[发明专利]农用植保无人机避障喷施路径规划方法及无人机

摘要

本发明提供一种农用植保无人机避障喷施路径规划方法及无人机，涉及无人机路线规划方法及控制方法领域，为了解决现有技术中的避障算法未能兼顾减少路径长短以及减少重喷漏喷的缺点，而提出一种新的用于植保无人机的避障路径规划方法及无人机，所述方法包括：判断第一条喷施路径的起点和终点构成的直线段与障碍圆是否相交；若相交，则生成Dubins路径并确定所有可选的飞行路径，计算第一条路径的飞行路径长度、转弯路径的长度、重复喷施面积：重复上述步骤，直至计算出所有的飞行路径长度以及重复喷施面积，为了快速找出最佳路径加入了遗传算法，在所述可选的飞行路径中快速选取最佳路径。本发明适用于植保无人机。

主权项

1.一种农用植保无人机的避障喷施路径规划方法，所述方法用于规划飞行路径，所述飞行路径包括至少一条直线喷施路径以及至少一条转弯路径，每一条直线喷施路径包括一个起点和一个终点，每一条转弯路径表示从一个直线喷施路径的终点飞行至下一个直线喷施路径的起点的路径，其特征在于，所述方法包括：/n步骤1)从第一条直线喷施路径起，将当前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；/n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；/n步骤3)比较无人机的最小转弯半径与所述障碍圆的半径大小；/n若障碍圆的半径大于等于无人机的最小转弯半径，则执行步骤4)；/n若障碍圆的半径小于无人机的最小转弯半径，则生成两个所述障碍圆的内切圆，以内切圆代替所述障碍圆，然后执行步骤4)；所述内切圆的圆心位于所述直线段的经过所述障碍圆圆心的垂线上，所述内切圆的半径等于最小转弯圆的半径；/n步骤4)生成复数个与所述直线段与所述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；/n步骤5)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的可选飞行路径对应的重喷漏喷面积，并将数据进行归一化处理，每条可选路径的飞行路径的长度通过如下公式计算：/n /n其中N为单条路径下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障碍圆个数，且满足N₁+N₂＝N；其中b为所述直线段的长度；R_z为无人机的最小转弯半径；/n当障碍圆的半径大于等于无人机的最小转弯半径时，L_d为所述障碍圆的圆心到所述直线段的距离，R_i为第i个障碍圆的半径；/n当障碍圆的半径小于无人机的最小转弯半径时，L_d为所述内切圆的圆心到所述直线段的距离；/n所述障碍圆的半径R_i满足公式R_i＝R_d+R_l，其中R_d为障碍圆的中心到最边缘的距离，R_l为无人机需要与障碍物保持的安全距离，/n每条所述可选路径的重喷漏喷面积通过如下公式计算：/n /n步骤6)将可选路径作为初始种群，计算出适应值的大小；/n步骤7)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；/n步骤8)计算无人机从当前喷施路径的终点飞行到下一条喷施路径的起点所需经过的转弯路径的长度；/n步骤9)：重复执行步骤1)至步骤8)，通过每一次执行得到的计算结果计算出总的飞行路径长度以及重喷漏喷面积。/n