WO2022036863A1 - 喷洒路径规划方法和装置 - Google Patents

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WO2022036863A1
WO2022036863A1 PCT/CN2020/125250 CN2020125250W WO2022036863A1 WO 2022036863 A1 WO2022036863 A1 WO 2022036863A1 CN 2020125250 W CN2020125250 W CN 2020125250W WO 2022036863 A1 WO2022036863 A1 WO 2022036863A1
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但汉曙
黄继华
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苏州极目机器人科技有限公司
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C21/00—Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00
    • G01C21/20—Instruments for performing navigational calculations

Definitions

  • the transition segment is adjusted according to the distribution attributes of the spray segment and the transition segment to obtain a new transition segment, wherein the distribution attribute includes whether the two spray segments are non-parallel or parallel, Alternatively, the distribution attribute includes whether the two spraying segments are non-parallel or parallel, and the comparison between the length of the transition segment and the length threshold;
  • Path planning is performed based on the new transition flight segment and the spraying flight segment, so that the operating mechanism performs the spraying operation according to the planned path.
  • the smaller the arc radius r the greater the angular velocity ⁇ and the lateral acceleration (that is, the larger the roll angle), and the smaller the length of the arc, so the UAV flies according to the arc path the shorter the duration.
  • the drone needs to quickly deploy a large roll and a large rotation to follow the arc path, then quickly return the roll to 0 and stop the rotation to exit the arc. This will create unwanted sudden movements.
  • the angular velocity ⁇ remains constant, the smaller the arc radius r is, the smaller the velocity v is. This means that the drone will generally need to slow down and follow an arc at a lower speed and cause more energy loss.
