一种用于航空植保飞行器的作业航线获取方法及系统技术方案

本发明专利技术提供了一种用于航空植保飞行器的作业航线获取方法及系统，该方法通过获取航空植保飞行器的作业规划图，根据作业规划图添加独立航线，校正禁止作业区域，获取独立航线的幅宽，根据独立航线及作业幅宽，生成航空植保飞行器的作业航线，保存航空植保飞行器的作业航线，并在航空植保飞行器作业时调用作业航线。该系统包括规划图获取模块、独立航线添加模块、禁止作业区域校正模块、幅宽获取模块、作业航线生成模块及作业航线保存及调用模块。本发明专利技术的技术方案使得飞行员航空作业时可以按图索骥，通过合理的路径规划，在保证作业质量的同时确保不会将飞行器飞到禁飞区上空，提高了航空植保飞行器航空作业的准确性和可靠性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及农业航空作业领域，具体涉及一种用于航空植保飞行器的作业航线获取方法及系统。
技术介绍
我国农业航空作业量逐年增加，至2012年，我国农林业航空年作业量约为3.2万小时，作业面积约为超过200万公顷。然而，在航空植喷洒作业导航系统上目前并没有专用航线规划系统。当前航空植保大面积作业基本以人工为主，由飞行员驾驶固定翼飞机或直升机在作业区域凭经验喷洒作业。由于在空中作业缺少参照物，必须预先在喷洒区域生成作业航线图，再通过导航系统完成作业任务。由于农林业植保作业与运输业不同，需要近地飞行，同时还需回避居民区、鱼塘、桑田等敏感区域，并对地名上可能造成航空安全的障碍物进行提示，在我国目前还未见相关产品问世。目前，现在航空植保都采用低容量或超低容量喷洒，对作业范围内药液分布的均匀度要求很高。按我国农业航空作业质量技术标准要求在喷洒杀虫剂时雾滴分布均匀度，雾滴覆盖密度在作业区域的变异系数小于70％。在一些航空作业较为发达的国家甚至要求雾滴覆盖密度在作业区域的变异系数小于30％。这样就要求飞行器严格按照根据其有效喷幅设定的作业间距进行喷洒作业。由于飞行器速度快，在空中作业情况复杂，如果单纯依靠飞行员的经验和技术现场作业几乎是不可能实现的。现有系统多是在常规地面导航系统或是地理信息系统基础上提供目标点导航和记录轨迹的功能，没有深入挖掘农业航空植保作业的需求。不能有效规划航线，也就无法保证作业质量。当前有很多拖拉机地面导航系统也可以生成作业路线，但是相对于地面作业，空中作业更为灵活，植保区域地形更为复杂，形状也不规则，很难使用地面作业系统为航空植保作业生成作业航线。
技术实现思路
针对现有技术中的缺陷，本专利技术提供一种用于航空植保飞行器的作业航线获取方法及系统，使得飞行员航空作业时可以按图索骥，通过合理的路径规划，在保证作业质量的同时确保不会将飞行器飞到禁飞区上空，提高了航空植保飞行器航空作业的准确性和可靠性。为解决上述技术问题，本专利技术提供以下技术方案：一方面，本专利技术提供了一种用于航空植保飞行器的作业航线获取方法，所述方法包括：步骤1.获取航空植保飞行器的作业规划图，其中，所述作业规划图中包括作业区域和禁止作业区域；步骤2.根据所述作业规划图添加独立航线；步骤3.校正所述禁止作业区域，使得其与所述作业区域不相交且至少相隔一个隔离宽度；步骤4.设置标准作业幅宽，根据作业区域类型和所述标准作业幅宽获取航线幅宽；步骤5.根据所述作业幅宽和作业区域，生成所述作业区域内航空植保飞行器的作业航线；步骤6.保存所述航空植保飞行器的作业航线和独立航线，并在所述航空植保飞行器作业时调用所述作业航线、独立航线、作业区域和禁止作业区域。进一步的，所述步骤1包括：步骤1-1.判断是否存在完整的作业规划图，且所述作业规划图的文件格式为SHP格式或KML格式；若是且现有作业规划图已经完备，则直接获取该现有的作业规划图，进入步骤2；若否，则进入步骤1-2；步骤1-2.根据作业任务和作业区域实际情况，设置隔离宽度；步骤1-3.在所述目标作业地区的地图上标记作业区域和禁止作业区域。