标位置；

连接所述实时位置与所述目标位置，生成过渡航线。

21.根据权利要求20所述的装置，其特征在于，所述过渡航线确定模块还用于：

从下一作业对象的第一喷洒点高度的位置以及第二喷洒点高度的位置中，选择距离所述实时位置最近的位置，作为目标位置；

或者，

将下一作业对象的第一喷洒点高度的位置或者第二喷洒点高度的位置作为目标位置。

22.根据权利要求13所述的装置，其特征在于，所述立体螺旋喷洒轨迹采用如下公式确定：

ι·sinα+(H+T)·cosα＝R

(H+T)·sinα＝D

其中，ι表示无人机喷头到无人机中心的距离，R表示螺旋半径、D表示螺距、α表示无人机机身和竖直面的夹角，H表示无人机的指定喷洒高度，T表示喷洒雾滴可达深度。

23.根据权利要求13所述的装置，其特征在于，还包括：

喷洒量信息确定模块，用于获取所述作业对象的高光谱图像信息；根据所述高光谱图像信息，确定所述作业对象的喷洒量信息。

24.一种控制无人机作业的装置，其特征在于，所述装置包括：

作业航线信息获取模块，用于获取作业航线信息，所述作业航线信息包括根据各作业对象之间的位置关系确定的过渡航线以及各作业对象的喷洒轨迹；

作业模块，用于按照所述作业航线信息进行植保作业，在作业过程中，按照所述过渡航线飞往各个作业对象，在到达所述作业对象时，按照所述喷洒轨迹进行喷洒作业；

所述各作业对象的喷洒轨迹采用如下方式确定：

若作业对象的主体宽度大于或等于指定喷洒宽度，则确定所述作业对象的喷洒轨迹为平面螺旋喷洒轨迹和/或摇摆喷洒轨迹；

若作业对象的主体宽度小于指定喷洒宽度，则根据所述作业对象的密度信息确定喷洒雾滴可达深度，在判定所述喷洒雾滴可达深度小于所述作业对象的主体高度时，确定所述作业对象的喷洒轨迹为立体螺旋喷洒轨迹和/或摇摆喷洒轨迹；

当所述作业对象为果树时，所述摇摆喷洒轨迹的喷洒姿态信息采用如下方式获取：

将所述作业对象的主体宽度作为摆动位移；

基于所述摆动位移以及预设的无人机姿态角参照值，确定摆动周期以及摆动周期内的无人机姿态角的振幅强度序列；其中，所述振幅强度序列为无人机在摆动周期内的不同时刻的姿态角的大小。

25.一种飞行器，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现权利要求1-11任一项和/或12所述方法的步骤。

26.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现权利要求1-11任一项和/或12所述方法的步骤。

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