  • the new transition flight segment connects two adjacent spraying flight segments to realize a curved operation path, and then the spraying task is quickly and efficiently performed in the plot, and the flight of the new transition flight segment is adaptively adjusted based on the amount of spraying mu Speed, spray flow, arc radius, etc., can not only improve the spraying efficiency and spraying effect of the operating mechanism during the transitional flight segment, but also improve the coverage of the spraying operation.

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
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Abstract

一种喷洒路径规划方法和装置、电子设备及计算机可读存储介质，涉及无人机应用的技术领域，该方法包括：基于当前路径中的航段的航点之间的距离确定航段的类型（S102），航段的类型包括喷洒航段和过渡航段，其中，航点为航段的端点，设置在两个喷洒航段之间的过渡航段用于连接并过渡两个喷洒航段；根据喷洒航段和过渡航段的分布属性对过渡航段进行调整，得到新生过渡航段（S104），其中，分布属性包括两个喷洒航段为非平行或平行，或者，分布属性包括两个喷洒航段为非平行或平行，以及过渡航段的长度与长度阈值的比较情况；基于新生过渡航段与喷洒航段进行路径规划，以使作业机构根据规划后的路径执行喷洒作业（S106）。

Description

喷洒路径规划方法和装置
本申请要求在2020年8月21日提交中国专利局、申请号为202010846832.0的中国专利申请的优先权，该申请的全部内容通过引用结合在本申请中。
技术领域
本申请涉及自动控制设备应用技术领域，例如涉及一种喷洒路径规划方法和装置。
背景技术
植保无人机的自动控制设备在作业时，需要按照预先规划好的路径进行飞行作业，为了覆盖完整的作业地块，一般是通过连接点将多个待作业线段进行连接，且无人机需要减速完全停在待作业线段之间的连接点上，然后加速沿下一个待作业线段行进，这种无人机作业方式效率较低。
此外，由于无人机的喷雾宽度(喷幅)受到限制(例如喷雾宽度为3-5m)，两条待作业线段之间需满足一定的间隔，使得无人机设备能够过渡，因此覆盖作业地块的无人机执行路径中将包含许多短线段，此类短线段会进一步影响无人机的喷洒效率。
发明内容
本申请提供喷洒路径规划方法和装置，通过区分过渡航段与喷洒航段，并对过渡航段进行调整实现无人机快速完成过渡航段，以提高无人机的喷洒效率。
本发明实施例提供了一种喷洒路径规划方法，应用于自动控制设备，包括：
基于当前路径中的航段的航点之间的距离确定所述航段的类型，所述航段的类型包括喷洒航段和过渡航段，其中，所述航点为所述航段的端点，设置在两个喷洒航段之间的过渡航段用于连接并过渡所述两个喷洒航段；
根据所述喷洒航段和所述过渡航段的分布属性对所述过渡航段进行调整，得到新生过渡航段，其中，所述分布属性包括所述两个喷洒航段为非平行或平行，或者，所述分布属性包括两个喷洒航段为非平行或平行，以及所述过渡航段的长度与长度阈值的比较情况；
基于所述新生过渡航段与所述喷洒航段进行路径规划，以使作业机构根据规划后的路径执行喷洒作业。
本发明实施例还提供一种喷洒路径规划装置，应用于自动控制设备，包括：
确定模块，设置为基于当前路径中的航段的航点之间的距离确定所述航段的类型，所述航段的类型包括喷洒航段和过渡航段，其中，所述航点为所述航段的端点，设置在两个喷洒航段之间的过渡航段用于连接并过渡所述两个喷洒航段；
