CN111353630A - 一种航空施药的全覆盖路径确定方法及系统 - Google Patents

一种航空施药的全覆盖路径确定方法及系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种航空施药的全覆盖路径确定方法及系统，方法包括获取施药喷头的喷幅和待施药区域各拐点的位置信息；连接各拐点形成待施药区域外围的边界；以任意一条边界线为x轴，以边界线上任意一个顶点为坐标原点，构建直角坐标系；获取直角坐标系下各顶点的坐标；根据喷幅和直角坐标系下各顶点的坐标生成边界内的施药路径；根据边界内的施药路径确定界外施药路径；确定所有直角坐标系下的界外施药路径；确定长度最短的界外施药路径；根据长度最短的界外施药路径和同一直角坐标系下的边界内的施药路径，确定航空施药的全覆盖路径。本发明所提供的一种航空施药的全覆盖路径确定方法及系统，解决现有技术中施药作业精确性低和效率低的问题。

Description

一种航空施药的全覆盖路径确定方法及系统
技术领域
本发明涉及农业技术领域，特别是涉及一种航空施药的全覆盖路径确定方法及系统。
背景技术
目前对航空施药作业时的全覆盖轨迹路径研究较少，实际施药过程对操作员依赖过大，多是基于驾驶员目视的方式进行施药。这种施药方式，只能适用于规则的地形。但是对与不规则地形的全覆盖施药，为了保证施药区域都能被施药，驾驶员目视施药作业时的全覆盖轨迹路较长，造成施药面积远大于实际需要的施药区域，不能精准的施药作业。并造成农药的使用量过大，进而导致农药污染等严重后果。并且施药路径较长，施药时间较长，能耗较大，进而导致施药效率较低。
发明内容
本发明的目的是提供一种航空施药的全覆盖路径确定方法及系统，解决现有技术中施药作业精确性低和效率低的问题。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
一种航空施药的全覆盖路径确定方法，包括：
获取施药喷头的喷幅和待施药区域各拐点的位置信息；所述待施药区域各拐点的位置信息为经纬度信息；
连接各所述拐点形成所述待施药区域外围的边界；所述边界的顶点为各所述拐点，相邻两个所述顶点之间的连线为边界线；
以任意一条边界线为x轴，以所述边界线上任意一个顶点为坐标原点，构建直角坐标系；
获取所述直角坐标系下各顶点的坐标；
根据所述喷幅和所述直角坐标系下各顶点的坐标生成边界内的施药路径；所述边界内的施药路径包括多条界内施药航线，所述界内施药航线位于所述边界内，并平行于所述直角坐标系的x轴，且相邻两个界内施药航线之间的间隔为所述喷幅；
根据所述边界内的施药路径确定界外施药路径；所述界外施药路径包括多条边界外施药航线，每条边界外施药航线对应一条界内施药航线；
确定所有直角坐标系下的界外施药路径；
确定长度最短的界外施药路径；
根据所述长度最短的界外施药路径和同一直角坐标系下的边界内的施药路径，确定航空施药的全覆盖路径；所述全覆盖施药航线的施药区域完全覆盖所述待施药区域。
可选的，所述根据所述边界内的施药路径确定界外施药路径，具体包括：
根据所述边界内的施药路径和所述喷幅确定每一条施药航线对应的两个施药边界；
确定所述施药边界与所述边界线的交点，得到第一交点；
根据所述第一交点确定第二交点；所述第二交点为经过所述第一交点且垂直于所述直角坐标系的x轴的直线，与距离最近的所述边界内的施药航线的延长线的交点；
根据所述边界线的顶点确定第三交点；所述第三交点经过所述边界线的顶点且垂直于所述直角坐标系的x轴的直线，与距离最近的所述边界内的施药路径的延长线的交点；
根据所述喷幅、所述第二交点、所述第三交点以及所述直角坐标系下的各顶点坐标确定所述界外施药路径。
可选的，所述根据所述喷幅、所述第二交点、所述第三交点以及所述直角坐标系下的各顶点坐标确定所述界外施药路径，具体包括：
判断所述第二交点与所述第三交点是否共线，得到第一判断结果；
当第一判断结果表示所述第二交点与所述第三交点非共线时，则将所述第二交点确定为所在的界外施药航线的终点和将所述第三交点确定为所在的界外施药航线的终点；
当所述第一判断结果表示所述第二交点与所述第三交点共线时，则判断所述第二交点到第四交点的距离是否大于所述第三交点到第四交点的距离，得到第二判断结果；所述第四交点为与第二交点和所述第三交点共线的界内施药航线与所述边界线的交点；
当所述第二判断结果表示所述第二交点到第四交点的距离大于所述第三交点到第四交点的距离时，则将所述第二交点确定为所在的界外施药航线的终点；
当所述第二判断结果表示所述第二交点到所述界内施药航线的距离不大于所述第三交点到所述界内施药航线的距离时，则将所述第三交点确定为所在的界外施药航线的终点。
