[发明专利]农用植保无人机来回往复喷施过程中的转弯路径飞行控制方法、装置及无人机

说明书

本发明提供一种农用植保无人机来回往复喷施过程中的转弯路径飞行控制方法、装置及无人机，属于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植保无人机转弯策略没有充分考虑无人机的实际机动特性，也未考虑到最小转弯次数，导致无人机被迫进行长时间变速飞行，进而导致无人机无法适应变速环境，变速时浪费能源的问题。本发明的方法包括：获取无人机的喷洒半径及无人机的最小转弯半径；根据喷洒半径以及最小转弯半径判断无人机应当进行第一类转弯、第二类转弯或第三类转弯，并得到判断结果；根据判断结果调整无人机的飞行状态参数，进而控制无人机飞行。本发明还提供一种转弯路径飞行控制装置以及无人机。本发明适用于植保无人机。

技术领域

本发明涉及一种植保无人机来回往复喷施过程中的转弯路径飞行控制方法、装置及无人机，属于无人机路线规划方法及控制方法领域。

背景技术

植保无人机喷施作业的区域一般面积较大，而无人机体积小，反应灵活，所以一般植保无人机喷施的路线被规划成来回往复的形如“Π”的形状，其路线如图3(a)和图3(b)所示，这种情况就会涉及到无人机的转弯问题，无论是人为的还是离线规划器生成的路线一般都不考虑无人机的机动特性对转弯的影响。图3(a)和图3(b)所示的喷洒路径在每一竖行飞行时是比较合理的，但是在第一条喷施路径转弯到第二条路径时，这时的转弯路径是一个直角，这样显然不符合无人机的飞行特性，若按照此路线转弯，无人机需要先减速到0，然后90°掉头，经过加速再减速0，飞行到第二条路径后在90°掉头经过加速至速度V，然后匀速进行喷洒。像这样的飞行路径每次都要进行加速减速，既浪费时间又浪费资源。

图3(a)示出了标准的矩形喷施区域，图3(b)示出了一个不规则的喷施区域，但是他们规划的路线都是来回往复的。这种来回往复的路线在没有障碍的情况下喷施作业的效率和喷洒的均匀度都特别好。但是在实际应用中植保无人机本身的机动(飞行)特性不可能像图3(a)和图3(b)所示的路线进行转弯。

并且无人机转弯时也会受到各个因素的影响，如植保无人机的飞行速度，最小转弯半径的大小，喷施半径的大小等。现有技术的植保无人机转弯策略并没有充分考虑无人机的机动特性，也未考虑到无人机的飞行速度、最小转弯半径、喷施半径，更没有通过上述因素减少无人机变速飞行的时间，从而为植保无人机进行节能、增强续航能力的改进。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中的植保无人机转弯策略没有充分考虑无人机的实际机动特性，也未考虑到无人机的飞行速度、最小转弯半径、喷施半径，以及不能通过减少变速次数进而为植保无人机提供节能转弯策略的缺点。

一种用于植保无人机来回往复喷施过程中的转弯路径飞行控制方法，所述转弯路径为无人机从当前直线喷施路径的转弯位置飞至下一条反向的直线喷施路径所经过的弧形路径，所述方法包括如下步骤：

步骤1)：获取无人机的喷洒半径R_p以及无人机的最小转弯半径R_z；

步骤2)：根据所述喷洒半径R_p以及所述最小转弯半径R_z判断所述无人机应当进行第一类转弯、第二类转弯或第三类转弯，并得到判断结果；所述第一类转弯表示所述无人机以匀速经过最小转弯R_z飞行至与当前飞行路径垂直的直线时，未达到相邻的直线喷施路径；所述第二类转弯表示所述无人机以匀速经过最小转弯R_z能够刚好飞行至相邻的喷施路径；所述第三类转弯表示所述无人机在匀速经过最小转弯R_z飞行至任意的与当前飞行路径垂直的直线时，将要越过相邻的喷施路径或超出喷施区域；

步骤3)根据所述判断结果调整所述无人机的飞行状态参数，进而控制无人机飞行。

本发明还提供一种用于植保无人机来回往复喷施过程中的转弯路径飞行控制装置，包括：