调整模块，设置为根据所述喷洒航段和所述过渡航段的分布属性对所述过渡航段进行调整，得到新生过渡航段，其中，所述分布属性包括所述两个喷洒航段为非平行或平行，或者，所述分布属性包括两个喷洒航段为非平行或平行，以及所述过渡航段的长度与长度阈值的比较情况；
规划模块，设置为基于所述新生过渡航段与所述喷洒航段进行路径规划，以使作业机构根据规划后的路径执行喷洒作业。
本发明实施例还提供一种电子设备，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，处理器执行计算机程序时实现上述的喷洒路径规划方法。
本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质上存储有计算机程序，计算机程序被处理器运行时执行上述的喷洒路径规划方法。
附图说明
为了说明本申请实施方式或相关技术中的技术方案，下面将对实施方式或相关技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。
图1为本发明实施例提供的一种喷洒路径示意图；
图2为本发明实施例提供的另一种喷洒路径示意图；
图3为本发明实施例提供的一种待作业场景示意图；
图4为本发明实施例提供的一种喷洒路径规划方法的流程图；
图5为本发明实施例提供的路径规划示意图之一；
图6为本发明实施例提供的路径规划示意图之二；
图7为本发明实施例提供的路径规划示意图之三；
图8为本发明实施例提供的路径规划示意图之四；
图9为本发明实施例提供的路径偏离距离示意图；
图10为本发明实施例提供的一种喷洒路径规划装置的功能模块图。
具体实施方式
下面将结合附图对本申请的技术方案进行完整地描述，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。
无人机规划的用于覆盖作业地块的路径通常由相连的直线段组成，如图1所示。无人机将需要完全停在直线段之间的连接点P1和P2，然后加速沿下一个直线段行进。由于无人机的喷雾宽度(喷幅)受到限制(例如喷雾宽度为3-5m)，所以覆盖作业地块的路径将包含许多短线段(例如线段P1P2)，一般来说会通过以下两种方式实现无人机作业。
第一种方式，以线段P0P1，P1P2和P2P3为例，当无人机接近连接点P1时，需要使自身停在连接点P1(将横向速度vx减小为0)，然后纵向加速(增加至纵向速度vy)以沿线段P1P2移动。然后无人机将再次使自身停在连接点P2(将vy减小到0)，然后横向加速(增加至vx)沿线段P2P3移动。这种运动大大降低了无人机的速度，浪费了能量，因为无人机需要为这种短线过渡反复制动和加速。通常，线段P0P1和P2P3被称为行段，线段P1P2被称为过渡段。由于一个作业地块的路径包括许多这样的短过渡段，因此花费的时间和精力极大地影响了无人机的效率。
另一种方法可能还涉及无人机在连接点P1和P2之间时旋转。但是这种方法也要求无人机完全停在连接点P1和P2。无人机沿着线段P0P1、P1P2、P2P3 作业，无人机以飞行速度v沿线段P0P1作业，到线段P0P1的中点位置时，开始减速，直至到达连接点P1时，无人机速度为0，此时无人机以角速度ω旋转、以加速度a加速至线段P1P2的中点位置，再以加速度a减速至连接点P2的位置，无人机速度为0，无人机再从连接点P2加速至线段P2P3的中点位置，此时的速度为飞行速度v。
此外，作业地块可能具有不规则的形状，从而导致线段的连接更多(请参见下面的图2)。为了执行此任务，无人机将需要在P1，P4等这些连接点停止，然后再次加速以沿着下一个线段飞行。这种制动(停止)和加速会降低整体速度，浪费能量并降低效率。
另外，一些作业地块(例如图3显示的茶场、梯田)可能无法通过直线段的连接来进行作业。直线段的茶树行的轮廓可能至少在一些区域呈现许多短线段。如上所述，这样的短线段同样需要无人机频繁地制动和加速，无人机需要完全停止才能从一个直线段移动到另一个直线段，这导致能源浪费，更多的操作时间和更低的效率。
本发明实施例提供的一种喷洒路径规划方法和装置，通过区分过渡航段与喷洒航段，并对过渡航段进行调整实现无人机快速地完成过渡航段，以提高无人机的喷洒效率。
为便于对本实施例进行理解，首先对本发明实施例所公开的一种喷洒路径规划方法进行介绍。
图4为本发明实施例提供的一种喷洒路径规划方法的流程图。
本发明实施例提供的喷洒路径规划方法适用于自动控制设备，包括无人农机、空中自主飞行器(如无人飞行器)和地面自主行驶车辆(无人车)等，喷洒路径规划方法包括以下步骤，参照图4：
