[发明专利]无人机喷洒的作业路径规划方法及装置

说明书

本申请公开了一种无人机喷洒的作业路径规划方法及装置，涉及植保无人机给药喷雾器领域，所述无人机单架次作业最长路径长度为Gm，包括以下步骤：基于作业区域、无人机工作起始点、无人机喷施幅宽和栅格法以获得作业路线信息，作业路线信息包括作业路径总长度G；在n‑1G/Gmn，n为整数且n≥2的情况下，基于枚举法获得多个返航方案，每个返航方案均包括n‑1个返航点；计算每个返航方案的中途返航路线总长度，并输出中途返航路线总长度为最短的返航方案。通过输出总长度最短的返航方案作为作业路径，节省了无人机的行程，降低了无人机的能耗，减少了能量浪费，实现了节能的效果。

技术领域

本申请涉及植保无人机给药喷雾器领域，更具体地说，它涉及一种无人机喷洒的作业路径规划方法及装置。

背景技术

作为新型农业机械设备，无人机尤其是旋翼类无人机不仅具有尺寸小、操控灵活、起降无需跑道、可悬停等特点，已被运用在农田施肥、喷药等领域。

随着GIS与GPS技术的普及和传感技术的发展，具有自主作业功能的植保无人机系统势必成为发展趋势。植保无人机在喷施作业中，需要喷施的范围通常为矩形，将需要喷施作业路径总长度设为G，无人机单架次作业最长路径长度设为Gm。目前的无人机控制均以药液耗尽为中途返航依据，但是当n-1G/Gmn，n为整数且n≥2时，仅仅采用以药液耗尽为中途返航依据时就容易造成能量浪费，有待改进。

发明内容

为了改善无人机喷洒容易能量浪费的情况，本申请提供一种无人机喷洒的作业路径规划方法及装置。

本申请提供的一种无人机喷洒的作业路径规划方法，采用如下的技术方案：

一种无人机喷洒的作业路径规划方法，所述无人机单架次作业最长路径长度为Gm，包括以下步骤：

基于作业区域、无人机工作起始点、无人机喷施幅宽和栅格法以获得作业路线信息，作业路线信息包括作业路径总长度G；

在n-1G/Gmn，n为整数且n≥2的情况下，基于枚举法获得多个返航方案，每个返航方案均包括n-1个返航点；

计算每个返航方案的中途返航路线总长度，并输出中途返航路线总长度为最短的返航方案。

通过上述技术方案，通过输出总长度最短的返航方案作为作业路径，节省了无人机的行程，降低了无人机的能耗，减少了能量浪费，实现了节能的效果。

可选的，在基于作业区域、无人机工作起始点、无人机喷施幅宽和栅格法以获得作业路线信息步骤中，还包括：

构建作业环境坐标图，以无人机起始工作点为原点建立直角坐标系，其x轴、y轴一一对应平行于作业区域的两条垂直边界线；

所述无人机的喷施幅宽为2d，所述栅格法的栅格边长为d，将作业区域划分成f×h个栅格，基于全覆盖路径规划的往复式方法以获得所述作业路线信息。

通过上述技术方案，通过构建作业环境坐标图，方便获取各点的信息，将无人机的喷施幅宽为2d，栅格法的栅格边长为d，在构建作业路径时可以沿着栅格边界移动，方便路线规划。

可选的，所述作业路线信息包括作业路径，将整个作业路径表示为点集W，W由多个子点集组成，分别为W4k-3、W4k-2、W4k-1、W4k4，W表示为

W＝∑(W4k-3+W4k-2+W4k-1)+∑W4k(1)；

各子点集的表达式为：

对于点集W上的任一点(xn，yn)，无人机到达此点时已完成的作业路径长度Gn的计算公式为

通过上述技术方案，通过坐标点方便对于已完成作业路径长度Gn的信息获取。

可选的，还包括：

当用Gk表示无人机在执行第k次返航操作时已完成的总作业距离；用Gk+1-Gk表示无人机经过第k次中途返航后到下一次返航前所作业的距离时，获得式(4)如下