进一步的，所述步骤1-3中的所述标记作业区域和禁止作业区域均由多个封闭多边形构成，且所述作业区域包括一般作业区和重点防控区，所述禁止作业区域包括禁飞区和禁止药液漂移区。进一步的，所述步骤2包括：步骤2-1.对目标作业地区中的不适于自动生成喷洒航线的作业任务，包括：部分延道路作业任务、部分山地作业任务、在最小宽度小于一个标准作业幅宽的作业任务、或其它不适用于自动生成喷洒航线的作业任务，从现有作业规划图中读取或手动添加所述独立航线，其中，所述独立航线为由起点、途经点和终点构成的多段线；步骤2-2.判断添加的所述独立航线是否穿过禁止作业区域；若是，则进入步骤2-3；若否，则直接进入3；步骤2-3.设置所述独立航线截断禁止作业区域或设置所述禁止作业区域截断独立航线。进一步的，所述步骤2-3包括：2-3-1.若设置所述独立航线截断禁止作业区域。控制所述独立航线膨胀一个隔离宽度，并从所述禁止作业区域中减去膨胀后的独立航线中穿过所述禁止作业区域的相交部分；2-3-2.若设置所述禁止作业区域截断独立航线。控制所述禁止作业区域的边界膨胀一个隔离宽度，并从所述独立航线中减去与膨胀后的所述禁止作业区域的相交部分；2-3-3.保留未膨胀的所述独立航线或禁止作业区域，并保存被截断的所述独立航线或禁止作业区域。进一步的，所述步骤3包括：步骤3-1.控制所述禁止作业区域的边界膨胀一个隔离宽度；步骤3-2.从所述作业区域中减去与膨胀后的所述禁止作业区域的相交部分，使得所述禁止作业区域与作业区域不相交且至少相隔一个隔离宽度。进一步的，所述步骤4包括：步骤4-1.设定所述航空植保飞行器的标准作业幅宽；步骤4-2.将所述重点防控区的航线幅宽S1设置为50％的所述作业幅宽；步骤4-3.将所述一般作业区的航线幅宽S2设置为100％的所述作业幅宽。进一步的，所述步骤5包括：步骤5-1.设置待生成的作业航线的类型；若待生成的作业航行为平行航线，则进入步骤5-2；若待生成的作业航行为环形航线，则进入步骤5-3；步骤5-2.生成平行航线，包括：步骤5-2-1.选择固定方向或目标区域的最长割线方向设置航线方向；步骤5-2-2.计算与航线方向垂直的目标区域宽度W；步骤5-2-3.若当前作业区域为一般作业区域，则执行步骤5-2-4，否则执行步骤5-2-5；步骤5-2-4.计算W除S1的商N和余数R；若R＝0，则生成航线数为N；否则将S1调整为W除N+1的商；执行步骤5-2-6；步骤5-2-5.计算W除S2的商N和余数R；若R＝0，则生成航线数为N；否则将S1调整为W除N的商；执行步骤5-2-6；步骤5-2-6.延航线生成方向，按自北向南且自西向东顺序生成所述作业航线；步骤5-3.设置所述环形航线的起点方向及生成方向，确定所述环形航线中的第一条航线的起点方向，并处理所述目标作业地区的最小包络矩形区域，以及获取航线生产区域及所述环形航线的起点，生成所述环形航线中的全部航线并连接各航线，得到完整的所述环形航线。进一步的，所述步骤6包括：将所述航空植保飞行器的作业航线保存为KML格式文件，并根据作业需要被用户单独选定及更改其航线生成方法，重新生成作业航线。另一方面，本专利技术还提供一种用于航空植保飞行器的作业航线获取系统，所述系统包括：规划图获取模块，用于获取航空植保飞行器的作业规划图，其中，所述作业规划图中包括作业区域和禁止作业区域；独立航线添加模块，用于根据所述作业规划图添加独立航线；禁止作业区域校正模块，用于校正所述禁止作业区域，使得其与所述作业区域不相交且至少相隔一个隔离宽度；喷洒幅宽及隔离宽度获取模块，用于获取所述独立航线的幅宽和安全作业所需的隔离宽度；作业航线生成模块，用于根据所述独立航线及作业幅宽，生成所述航空植保飞行器的作业航线；作业航线保存及调用模块，用于保存所述航空植保飞行器的作业航线，并在所述航空植保飞行器作业时调用所述作业航线。由上述技术方案可知，本专利技术所述的一种用于航空植保飞行器的作业航线获取方法及系统，使得飞行员航空作业时可以按图索骥，通过合理的路径规划，在保证作业质量的同时确保不会将飞行器飞到禁飞本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于航空植保飞行器的作业航线获取方法，其特征在于，所述方法包括：步骤1.