步骤S102，基于当前路径中的航段的航点之间的距离确定所述航段的类型，所述航段的类型包括喷洒航段和过渡航段，其中，所述航点为所述航段的端点，设置在两个喷洒航段之间的过渡航段用于连接并过渡所述两个喷洒航段。
步骤S104，根据所述喷洒航段和所述过渡航段的分布属性对所述过渡航段进行调整，得到新生过渡航段。其中，所述分布属性包括两个喷洒航段为非平行或平行，或者，所述分布属性包括两个喷洒航段为非平行或平行，以及所述过渡航段的长度与长度阈值的比较情况。
步骤S106，基于所述新生过渡航段与所述喷洒航段进行路径规划，以使作业机构根据规划后的路径执行喷洒作业。
在实际应用的可选实施例中，通过路径中的航段的航点之间的距离划分出喷洒航段和过渡航段，并对过渡航段进行调整，进而使得无人机在过渡航段不会浪费过多的时间或者产生过多的动作，进而影响喷洒效率，基于该调整的过渡航段和喷洒航段进行路径规划，以便作业机构进行喷洒作业。
作为一种实施方式，在植保作业中，在喷洒航段与过渡航段中，通过圆弧过渡喷洒航段和过渡航段(使用曲线来连接直段)，可以保持无人机的速度或适度降低无人机的速度以通过平滑的曲线，从而减少能源浪费以及执行任务所需的时间，使得无人机(Unmanned Aerial Vehicle，UAV)不需要停在直段的连接点处，提高作业效率的同时，最大可能性地确保喷洒覆盖率，兼顾作业效果和作业效率，更加高效。
除本发明实施例中示出的圆弧代替直线，还可以用其他曲线(例如样条曲线或多个连接的弧线)替换弧线。
在一些可选的实施例中，所述当前路径包括至少两个相邻的航段，步骤S102，包括以下步骤：
步骤1.1)，若当前路径中分别属于两个相邻的航段的两个相邻的航点之间的距离小于距离阈值，则所述两个相邻的航点之间的航段是过渡航段，所述两个相邻的航点为非独立连接点。
两个非独立连接点，在后续步骤中调整为同一个曲线圆弧。步骤1.2)，若当前路径中分别属于两个相邻航段的两个相邻的航点之间的距离大于距离阈值，则所述两个相邻的航点之间的航段是喷洒航段，所述两个相邻的航点为独立连接点。
两个独立连接点，在后续步骤中每个独立连接点可调整为一个曲线圆弧。
在一种可选的实施例中，属于两个相邻的航段的两个相邻的航点之间的距离为0，即两个相邻的航段的两个相邻的航点为同一个，此时两个相邻的航段相交，则所述航点为独立连接点，该独立连接点，在后续步骤中调整为一个曲线圆弧；步骤S104中的调整方式，还包括以下步骤：
步骤2.1)，若两个相邻的喷洒航段相交，则通过曲线圆弧替代所述两个相邻的喷洒航段之间的交点，其中，所述曲线圆弧基于所述两个相邻的喷洒航段之间的夹角以及最大圆弧半径确定。
步骤2.2)，根据所述曲线圆弧与所述两个相邻的喷洒航段的两个交点，得到新生过渡航段。
在一个实施例中，首先使用连接的喷洒航段生成当前路径，然后使用曲线圆弧替换这喷洒航段的连接点，以在航段之间提供平滑的过渡。例如，首先生成包含喷洒航段AB和BC的路径，B点为独立连接点，如图5所示。创建圆弧B1B2以在线段AB1和B2C之间提供平滑过渡。可以通过将B分别向A和C方向移动长度L来确定曲线圆弧与喷洒航段的交点(B1和B2的位置)。长度
Figure PCTCN2020125250-appb-000001
α是AB和BC之间的角度，r是圆弧半径。因此，当前规划后的路径包括两个线段和一个弧线：线段AB1，圆弧B1B2和线段B2C。
在速度v保持不变的情况下，圆弧半径r越小，角速度ω和横向加速度(即更大的侧倾角)越大，弧线的长度也越小，因此无人机按照弧线路径飞行的持续时间越短。这意味着无人机需要快速展开一个大的侧倾和大的旋转来按照弧线路径飞行，然后快速将侧倾返回到0并停止旋转以退出弧形。这将产生不必要的突然动作。在角速度ω保持不变的情况下，圆弧半径r越小，速度v越小。这意味着无人机通常将需要放慢速度并以较小的速度按照弧线飞行并造成更多的能量损失。因此，可选地，本申请中的圆弧半径r尽可能大。对于直线段之间的过渡，选择较大的r可以避免创建较大的未喷洒区域。基于此，选择更接近于最大圆弧半径Rmax的圆弧半径r。
在一些可选的实施例中，可通过曲线圆弧与连接点之间的最大偏离距离D确定不会产生未喷洒区域的Rmax，包括如下步骤：
步骤3.1)，根据曲线圆弧的圆心与所述两个相邻的喷洒航段的交点的距离与圆弧半径的差值，得到偏离转变点的距离；
步骤3.2)，基于所述偏离转变点的距离和最大偏离距离阈值，确定最大圆弧半径。
如图9所示，为防止偏离距离过大造成较多的未喷洒区域，需要规划过程中的圆弧半径r≤R max。R max如下：