可选的，所述当所述第一判断结果表示所述第二交点与所述第三交点共线时，则判断所述第二交点到第四交点的距离是否大于所述第三交点到第四交点的距离，得到第二判断结果，之前还包括：
根据所述直角坐标系下各顶点坐标确定待施药区域边界线的斜率；
根据所述喷幅、所述第二交点以及待施药区域边界线的斜率确定第一施药航线长度；所述第一施药航线长度为所述第二交点到所述第四交点的距离；
根据所述喷幅、所述第三交点以及待施药区域边界线的斜率确定第二施药航线长度；所述第二施药航线长度为所述第三交点到所述第四交点的距离。
可选的，所述确定长度最短的界外施药路径，之前还包括：
获取所有直角坐标系下的界外施药路长度。
可选的，所述根据所述全覆盖施药航线确定航空施药的全覆盖路径，之后还包括：
将所述全覆盖施药路径利用显示器进行显示。
一种航空施药的全覆盖路径确定系统，包括：
位置获取模块，用于获取施药喷头的喷幅和待施药区域各拐点的位置信息；所述待施药区域各拐点的位置信息为经纬度信息；
外围边界确定模块，用于连接各所述拐点形成所述待施药区域外围的边界；所述边界的顶点为各所述拐点，相邻两个所述顶点之间的连线为边界线；
直角坐标系构建模块，用于以任意一条边界线为x轴，以所述边界线上任意一个顶点为坐标原点，构建直角坐标系；
坐标获取模块，用于获取所述直角坐标系下各顶点的坐标；
边界内的施药路径生成模块，用于根据所述喷幅和所述直角坐标系下各顶点的坐标生成边界内的施药路径；所述边界内的施药路径包括多条界内施药航线，所述界内施药航线位于所述边界内，并平行于所述直角坐标系的x轴，且相邻两个界内施药航线之间的间隔为所述喷幅；
界外施药路径确定模块，用于根据所述边界内的施药路径确定界外施药路径；所述界外施药路径包括多条边界外施药航线，每条边界外施药航线对应一条界内施药航线；
所有直角坐标系下的界外施药路径确定模块，用于确定所有直角坐标系下的界外施药路径；
长度最短的界外施药路径确定模块，用于确定长度最短的界外施药路径；
全覆盖路径确定模块，用于根据所述长度最短的界外施药路径和同一直角坐标系下的边界内的施药路径，确定航空施药的全覆盖路径；所述全覆盖施药航线的施药区域完全覆盖所述待施药区域。
可选的，所述界外施药路径确定模块具体包括：
施药边界确定单元，用于根据所述边界内的施药路径和所述喷幅确定每一条施药航线对应的两个施药边界；
第一交点确定单元，用于确定所述施药边界与所述边界线的交点，得到第一交点；
第二交点确定单元，用于根据所述第一交点确定第二交点；所述第二交点为经过所述第一交点且垂直于所述直角坐标系的x轴的直线，与距离最近的所述边界内的施药航线的延长线的交点；
第三交点确定单元，用于根据所述边界线的顶点确定第三交点；所述第三交点经过所述边界线的顶点且垂直于所述直角坐标系的x轴的直线，与距离最近的所述边界内的施药路径的延长线的交点；
界外施药路径确定单元，用于根据所述喷幅、所述第二交点、所述第三交点以及所述直角坐标系下的各顶点坐标确定所述界外施药路径。
可选的，所述界外施药路径确定单元具体包括：
第一判断子单元，用于判断所述第二交点与所述第三交点是否共线，得到第一判断结果；
第一界外施药航线的终点确定子单元，用于当第一判断结果表示所述第二交点与所述第三交点非共线时，则将所述第二交点确定为所在的界外施药航线的终点和将所述第三交点确定为所在的界外施药航线的终点；
第二判断子单元，用于当所述第一判断结果表示所述第二交点与所述第三交点共线时，则判断所述第二交点到第四交点的距离是否大于所述第三交点到第四交点的距离，得到第二判断结果；所述第四交点为与第二交点和所述第三交点共线的界内施药航线与所述边界线的交点；
第二界外施药航线的终点确定子单元，用于当所述第二判断结果表示所述第二交点到第四交点的距离大于所述第三交点到第四交点的距离时，则将所述第二交点确定为所在的界外施药航线的终点；
第三界外施药航线的终点确定子单元，用于当所述第二判断结果表示所述第二交点到所述界内施药航线的距离不大于所述第三交点到所述界内施药航线的距离时，则将所述第三交点确定为所在的界外施药航线的终点。
可选的，所述界外施药路径确定单元还包括：
斜率确定子单元，用于根据所述直角坐标系下各顶点坐标确定待施药区域边界线的斜率；
第一施药航线长度确定子单元，用于根据所述喷幅、所述第二交点以及待施药区域边界线的斜率确定第一施药航线长度；所述第一施药航线长度为所述第二交点到所述第四交点的距离；
第二施药航线长度确定子单元，用于根据所述喷幅、所述第三交点以及待施药区域边界线的斜率确定第二施药航线长度；所述第二施药航线长度为所述第三交点到所述第四交点的距离。
