[发明专利]一种农用植保无人机喷施过程中多障碍、小障碍下的避障方法及无人机

权利要求书

1.一种农用植保无人机喷施过程中多障碍下的避障方法，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，形成一条用于表示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；将与所述直线段相交的障碍圆称为目标障碍圆；

步骤3)生成复数个与所述直线段与所述目标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、所述目标障碍圆以及所述最小转弯圆确定复数个可选的飞行路径并计算路径的长度以及与所述可选的飞行路径对应的重喷漏喷面积，并将数据进行归一化处理；

所述步骤4)中，每条可选的飞行路径的长度的计算公式为：

其中N为必须躲避的障碍总数，N₁ 是障碍圆与最小转弯圆异侧的障碍圆个数，N₂ 是障碍圆与最小转弯圆同侧的情况，且满足N₁+N₂＝N；b为所述直线段的长度；R_i为第i个障碍圆的半径；R_z为无人机的最小转弯半径；L_i为第i个障碍圆的圆心到所述直线段的垂线段距离；所述第i个障碍圆半径R_i满足公式R_i＝Rd+R1，其中Rd为第i个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；

步骤4)中与每条飞行路径对应的重喷漏喷面积的计算公式为：

步骤5)将所述复数个可选路径作为初始种群，计算出适应值的大小；

步骤6)使用遗传算法的选择、交叉、变异操作，当满足迭代次数或者满足预定的适应值大小条件时，输出最佳的搜索路径；

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述遗传算法的染色体基因对应于顶点，所述顶点的确定方法为：

过每个障碍圆的圆心，作所述直线段的垂线，所述垂线与所述障碍圆形成2个交点；将所有所述交点与所述飞行路径的起点与终点的集合作为顶点的集合；

设K为障碍圆的个数，则所述顶点集中有2+2K个顶点；

所述染色体编码从第1位到第2k+2位分别表示选择原飞行路径的起点、第1个障碍圆左侧的路径、选择第1个障碍圆右侧的路径、选择第2个障碍圆左侧的路径……选择第k个圆的右侧路径、原飞行路径的终点。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述遗传算法的适宜度函数为：

其中Fitness(i)为第i条路径的适宜度，D(x_i)和S(x_i)分表代表路径长度归一化后的数据以及重喷漏喷面积归一化后的数据；β₁、β₂分别代表路径长度和重喷漏喷面积的权重；

路径长度和重喷漏喷面积采用的数据归一化函数为：

其中x为待处理的数据，x^*为经过归一化处理后的数据。