Figure PCTCN2020125250-appb-000002
Figure PCTCN2020125250-appb-000003
D为最大偏离距离(偏离转变点的距离)，D max为最大偏离距离阈值，r为圆弧半径，α为两个相邻的喷洒航段之间的夹角，R max为最大圆弧半径。
本实施例中，根据公式(1)可确定偏离转变点的距离D与圆弧半径r之间的关系，进而根据偏离转变点的距离D与圆弧半径r之间的关系以及D max可确定最大圆弧半径R max，即根据公式(2)计算R max。
在一些可选的实施例中，步骤S104，还可通过以下步骤实现：
步骤4.1)，若两个相邻的喷洒航段平行，且连接所述两个相邻的喷洒航段的过渡航段的长度与喷雾宽度相等，则通过曲线圆弧替代所述两个相邻的喷洒航段之间的过渡航段，其中，所述曲线圆弧为180度的弧线。
步骤4.2)，根据所述曲线圆弧与所述两个相邻的喷洒航段的两个交点，得到新生过渡航段。
在实际路径规划与无人机喷洒应用中，喷洒航段和喷洒航段之间大多呈现平行分布状态，一般将短线段作为两个行段(喷洒航段)之间的过渡段。本发明实施例为了提高作业效率，获得两个平行的喷洒航段和过渡航段，则以喷洒航段为切线，确定以圆弧半径r做180度弧线过渡，以便两个喷洒航段之间的过渡可以用一个180度弧线代替；为了保证喷雾作业的有效进行，圆弧半径r可以选择为喷雾宽度的一半(喷雾宽度等于两个行段之间的距离)，如果喷雾宽度＞行间距，会导致重喷，如果喷雾宽度＜行间距，则会导致漏喷，如下图6所示。由于圆弧B1B2C2是一个180度弧线，因此规划后的路径由两个线段和一个弧线组成：AB1，圆弧B1C2和C2E。
作为另一种可能的实施例，若当前路径中分别属于两个相邻的航段的两个相邻的航点之间的距离大于距离阈值，则所述两个相邻的航点之间的航段是喷洒航段，且上述两个相邻的喷洒航段并不平行，如图7所示，此时，BC之间的距离较大，若在BC间替换圆弧，则此圆弧的半径超过最大圆弧半径，因此，B和C是独立连接点，BC也定义为喷洒航段，此时AB和BC之间通过上述步骤生成新生过渡段，而BC和CE之间也通过上述步骤生成新生过渡航段。
在一些可选的实施例中，步骤S104，还可通过以下步骤实现，包括：
步骤5.1)，若两个相邻的喷洒航段的延长线相交，则通过曲线圆弧连接所述两个相邻的喷洒航段，其中，所述曲线圆弧基于所述两个相邻的喷洒航段的延长线的夹角和所述两个相邻的喷洒航段的延长线的交点确定。
步骤5.2)，根据所述曲线圆弧与所述两个相邻的喷洒航段的两个交点，得到新生过渡航段。
步骤5.1)包括：
步骤5.1.1)，根据所述两个相邻的喷洒航段的航点以及所述两个相邻的喷洒航段的延长线的交点，分别确定两个相邻的喷洒航段中距离所述交点较近的两个航点与所述交点之间的第一距离和第二距离。
步骤5.1.2)，判断所述第一距离和所述第二距离是否相等。
步骤5.1.3)，若所述第一距离和所述第二距离相等，则基于几何原理、所述第一距离或所述第二距离、以及所述两个相邻的喷洒航段的延长线的夹角确定所述曲线圆弧的半径。
步骤5.1.4)，若所述第一距离和所述第二距离不等，则基于几何原理、所述第一距离与所述第二距离之间的任意距离和所述两个相邻的喷洒航段的延长线的夹角确定所述曲线圆弧的半径。
在一实施例中，圆弧半径r是可变的，并且可以基于需要平滑连接的线段来确定。两个相邻的喷洒航段非平行，以非平行喷洒航段为切线，作出曲线过渡。图8显示了一个示例，线段AB和CE需要在B和C之间进行平滑过渡，B、C(BC之间的距离小于距离阈值)为非独立连接点，根据两个非独立连接点确定圆弧半径r，圆弧半径r可变。为了生成这种平滑过渡，可以首先通过确定线段AB和CE的交点X来计算圆弧半径，BX为第一距离L1和CX为第二距离L2。如果两个距离相同，则圆弧半径r可以确定为：
r＝L1*tan(0.5*α)＝L2*tan(0.5*α)
α是AB与CE的延长线之间的夹角。
当两个距离L1和L2不相同时，可以使用L1和L2之间的任意距离来确定新点B1和C1以及连接弧。如果选择L＝L1，则确定新点C1，因为X和C1之间的距离为L1。然后，连接弧BC1的半径：r＝L1*tan(0.5*α)。如果选择L＝L2，则确定新点B1，因为X和B1之间的距离为L2。连接弧B1C的半径：r＝L2*tan(0.5*α)。在实际规划过程中，L可选取在L1和L2之间的任意值，需要确定B1和C1使得XB1的长度和XC1的长度都等于L，并且圆弧B1C1的半径为r＝L*tan(0.5*α)。