根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：本发明所提供的一种航空施药的全覆盖路径确定方法及系统，通过确定待施药区域外围的边界，边界线和待施药区域的各顶点确定多个坐标系根据所述边界内的施药路径确定界外施药路径，并确定所有直角坐标系下的界外施药路径，进而确定长度最短的界外施药路径，根据所述长度最短的界外施药路径和同一直角坐标系下的边界内的施药路径，确定航空施药的全覆盖路径。其中，根据长度最短的界外施药路径所在的坐标系确定的全覆盖施药航线保证了施药航线最短，使施药面积与实际待施药面积相差不大，即保证施药的多余覆盖面积最小，进而提高了施药作业的精准性，进一步的减少了农药的使用量，防止了农药的污染。并且，施药航线最短，缩短了施药时间，减少能耗，进而提高了施药效率。
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，下面描述中的附图仅仅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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明所提供的一种航空施药的全覆盖路径确定方法流程示意图；
图2为本发明所提供的航空施药的全覆盖路径示意图；
图3为本发明所提供的一种航空施药的全覆盖路径确定系统结构图。
标号说明：201-位置获取模块，202-外围边界确定模块，203-直角坐标系构建模块，204-坐标获取模块，205-边界内的施药路径生成模块，206-界外施药路径确定模块，207-所有直角坐标系下的界外施药路径确定模块，208-长度最短的界外施药路径确定模块，209-全覆盖路径确定模块。
具体实施方式
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、完整地描述，显然，所描述的实施例仅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做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。
本发明的目的是提供一种航空施药的全覆盖路径确定方法及系统，解决现有技术中施药作业精确性低和效率低的问题。
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。
图1为本发明所提供的一种航空施药的全覆盖路径确定方法流程示意图，如图1所示，一种航空施药的全覆盖路径确定方法，包括：
S101，获取施药喷头的喷幅和待施药区域各拐点的位置信息；所述待施药区域各拐点的位置信息为经纬度信息。
S102，连接各所述拐点形成所述待施药区域外围的边界；所述边界的顶点为各所述拐点，相邻两个所述顶点之间的连线为边界线。
S103，以任意一条边界线为x轴，以所述边界线上任意一个顶点为坐标原点，构建直角坐标系。
S104，获取所述直角坐标系下各顶点的坐标。
S105，根据所述喷幅和所述直角坐标系下各顶点的坐标生成边界内的施药路径；所述边界内的施药路径包括多条界内施药航线，所述界内施药航线位于所述边界内，并平行于所述直角坐标系的x轴，且相邻两个界内施药航线之间的间隔为所述喷幅。
S106，根据所述边界内的施药路径确定界外施药路径；所述界外施药路径包括多条边界外施药航线，每条边界外施药航线对应一条界内施药航线。
S107，确定所有直角坐标系下的界外施药路径。
S108，确定长度最短的界外施药路径。
S109，根据所述长度最短的界外施药路径和同一直角坐标系下的边界内的施药路径，确定航空施药的全覆盖路径；所述全覆盖施药航线的施药区域完全覆盖所述待施药区域。
所述根据所述边界内的施药路径确定界外施药路径，具体包括：
根据所述边界内的施药路径和所述喷幅确定每一条施药航线对应的两个施药边界。
确定所述施药边界与所述边界线的交点，得到第一交点。
根据所述第一交点确定第二交点；所述第二交点为经过所述第一交点且垂直于所述直角坐标系的x轴的直线，与距离最近的所述边界内的施药航线的延长线的交点。
根据所述边界线的顶点确定第三交点；所述第三交点经过所述边界线的顶点且垂直于所述直角坐标系的x轴的直线，与距离最近的所述边界内的施药路径的延长线的交点。
根据所述喷幅、所述第二交点、所述第三交点以及所述直角坐标系下的各顶点坐标确定所述界外施药路径。
所述根据所述喷幅、所述第二交点、所述第三交点以及所述直角坐标系下的各顶点坐标确定所述界外施药路径，具体包括：
判断所述第二交点与所述第三交点是否共线，得到第一判断结果。
当第一判断结果表示所述第二交点与所述第三交点非共线时，则将所述第二交点确定为所在的界外施药航线的终点和将所述第三交点确定为所在的界外施药航线的终点。
