[发明专利]一种植保固定翼无人航迹规划控制方法

权利要求书

1.一种植保固定翼无人航迹规划控制方法，其特征在于，包括多架次无人机，无人机飞行控制模块、无人机地面控制站、飞行参数获取模块、图像采集与处理模块、飞行姿态控制模块、喷施控制模块、以及电源模块；航迹规划控制方法具体如下：

步骤1：无人机及地面控制站上电自检，地面控制站发送控制指令，进行飞行控制系统初始化，喷施控制模块初始化，图像采集与处理模块初始化；

步骤2：进入自动巡航变量喷施流程，图像采集与处理模块启动，通过高清摄像机获取待作业区域的植被图像，经图像处理算法后，得到植被图像数据；

步骤3：对上述植被图像数据进行计算，判断待作业区域面积与喷药箱容量之间的关系，若喷药箱药液容量足够完成作业区域喷施，则执行单架次区域航迹规划，进入步骤4，否则执行多架次接续喷施航迹规划，进入步骤8；

步骤4：对作业区域进行图像灰度处理，获得作业区域边界坐标，利用栅格地图法进行地图构建，进行往复作业航迹路线规划；

步骤5：判断无人机当前飞行高度，当无人机飞行高度低于高度第一阈值H1时，发送信号到无人机飞行控制系统，控制无人机拉升舵机，增加飞行高度；当无人机飞行高度处于高度第二阈值H2±0.5m时，进入步骤6；

步骤6：判断无人机当前飞行速度，当无人机飞行速度低于速度第一阈值V1时，发送信号到无人机飞行控制系统，控制无人机加大油门舵机，提高飞行速度；当无人机飞行速度在速度第二阈值V2±0.5m/s时，进入步骤7；

步骤7：读取图像采集与处理模块缓存的植被图像数据，根据经验函数，计算变量喷施控制信号；驱动电磁阀，开启喷施作业，并实时读取喷药箱液位传感器数据，判断药液容量，当药液容量低于容量第一阈值L1时，通知无人机返航；

步骤8：进入药液补充与中途返航点计算，确定多架次无人机的中途接续换航点，进行各架次喷药量和返航点优化计算；

步骤9：多架次无人机按序进行指定作业区域变量喷施作业。

2.根据权利要求1所述的一种植保固定翼无人航迹规划控制方法，其特征在于，所述步骤4中，利用航空GIS软件提取作业区域地图信息，确定作业区域边界坐标，构建平面作业地图，利用多条等距离平行线对作业区域进行划分，相邻的平行线间距为无人机作业幅宽d，每两条相邻平行线之间的作业区域作为整个作业区域的一块子区域，相邻平行线作为子区域的分隔线，通过获取子区域横坐标值的最小点与最大点，分别做两条宽度为d的线段作为子区域的作业边界线，两条边界线的中点连线即为子区域的作业线路，对应的矩形区域即为子区域的覆盖区域。

3.根据权利要求1所述的一种植保固定翼无人航迹规划控制方法，其特征在于，所述容量第一阈值L1为喷药箱药液量为0.5升。

4.根据权利要求1所述的一种植保固定翼无人航迹规划控制方法，其特征在于，所述高度第一阈值H1为无人机当前高度为1米，所述高度第二阈值H2为无人机当前高度为2米。

5.根据权利要求1所述的一种植保固定翼无人航迹规划控制方法，其特征在于，所述速度第一阈值V1为无人机当前飞行速度为4m/s，所述速度第二阈值V2为无人机当前飞行速度为5m/s。

6.根据权利要求2所述的一种植保固定翼无人航迹规划控制方法，其特征在于，所述步骤4中，提取上述子区域的平面坐标，计算作业区域面积S，基于喷施作业幅宽d，选择航向角，计算无人机按规划的航线进行喷施的作业面积S1，计算重复覆盖率当重复覆盖率最小时，即为无人机喷施作业最佳航向。

7.根据权利要求1所述的一种植保固定翼无人航迹规划控制方法，其特征在于，所述步骤8中，当进行多架次无人机接续作业时，首先计算作业航线总长度F，单架次作业的最大航线长度Fm，当F是Fm的整数倍时，不再进行航线规划，按无人机在药液耗尽时执行返航，同时启动另一架无人机接续飞行；当F不是Fm的整数倍时，至少进行一次中途返航，进行返航能耗最小点最优求解，并将该点坐标作为返航点。