在一些可选的实施例中，为了尽可能提高无人机喷洒的效率，尽可能使得圆弧半径接近最大圆弧半径，步骤5.1)中基于所述两个相邻的喷洒航段的延长线的夹角和所述两个相邻的喷洒航段的延长线的交点确定所述曲线圆弧的步骤包括：
步骤5.1.5)，若所述第一距离和所述第二距离不等，则基于几何原理、所述第一距离与所述第二距离中较长的距离和所述两个相邻的喷洒航段的延长线的夹角确定所述曲线圆弧的半径。
基于第一距离与第二距离中较长的距离确定的圆弧对应的圆弧半径相对较大，可参考图8。
在另一个实施例中，如果从图8的较长距离得到的圆弧半径太大，超过最大圆弧半径，则B和C将自动被视为单独的连接点，调整方式如图7所示。
本发明实施例中的路径规划指出了路径中的行段(喷洒航段)，行段之间的过渡航段。即使本发明实施例中未提供指示，也可以基于Rmax和线段的距离检查是否可以用圆弧替换线段。对于图5和图8，可以代表线段(非过渡段)太长而不能用圆弧代替的情况，然后，将连接的直线段之间的过渡部分替换为圆弧。
本申请一种实施例中的无人机在新生过渡航段的飞行速度小于或等于在喷洒航段的飞行速度，以保证喷洒效果和飞行稳定性。通常的，飞行速度可以由用户来确定，也可以基于算法来自动确定，此处不做限制。
本申请另一种实施例中的新生过渡航段的喷洒流量小于喷洒航段的喷洒流量，从而避免喷洒作业中多喷药有害，少喷效果差的问题，通过减少新生过渡航段的喷洒流量的方式可以保证喷洒用量的一致性，确保了作业的精准性。喷洒流量由喷洒用量、喷洒幅度以及飞行速度来确定，通常的，喷洒用量和喷雾宽度可以由用户来确定，则喷洒流量可以根据飞行速度而自动更新，从而提高喷洒用量的一致性，提高喷洒效果。
可以适应性调整无人机在新生过渡航段的飞行速度、喷洒流量、圆弧半径等等，从而保证喷洒作业覆盖率、效率，提升整体的喷洒效果。
在一些可选的实施例中，所述方法还包括：
步骤6.1)，基于所述当前路径的航段属性，通过向量坐标定义所述当前路径中的多个航段中的每个航段，以使所述作业机构根据多个航段的定义结果执 行喷洒作业。
作业任务可以包括航段属性以区分线段和曲线段。例如，可以用点A，B1，B2，C等的向量来定义作业任务；每个点不仅具有每个点的位置信息(例如，如果使用全局坐标，则为经度和纬度；如果使用局部坐标，则为(北和东)，还具有航段属性(例如，0或1)表示从这个点开始的航段是线段(或曲线段)。
示例的，如图5所示，A的航段属性为0(即AB1是线段)，B1的航段属性为1(即B1B2是曲线段)，并且B2的航段属性为0(B2C是线段)。在一些实施例中，也可以将航段属性为1(曲线段)的点定义为半径或转弯中心(即圆弧的原点)。此类信息可用于无人机，以便无人机沿着线段或曲线段飞行。
在实际应用过程中，按照航段属性进行定义的目的是使得作业机构知晓如何从一个点到另一个点。例如，在图5中，作业机构如何从B1转到B2，它应该沿着连接B1和B2的弧线走，还是应该沿着B1和B2之间的直线走，作业机构可以根据航段属性定义的情况确定是沿着直线还是弧线。
作为一种可选的实施方式，航段属性可在航段起始的航点中定义。例如，在B1中定义了线段B1B2的航段属性(即B1是线段的起点)。线段B2C的航段属性(即B2是线段B2C的起点)在B2中定义。航点的航段属性仅定义此航点与下一个航点之间的线段。下一个航点是直线段的起点还是弧段都无关紧要。
如图7所示，确定B、C为独立连接点(非过渡段AB、BC距离大于设定值，无法用圆弧替代)，可以用点A，B1，B2，C等的向量来定义作业任务；每个点不仅具有每个点的位置信息(例如，如果使用全局坐标，则为经度和纬度；如果使用局部坐标，则为北和东)，还具有航段属性(例如，0或1)表示从这个点开始的航段是线段(或曲线段)。A的航段属性为0(即AB1是线段)，B1的航段属性为1(即B1B2是曲线段)，并且B2的航段属性为0(B2C是线 段)。因此，可从图7确定生成的路径由线段AB1，B2C1和C2E组成，弧线B1B2和C1C2在上述线段之间连接。
本发明实施例提供的一种喷洒路径规划方法，基于喷洒航段以及过渡航段，确定曲线飞行路径，以提高喷洒作业效率。规划路径时，一般规划相邻两个平行航段为喷洒航段，在相邻两个平行航段的一端规划过渡航段；当遇到不规则地块时，会出现非平行航段，对于非平行航段，如果两个相邻的航点之间的距离较小，则认为是过渡航段，如果两个相邻的航点之间的距离过大，则是非过渡航段，此时两个相邻的航点之间的航段为喷洒航段。获得喷洒航段和过渡航段，以及最大圆弧半径Rmax，进而确定曲线过渡路径，以便作业机构在过渡航段不会浪费过多的时间或者产生过多的动作，进而影响喷洒效率，同时便于作业结构在过渡航段时适应性改变喷洒流量，提高喷洒一致性。