当所述第一判断结果表示所述第二交点与所述第三交点共线时，则判断所述第二交点到第四交点的距离是否大于所述第三交点到第四交点的距离，得到第二判断结果；所述第四交点为与第二交点和所述第三交点共线的界内施药航线与所述边界线的交点。
当所述第二判断结果表示所述第二交点到第四交点的距离大于所述第三交点到第四交点的距离时，则将所述第二交点确定为所在的界外施药航线的终点。
当所述第二判断结果表示所述第二交点到所述界内施药航线的距离不大于所述第三交点到所述界内施药航线的距离时，则将所述第三交点确定为所在的界外施药航线的终点。
共线的两个界外施药航线的终点连接形成全覆盖施药路径的一条全覆盖施药航线，该条全覆盖施药航线包括两条界外施药航线和共线的界内施药航线。
所述当所述第一判断结果表示所述第二交点与所述第三交点共线时，则判断所述第二交点到第四交点的距离是否大于所述第三交点到第四交点的距离，得到第二判断结果，之前还包括：
根据所述直角坐标系下各顶点坐标确定待施药区域边界线的斜率。
根据所述喷幅、所述第二交点以及待施药区域边界线的斜率确定第一施药航线长度；所述第一施药航线长度为所述第二交点到所述第四交点的距离。
根据所述喷幅、所述第三交点以及待施药区域边界线的斜率确定第二施药航线长度；所述第二施药航线长度为所述第三交点到所述第四交点的距离。
所述确定长度最短的界外施药路径，之前还包括：
获取所有直角坐标系下的界外施药路长度。
所述根据所述全覆盖施药航线确定航空施药的全覆盖路径，之后还包括：
将所述全覆盖施药路径利用显示器进行显示。
在具体的实施例中，航空施药的全覆盖路径包括多条平行于所在直角坐标系的x轴的施药航线；每一条全覆盖施药航线由界外施药航线和共线的界内施药航线构成。
在具体的实施例中，施药飞机根据所述航空施药的全覆盖路径对所述待施药区域进行施药。
具体的在施药过程中，为了实时保证施药飞机按照所述航空施药的全覆盖路径进行施药，在所述施药飞机上安装全球定位系统，将施药飞机的实时位置进行显示，飞行员可以掌握施药飞机的飞行路径和施药范围，并及时修正飞机路径，准确按照规划的航空施药的全覆盖路。
图2为本发明所提供的航空施药的全覆盖路径示意图，如图2所示，A、B、C、D和E为待施药区域的拐点，获取各个拐点的位置信息和施药喷头的喷幅。连接各所述拐点形成所述待施药区域外围的边界；所述边界的顶点为各所述拐点，相邻两个所述顶点之间的连线为边界线。
首先，分别以顶点A点为坐标原点，以AB线为x轴，构建一个直角坐标系Z1；以顶点B点为坐标原点，以BC线为x轴，构建一个直角坐标系Z2；以顶点C点为坐标原点，以CD线为x轴，构建一个直角坐标系Z3；以顶点D点为坐标原点，以DE线为x轴，构建一个直角坐标系Z4；以顶点E点为坐标原点，以EA线为x轴，构建一个直角坐标系Z5。
之后，通过斜率计算公式分别计算出直角坐标系Z1下，AB边的斜率Z1K1、BC边的斜率Z1K2、CD边的斜率Z1K3、DE边的斜率Z1K4、EA边的斜率Z1K5；
依次计算出所有直角坐标系下边界线的斜率。
根据所述喷幅和各个直角坐标系的x轴和生成边界内的施药路径。根据所述边界内的施药路径和所述喷幅确定每一条施药航线对应的两个施药边界，如图2所示虚线部分为施药边界。
其中，g、u、e和f为第一交点，a、d、h和k为第二交点，m、n、b和c为第三交点。
根据所述喷幅、所述第二交点、所述第三交点以及所述直角坐标系下的各顶点坐标确定所述界外施药路径。如图2可知，bq、pc、hw、ky、mo和nl均为界外施药航线，根据所有界外施药航线确定了在同一直角坐标系下的界外施药路径。
进一步，计算在直角出坐标系Z1下的，所有界外施药路径的长度
Figure BDA0002216196790000101
其中，i为边界线的标号，Z1Ki为直角出坐标系Z1下相应边界线的斜率，D为喷幅，mi为相应边界线上的边界内的施药航线的数目。
进一步的，依次计算出所有坐标系下界外施药路径的长度。
进而，所有坐标系下界外施药路径的长度确定长度最短的界外施药路径。根据所述长度最短的界外施药路径和同一直角坐标系下的边界内的施药路径，确定航空施药的全覆盖路径。所有的全覆盖施药航线组合形成全覆盖路径。
图3为本发明所提供的一种航空施药的全覆盖路径确定系统结构图，如图3所示，一种航空施药的全覆盖路径确定系统，包括：位置获取模块201、外围边界确定模块202、直角坐标系构建模块203、坐标获取模块204、边界内的施药路径生成模块205、界外施药路径确定模块206、所有直角坐标系下的界外施药路径确定模块207、长度最短的界外施药路径确定模块208和全覆盖路径确定模块209。
位置获取模块201用于获取施药喷头的喷幅和待施药区域各拐点的位置信息；所述待施药区域各拐点的位置信息为经纬度信息。
