[发明专利]一种农业植保无人机飞行路线优化方法

权利要求书

1.一种农业植保无人机飞行路线优化方法，其特征在于，包括：

获取目标农田图像，并确定加药点位置；

利用无人机轨迹模拟得到无人机在目标农田图像中的所有模拟路线，且每条模拟路线全覆盖目标农田图像中的所有像素点；

利用每条模拟路线的轨迹对该模拟路线上的像素点的灰度值进行重新赋值得到每条模拟路线的飞行轨迹灰度图，所述模拟路线的飞行轨迹灰度图中，若飞行轨迹只经过该像素点一次，将该像素点的灰度值赋值为0，飞行轨迹每重复经过像素点一次，将该像素点的灰度值进行加1处理；

根据每条模拟路线的飞行轨迹灰度图中像素点的灰度值和非零像素点的数量计算每条模拟路线的重复程度，提取出重复程度为0的模拟路线作为待选路线；

获取无人机的飞行速度、单位时间内药剂消耗量和可携带的药剂总量拟合得到无人机的可飞行时间，根据无人机的可飞行时间确定每条待选路线中所有的无人机断点位置；

获取每条待选路线上每个断点到加药点之间的断点距离，根据每条待选路线上断点距离、断点的数量以及无人机的飞行速度计算该待选路线的时间损失程度；

其中，待选路线的时间损失程度的计算方法为：获取每条待选路线中所有的断点位置，根据每条待选路线上断点的位置和加药点的位置计算该待选路线上每个断点和加药点的断点距离，根据每条待选路线上每个断点的断点距离和断点的数量以及无人机的飞行速度计算该待选路线的时间损失程度，计算公式如下：

式中：表示第条待选路线的时间损失程度，为第条待选路线上断点的数量，表示所有待选路线的断点数量序列，表示所有待选路线上断点数量最大/小的断点数量，表示第条待选路线上断点的序号，为无人机的飞行速度，表示第条待选路线上第个断点的断点距离；

根据每条待选路线的时间损失程度计算该待选路线的优选程度，将优选程度最大的待选路线作为无人机喷洒飞行路线。

2.根据权利要求1所述的一种农业植保无人机飞行路线优化方法，其特征在于，还包括：

提取每条待选路线上的拐点，利用每条待选路线的时间损失程度和拐点数量对该待选路线的优选程度进行修正，得到每条待选路线最终的优选程度。

3.根据权利要求2所述的一种农业植保无人机飞行路线优化方法，其特征在于，所述利用每条待选路线的时间损失程度和拐点数量对该待选路线的优选程度进行修正的计算公式如下：

式中：为第条待选路线修正后的最终的优选程度，表示第条模拟路线上的时间损失程度，表示第条待选路线上的拐点数量。

4.根据权利要求1所述的一种农业植保无人机飞行路线优化方法，其特征在于，所述根据每条模拟路线中像素点的灰度值和非零像素点的数量计算每条模拟路线的重复程度的方法如下：

获取每条模拟路线重新赋值后的像素点的灰度值，统计每条模拟路线上非零像素点的数量和每个非零像素点的灰度值，根据每条模拟路线上非零像素点的数量和每个非零像素点的灰度值计算对应模拟路线的重复程度，计算公式为：

式中：为第条模拟路线的重复程度，为目标农田图像中像素点的数量，表示第条模拟路线上非零像素点的数量，表示第条模拟路线上非零像素点的序号，表示第条模拟路线上第个非零像素点的灰度值。

5.根据权利要求1所述的一种农业植保无人机飞行路线优化方法，其特征在于，所述待选路线上断点的获取方法为：

根据无人机的可飞行时间确定每条待选路线中所有的无人机断点位置，具体方法如下：

式中：表示断点位置对应的无人机的飞行距离，，为无人机移动距离的整数倍数，为无人机的可飞行时间；

根据上述方法得到每条待选路线中所有的断点。

6.根据权利要求2所述的一种农业植保无人机飞行路线优化方法，其特征在于，所述每条待选路线上的拐点的获取方法如下：

计算每条待选路线上相邻三个像素点所成向量之间的夹角余弦值，当所得结果不为1时，认为此时无人机方向发生了改变，将中间的像素点作为拐点，以此类推，依次确定每条待选路线上无人机飞行轨迹中的所有拐点，则第奇数个拐点为一次方向变化的起始位置，第偶数个拐点为一次方向变化的结束位置。