在喷洒航段时，执行喷洒作业的航段，无人机在该航段执行喷洒任务，该航段包括喷雾宽度a，喷洒方向为以无人机机身为轴线向两侧延伸a/2宽度，故执行任务时沿着喷洒航段飞行，使得以该喷洒航段为中心向两侧延伸1/2a宽度范围内都可以在喷洒范围内，一般的，两个相邻的喷洒航段之间为平行设置，以避免重喷和漏喷。本发明实施例中新生过渡航段连接两个相邻的喷洒航段，以实现曲线作业路径，进而在地块内快速高效地执行喷洒任务，基于喷洒亩用量适应性调整新生过渡航段的飞行速度、喷洒流量、圆弧半径等等，不仅可以提高作业机构在过渡航段时的喷洒效率和喷洒效果，还可以提升喷洒作业的覆盖率。
在实际应用过程中，本发明实施例提供的喷洒路径规划方法，过渡航段的调整可以是实时的，从而得到新生过渡航段。随着无人机在飞行过程中，可以实时创建新生过渡航段到下一个喷洒航段，从而实现在线使用。只要提前获得 喷洒航段和过渡航段即可，无需提前规划，提高了作业效率。
如图10所示，本发明实施例还提供一种喷洒路径规划装置，应用于自动控制设备，包括：
确定模块，设置为基于当前路径中的航段的航点之间的距离确定所述航段的类型，所述航段的类型包括喷洒航段和过渡航段，其中，所述航点为所述航段的端点，设置在两个喷洒航段之间的过渡航段用于连接并过渡所述两个喷洒航段；
调整模块，设置为根据所述喷洒航段和所述过渡航段的分布属性对所述过渡航段进行调整，得到新生过渡航段，其中，所述分布属性包括所述两个喷洒航段为非平行或平行，或者，所述分布属性包括两个喷洒航段为非平行或平行，以及所述过渡航段的长度与长度阈值的比较情况；
规划模块，设置为基于所述新生过渡航段与所述喷洒航段进行路径规划，以使作业机构根据规划后的路径执行喷洒作业。
本发明实施例提供的喷洒路径规划装置，与上述实施例提供的喷洒路径规划方法具有相同的技术特征，所以也能解决相同的技术问题。
本发明实施例所提供的喷洒路径规划方法以及装置的计算机程序产品，包括存储了程序代码的计算机可读存储介质，所述程序代码包括的指令可用于执行前面方法实施例中所述的方法，实现可参见方法实施例，在此不再赘述。
所属领域的技术人员可以了解到，为了描述的方便和简洁，上述描述的装置的工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介 质中，包括多个指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请的多个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、磁碟或者光盘等多种可以存储程序代码的介质。本发明实施例还提供一种电子设备，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，处理器执行计算机程序时实现上述实施例提供的喷洒路径规划方法的步骤。
本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质上存储有计算机程序，计算机程序被处理器运行时执行上述实施例的喷洒路径规划方法的步骤。

Claims (12)

  1. 一种喷洒路径规划方法，应用于自动控制设备，包括：
    基于当前路径中的航段的航点之间的距离确定所述航段的类型，所述航段的类型包括喷洒航段和过渡航段，其中，所述航点为所述航段的端点，设置在两个喷洒航段之间的过渡航段用于连接并过渡所述两个喷洒航段；
    根据所述喷洒航段和所述过渡航段的分布属性对所述过渡航段进行调整，得到新生过渡航段，其中，所述分布属性包括所述两个喷洒航段为非平行或平行，或者，所述分布属性包括两个喷洒航段为非平行或平行，以及所述过渡航段的长度与长度阈值的比较情况；
    基于所述新生过渡航段与所述喷洒航段进行路径规划，以使作业机构根据规划后的路径执行喷洒作业。
  2. 根据权利要求1所述的方法，其中，所述当前路径包括至少两个相邻的航段，基于当前路径中的航段的航点之间的距离确定所述航段的类型，包括：
    在当前路径中分别属于两个相邻的航段的两个相邻的航点之间的距离小于距离阈值的情况下，所述两个相邻的航点之间的航段是过渡航段，所述两个相邻的航点为非独立连接点；
    在当前路径中分别属于两个相邻的航段的两个相邻的航点之间的距离大于距离阈值的情况下，所述两个相邻的航点之间的航段是喷洒航段，所述两个相邻的航点为独立连接点。