外围边界确定模202用于连接各所述拐点形成所述待施药区域外围的边界；所述边界的顶点为各所述拐点，相邻两个所述顶点之间的连线为边界线。
直角坐标系构建模块203用于以任意一条边界线为x轴，以所述边界线上任意一个顶点为坐标原点，构建直角坐标系。
坐标获取模块204用于获取所述直角坐标系下各顶点的坐标。
边界内的施药路径生成模块205用于根据所述喷幅和所述直角坐标系下各顶点的坐标生成边界内的施药路径；所述边界内的施药路径包括多条界内施药航线，所述界内施药航线位于所述边界内，并平行于所述直角坐标系的x轴，且相邻两个界内施药航线之间的间隔为所述喷幅。
界外施药路径确定模块206用于根据所述边界内的施药路径确定界外施药路径；所述界外施药路径包括多条边界外施药航线，每条边界外施药航线对应一条界内施药航线。
所有直角坐标系下的界外施药路径确定模块207用于确定所有直角坐标系下的界外施药路径。
长度最短的界外施药路径确定模块208用于确定长度最短的界外施药路径。
全覆盖路径确定模块209用于根据所述长度最短的界外施药路径和同一直角坐标系下的边界内的施药路径，确定航空施药的全覆盖路径；所述全覆盖施药航线的施药区域完全覆盖所述待施药区域。
所述界外施药路径确定模块206具体包括：施药边界确定单元、第一交点确定单元、第二交点确定单元、第三交点确定单元和界外施药路径确定单元。
施药边界确定单元用于根据所述边界内的施药路径和所述喷幅确定每一条施药航线对应的两个施药边界。
第一交点确定单元用于确定所述施药边界与所述边界线的交点，得到第一交点。
第二交点确定单元用于根据所述第一交点确定第二交点；所述第二交点为经过所述第一交点且垂直于所述直角坐标系的x轴的直线，与距离最近的所述边界内的施药航线的延长线的交点。
第三交点确定单元用于根据所述边界线的顶点确定第三交点；所述第三交点经过所述边界线的顶点且垂直于所述直角坐标系的x轴的直线，与距离最近的所述边界内的施药路径的延长线的交点。
界外施药路径确定单元用于根据所述喷幅、所述第二交点、所述第三交点以及所述直角坐标系下的各顶点坐标确定所述界外施药路径。
所述界外施药路径确定单元具体包括：第一判断子单元、第一界外施药航线的终点确定子单元、第二判断子单元、第二界外施药航线的终点确定子单元、第三界外施药航线的终点确定子单元、斜率确定子单元、第一施药航线长度确定子单元和第二施药航线长度确定子单元。
第一判断子单元用于判断所述第二交点与所述第三交点是否共线，得到第一判断结果。
第一界外施药航线的终点确定子单元用于当第一判断结果表示所述第二交点与所述第三交点非共线时，则将所述第二交点确定为所在的界外施药航线的终点和将所述第三交点确定为所在的界外施药航线的终点。
第二判断子单元用于当所述第一判断结果表示所述第二交点与所述第三交点共线时，则判断所述第二交点到第四交点的距离是否大于所述第三交点到第四交点的距离，得到第二判断结果；所述第四交点为与第二交点和所述第三交点共线的界内施药航线与所述边界线的交点。
第二界外施药航线的终点确定子单元用于当所述第二判断结果表示所述第二交点到第四交点的距离大于所述第三交点到第四交点的距离时，则将所述第二交点确定为所在的界外施药航线的终点。
第三界外施药航线的终点确定子单元用于当所述第二判断结果表示所述第二交点到所述界内施药航线的距离不大于所述第三交点到所述界内施药航线的距离时，则将所述第三交点确定为所在的界外施药航线的终点。
斜率确定子单元用于根据所述直角坐标系下各顶点坐标确定待施药区域边界线的斜率。
第一施药航线长度确定子单元用于根据所述喷幅、所述第二交点以及待施药区域边界线的斜率确定第一施药航线长度；所述第一施药航线长度为所述第二交点到所述第四交点的距离。
第二施药航线长度确定子单元用于根据所述喷幅、所述第三交点以及待施药区域边界线的斜率确定第二施药航线长度；所述第二施药航线长度为所述第三交点到所述第四交点的距离。
本说明书中各个实施例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部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
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 (10)

1.一种航空施药的全覆盖路径确定方法，其特征在于，包括：
获取施药喷头的喷幅和待施药区域各拐点的位置信息；所述待施药区域各拐点的位置信息为经纬度信息；
连接各所述拐点形成所述待施药区域外围的边界；所述边界的顶点为各所述拐点，相邻两个所述顶点之间的连线为边界线；
以任意一条边界线为x轴，以所述边界线上任意一个顶点为坐标原点，构建直角坐标系；
获取所述直角坐标系下各顶点的坐标；