获取航空植保飞行器的作业规划图，其中，所述作业规划图中包括作业区域和禁止作业区域；步骤2.根据所述作业规划图添加独立航线；步骤3.校正所述禁止作业区域，使得其与所述作业区域不相交且至少相隔一个隔离宽度；步骤4.设置标准作业幅宽，根据作业区域类型和所述标准作业幅宽获取航线幅宽；步骤5.根据所述作业幅宽和作业区域，生成所述作业区域内航空植保飞行器的作业航线；步骤6.保存所述航空植保飞行器的作业航线和独立航线，并在所述航空植保飞行器作业时调用所述作业航线、独立航线、作业区域和禁止作业区域。

【技术特征摘要】
1.一种用于航空植保飞行器的作业航线获取方法，其特征在于，所述方法包括：步骤1.获取航空植保飞行器的作业规划图，其中，所述作业规划图中包括作业区域和禁止作业区域；步骤2.根据所述作业规划图添加独立航线；步骤3.校正所述禁止作业区域，使得其与所述作业区域不相交且至少相隔一个隔离宽度；步骤4.设置标准作业幅宽，根据作业区域类型和所述标准作业幅宽获取航线幅宽；步骤5.根据所述作业幅宽和作业区域，生成所述作业区域内航空植保飞行器的作业航线；步骤6.保存所述航空植保飞行器的作业航线和独立航线，并在所述航空植保飞行器作业时调用所述作业航线、独立航线、作业区域和禁止作业区域。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤1包括：步骤1-1.判断是否存在完整的作业规划图，且所述作业规划图的文件格式为SHP格式或KML格式；若是且现有作业规划图已经完备，则直接获取该现有的作业规划图，进入步骤2；若否，则进入步骤1-2；步骤1-2.根据作业任务和作业区域实际情况，设置隔离宽度；步骤1-3.在所述目标作业地区的地图上标记作业区域和禁止作业区域。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤1-3中的所述标记作业区域和禁止作业区域均由多个封闭多边形构成，且所述作业区域包括一般作业区和重点防控区，所述禁止作业区域包括禁飞区和禁止药液漂移区。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤2包括：步骤2-1.对目标作业地区中的不适于自动生成喷洒航线的作业任务，包括：部分延道路作业任务、部分山地作业任务、在最小宽度小于一个标准作业幅宽的作业任务、或其它不适用于自动生成喷洒航线的作业任务，从现有作业规划图中读取或手动添加所述独立航线，其中，所述独立航线为由起点、途经点和终点构成的多段线；步骤2-2.判断添加的所述独立航线是否穿过禁止作业区域；若是，则进入步骤2-3；若否，则直接进入3；步骤2-3.设置所述独立航线截断禁止作业区域或设置所述禁止作业区域截断独立航线。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤2-3包括：2-3-1.若设置所述独立航线截断禁止作业区域，控制所述独立航线膨胀一个隔离宽度，并从所述禁止作业区域中减去膨胀后的独立航线中穿过所述禁止作业区域的相交部分；2-3-2.若设置所述禁止作业区域截断独立航线，控制所述禁止作业区域的边界膨胀一个隔离宽度，并从所述独立航线中减去与膨胀后的所述禁止作业区域的相交部分；2-3-3.保留未膨胀的所述独立航线或禁止作业区域，并保存被截断的所述独立航线或禁止作业区域。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤3包括：步骤3-...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐刚，陈立平，张瑞瑞，伊铜川，张明佳，侯佳健，
申请(专利权)人：北京农业智能装备技术研究中心，
类型：发明
国别省市：北京;11