  3. 根据权利要求1所述的方法，其中，根据所述喷洒航段和所述过渡航段的分布属性对所述过渡航段进行调整，得到新生过渡航段，包括：
    在两个相邻的喷洒航段相交的情况下，通过曲线圆弧替代所述两个相邻的喷洒航段之间的交点，其中，所述曲线圆弧基于所述两个相邻的喷洒航段之间的夹角以及最大圆弧半径确定；
    根据所述曲线圆弧与所述两个相邻的喷洒航段的两个交点，得到新生过渡航段。
  4. 根据权利要求1所述的方法，其中，根据所述喷洒航段和所述过渡航段的分布属性对所述过渡航段进行调整，得到新生过渡航段，包括：
    在两个相邻的喷洒航段平行，且连接所述两个相邻的喷洒航段的过渡航段 的长度与喷雾宽度相等的情况下，通过曲线圆弧替代所述两个相邻的喷洒航段之间的过渡航段，其中，所述曲线圆弧为180度的弧线；
    根据所述曲线圆弧与所述两个相邻的喷洒航段的两个交点，得到新生过渡航段。
  5. 根据权利要求1所述的方法，其中，根据所述喷洒航段和所述过渡航段的分布属性对所述过渡航段进行调整，得到新生过渡航段，包括：
    在两个相邻的喷洒航段的延长线相交的情况下，通过曲线圆弧连接所述两个相邻的喷洒航段，其中，所述曲线圆弧基于所述两个相邻的喷洒航段的延长线的夹角和所述两个相邻的喷洒航段的延长线的交点确定；
    根据所述曲线圆弧与所述两个相邻的喷洒航段的两个交点，得到新生过渡航段。
  6. 根据权利要求5所述的方法，其中，基于所述两个相邻的喷洒航段的延长线的夹角和所述两个相邻的喷洒航段的延长线的交点确定所述曲线圆弧，包括：
    根据所述两个相邻的喷洒航段的航点以及所述两个相邻的喷洒航段的延长线的交点，分别确定所述两个相邻的喷洒航段中距离所述交点较近的两个航点与所述交点之间的第一距离和第二距离；
    判断所述第一距离和所述第二距离是否相等；
    响应于所述第一距离和所述第二距离相等的判断结果，基于几何原理、所述第一距离或所述第二距离、以及所述两个相邻的喷洒航段的延长线的夹角确定所述曲线圆弧的半径；
    响应于所述第一距离和所述第二距离不相等的判断结果，基于几何原理、所述第一距离与所述第二距离之间的任意距离和所述两个相邻的喷洒航段的延长线的夹角确定所述曲线圆弧的半径。
  7. 根据权利要求6所述的方法，其中，基于所述喷洒航段和所述喷洒航段延长线的夹角和所述喷洒航段延长线的交点确定所述曲线圆弧包括：
    响应于所述第一距离和所述第二距离不相等的判断结果，基于几何原理、所述第一距离与所述第二距离中较长的距离和所述两个相邻的喷洒航段的延长 线的夹角确定所述曲线圆弧的半径。
  8. 根据权利要求3所述的方法，还包括：
    根据曲线圆弧的圆心与所述两个相邻的喷洒航段的交点的距离与圆弧半径的差值，得到偏离转变点的距离；
    基于所述偏离转变点的距离和最大偏离距离阈值，确定最大圆弧半径。
  9. 根据权利要求1所述的方法，还包括：
    基于所述当前路径的航段属性，通过向量坐标定义所述当前路径中的多个航段中的每个航段，以使所述作业机构根据多个航段的定义结果执行喷洒作业。
  10. 一种喷洒路径规划装置，应用于自动控制设备，包括：
    确定模块，设置为基于当前路径中的航段的航点之间的距离确定所述航段的类型，所述航段的类型包括喷洒航段和过渡航段，其中，所述航点为所述航段的端点，设置在两个喷洒航段之间的过渡航段用于连接并过渡所述两个喷洒航段；
    调整模块，设置为根据所述喷洒航段和所述过渡航段的分布属性对所述过渡航段进行调整，得到新生过渡航段，其中，所述分布属性包括所述两个喷洒航段为非平行或平行，或者，所述分布属性包括两个喷洒航段为非平行或平行，以及所述过渡航段的长度与长度阈值的比较情况；
    规划模块，设置为基于所述新生过渡航段与所述喷洒航段进行路径规划，以使作业机构根据规划后的路径执行喷洒作业。
  11. 一种电子设备，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，处理器执行计算机程序时实现权利要求1-9中任一所述的喷洒路径规划方法。
  12. 一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，计算机程序被处理器运行时执行权利要求1-9中任一所述的喷洒路径规划方法。
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