根据所述喷幅和所述直角坐标系下各顶点的坐标生成边界内的施药路径；所述边界内的施药路径包括多条界内施药航线，所述界内施药航线位于所述边界内，并平行于所述直角坐标系的x轴，且相邻两个界内施药航线之间的间隔为所述喷幅；
根据所述边界内的施药路径确定界外施药路径；所述界外施药路径包括多条边界外施药航线，每条边界外施药航线对应一条界内施药航线；
确定所有直角坐标系下的界外施药路径；
确定长度最短的界外施药路径；
根据所述长度最短的界外施药路径和同一直角坐标系下的边界内的施药路径，确定航空施药的全覆盖路径；所述全覆盖施药航线的施药区域完全覆盖所述待施药区域。
2.根据权利要求1所述的一种航空施药的全覆盖路径确定方法，其特征在于，所述根据所述边界内的施药路径确定界外施药路径，具体包括：
根据所述边界内的施药路径和所述喷幅确定每一条施药航线对应的两个施药边界；
确定所述施药边界与所述边界线的交点，得到第一交点；
根据所述第一交点确定第二交点；所述第二交点为经过所述第一交点且垂直于所述直角坐标系的x轴的直线，与距离最近的所述边界内的施药航线的延长线的交点；
根据所述边界线的顶点确定第三交点；所述第三交点经过所述边界线的顶点且垂直于所述直角坐标系的x轴的直线，与距离最近的所述边界内的施药路径的延长线的交点；
根据所述喷幅、所述第二交点、所述第三交点以及所述直角坐标系下的各顶点坐标确定所述界外施药路径。
3.根据权利要求2所述的一种航空施药的全覆盖路径确定方法，其特征在于，所述根据所述喷幅、所述第二交点、所述第三交点以及所述直角坐标系下的各顶点坐标确定所述界外施药路径，具体包括：
判断所述第二交点与所述第三交点是否共线，得到第一判断结果；
当第一判断结果表示所述第二交点与所述第三交点非共线时，则将所述第二交点确定为所在的界外施药航线的终点和将所述第三交点确定为所在的界外施药航线的终点；
当所述第一判断结果表示所述第二交点与所述第三交点共线时，则判断所述第二交点到第四交点的距离是否大于所述第三交点到第四交点的距离，得到第二判断结果；所述第四交点为与第二交点和所述第三交点共线的界内施药航线与所述边界线的交点；
当所述第二判断结果表示所述第二交点到第四交点的距离大于所述第三交点到第四交点的距离时，则将所述第二交点确定为所在的界外施药航线的终点；
当所述第二判断结果表示所述第二交点到所述界内施药航线的距离不大于所述第三交点到所述界内施药航线的距离时，则将所述第三交点确定为所在的界外施药航线的终点。
4.根据权利要求3所述的一种航空施药的全覆盖路径确定方法，其特征在于，所述当所述第一判断结果表示所述第二交点与所述第三交点共线时，则判断所述第二交点到第四交点的距离是否大于所述第三交点到第四交点的距离，得到第二判断结果，之前还包括：
根据所述直角坐标系下各顶点坐标确定待施药区域边界线的斜率；
根据所述喷幅、所述第二交点以及待施药区域边界线的斜率确定第一施药航线长度；所述第一施药航线长度为所述第二交点到所述第四交点的距离；
根据所述喷幅、所述第三交点以及待施药区域边界线的斜率确定第二施药航线长度；所述第二施药航线长度为所述第三交点到所述第四交点的距离。
5.根据权利要求4所述的一种航空施药的全覆盖路径确定方法，其特征在于，所述确定长度最短的界外施药路径，之前还包括：
获取所有直角坐标系下的界外施药路长度。
6.根据权利要求1所述的一种航空施药的全覆盖路径确定方法，其特征在于，所述根据所述全覆盖施药航线确定航空施药的全覆盖路径，之后还包括：
将所述全覆盖施药路径利用显示器进行显示。
7.一种航空施药的全覆盖路径确定系统，其特征在于，包括：
位置获取模块，用于获取施药喷头的喷幅和待施药区域各拐点的位置信息；所述待施药区域各拐点的位置信息为经纬度信息；
外围边界确定模块，用于连接各所述拐点形成所述待施药区域外围的边界；所述边界的顶点为各所述拐点，相邻两个所述顶点之间的连线为边界线；
直角坐标系构建模块，用于以任意一条边界线为x轴，以所述边界线上任意一个顶点为坐标原点，构建直角坐标系；
坐标获取模块，用于获取所述直角坐标系下各顶点的坐标；
边界内的施药路径生成模块，用于根据所述喷幅和所述直角坐标系下各顶点的坐标生成边界内的施药路径；所述边界内的施药路径包括多条界内施药航线，所述界内施药航线位于所述边界内，并平行于所述直角坐标系的x轴，且相邻两个界内施药航线之间的间隔为所述喷幅；
界外施药路径确定模块，用于根据所述边界内的施药路径确定界外施药路径；所述界外施药路径包括多条边界外施药航线，每条边界外施药航线对应一条界内施药航线；
所有直角坐标系下的界外施药路径确定模块，用于确定所有直角坐标系下的界外施药路径；
长度最短的界外施药路径确定模块，用于确定长度最短的界外施药路径；
全覆盖路径确定模块，用于根据所述长度最短的界外施药路径和同一直角坐标系下的边界内的施药路径，确定航空施药的全覆盖路径；所述全覆盖施药航线的施药区域完全覆盖所述待施药区域。
8.根据权利要求7所述的一种航空施药的全覆盖路径确定系统，其特征在于，所述界外施药路径确定模块具体包括：
施药边界确定单元，用于根据所述边界内的施药路径和所述喷幅确定每一条施药航线对应的两个施药边界；
第一交点确定单元，用于确定所述施药边界与所述边界线的交点，得到第一交点；
第二交点确定单元，用于根据所述第一交点确定第二交点；所述第二交点为经过所述第一交点且垂直于所述直角坐标系的x轴的直线，与距离最近的所述边界内的施药航线的延长线的交点；
第三交点确定单元，用于根据所述边界线的顶点确定第三交点；所述第三交点经过所述边界线的顶点且垂直于所述直角坐标系的x轴的直线，与距离最近的所述边界内的施药路径的延长线的交点；
界外施药路径确定单元，用于根据所述喷幅、所述第二交点、所述第三交点以及所述直角坐标系下的各顶点坐标确定所述界外施药路径。
9.根据权利要求7所述的一种航空施药的全覆盖路径确定系统，其特征在于，所述界外施药路径确定单元具体包括：
第一判断子单元，用于判断所述第二交点与所述第三交点是否共线，得到第一判断结果；
第一界外施药航线的终点确定子单元，用于当第一判断结果表示所述第二交点与所述第三交点非共线时，则将所述第二交点确定为所在的界外施药航线的终点和将所述第三交点确定为所在的界外施药航线的终点；
第二判断子单元，用于当所述第一判断结果表示所述第二交点与所述第三交点共线时，则判断所述第二交点到第四交点的距离是否大于所述第三交点到第四交点的距离，得到第二判断结果；所述第四交点为与第二交点和所述第三交点共线的界内施药航线与所述边界线的交点；
第二界外施药航线的终点确定子单元，用于当所述第二判断结果表示所述第二交点到第四交点的距离大于所述第三交点到第四交点的距离时，则将所述第二交点确定为所在的界外施药航线的终点；
第三界外施药航线的终点确定子单元，用于当所述第二判断结果表示所述第二交点到所述界内施药航线的距离不大于所述第三交点到所述界内施药航线的距离时，则将所述第三交点确定为所在的界外施药航线的终点。
10.根据权利要求9所述的一种航空施药的全覆盖路径确定系统，其特征在于，所述界外施药路径确定单元还包括：
斜率确定子单元，用于根据所述直角坐标系下各顶点坐标确定待施药区域边界线的斜率；
第一施药航线长度确定子单元，用于根据所述喷幅、所述第二交点以及待施药区域边界线的斜率确定第一施药航线长度；所述第一施药航线长度为所述第二交点到所述第四交点的距离；
第二施药航线长度确定子单元，用于根据所述喷幅、所述第三交点以及待施药区域边界线的斜率确定第二施药航线长度；所述第二施药航线长度为所述第三交点到所述第四交点的距离。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021057314A1 (zh) * 2019-09-26 2021-04-01 南京林业大学 一种航空施药的全覆盖路径确定方法及系统
CN113485411A (zh) * 2021-06-21 2021-10-08 安徽农业大学 一种航空精准施药三维航线规划方法
CN115982542A (zh) * 2023-03-21 2023-04-18 湖北泰跃卫星技术发展股份有限公司 土地之间相邻关系的计算方法、计算设备及存储介质

Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106679673A (zh) * 2017-01-18 2017-05-17 北京艾森博航空科技股份有限公司 应用于无人机植保的航线规划方法及系统
CN107289950A (zh) * 2017-07-28 2017-10-24 上海拓攻机器人有限公司 植保无人机作业航线规划方法及植保无人机
CN107368094A (zh) * 2017-08-25 2017-11-21 上海拓攻机器人有限公司 一种无人机植保作业航线规划方法及装置
EP3271788A1 (en) * 2015-03-18 2018-01-24 Izak Van Cruyningen Flight planning for unmanned aerial tower inspection with long baseline positioning
CN107860387A (zh) * 2017-10-19 2018-03-30 上海拓攻机器人有限公司 植保无人机作业航线规划方法及植保无人机
CN108362285A (zh) * 2018-01-30 2018-08-03 信阳师范学院 一种植保无人机精准覆盖航迹规划方法及系统
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
CN108871335A (zh) * 2018-06-14 2018-11-23 华南农业大学 一种无人机喷施作业航线及载荷规划方法
CN109240284A (zh) * 2018-08-10 2019-01-18 江苏大学 一种无人驾驶农机的自主路径规划方法及装置
CN109933091A (zh) * 2019-04-19 2019-06-25 北方天途航空技术发展（北京）有限公司 无人机作业的路径规划方法、存储介质及电子设备
CN110196059A (zh) * 2019-05-14 2019-09-03 武汉理工大学 一种无人艇全局路径规划方法

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111353630B (zh) * 2019-09-26 2020-10-09 南京林业大学 一种航空施药的全覆盖路径确定方法及系统

Patent Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3271788A1 (en) * 2015-03-18 2018-01-24 Izak Van Cruyningen Flight planning for unmanned aerial tower inspection with long baseline positioning
CN106679673A (zh) * 2017-01-18 2017-05-17 北京艾森博航空科技股份有限公司 应用于无人机植保的航线规划方法及系统
CN107289950A (zh) * 2017-07-28 2017-10-24 上海拓攻机器人有限公司 植保无人机作业航线规划方法及植保无人机
CN107368094A (zh) * 2017-08-25 2017-11-21 上海拓攻机器人有限公司 一种无人机植保作业航线规划方法及装置
CN107860387A (zh) * 2017-10-19 2018-03-30 上海拓攻机器人有限公司 植保无人机作业航线规划方法及植保无人机
CN108362285A (zh) * 2018-01-30 2018-08-03 信阳师范学院 一种植保无人机精准覆盖航迹规划方法及系统
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
CN108871335A (zh) * 2018-06-14 2018-11-23 华南农业大学 一种无人机喷施作业航线及载荷规划方法
CN109240284A (zh) * 2018-08-10 2019-01-18 江苏大学 一种无人驾驶农机的自主路径规划方法及装置
CN109933091A (zh) * 2019-04-19 2019-06-25 北方天途航空技术发展（北京）有限公司 无人机作业的路径规划方法、存储介质及电子设备
CN110196059A (zh) * 2019-05-14 2019-09-03 武汉理工大学 一种无人艇全局路径规划方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
S.KALAIVANAN 等: "Coverage path planning for an autonomous robot", 《2017 INTERNATIONAL CONFERENCE ON INTELLIGENT COMPUTING AND CONTROL (I2C2)》 *
段立蹄 等: "植保无人机变量施药监测技术研究发展与展望", 《中国农机化学报》 *

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021057314A1 (zh) * 2019-09-26 2021-04-01 南京林业大学 一种航空施药的全覆盖路径确定方法及系统
CN113485411A (zh) * 2021-06-21 2021-10-08 安徽农业大学 一种航空精准施药三维航线规划方法
CN115982542A (zh) * 2023-03-21 2023-04-18 湖北泰跃卫星技术发展股份有限公司 土地之间相邻关系的计算方法、计算设备及存储介质
CN115982542B (zh) * 2023-03-21 2023-08-29 湖北泰跃卫星技术发展股份有限公司 土地之间相邻关系的计算方法、计算设备及存储介质

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