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、装置及无人机制造方法及图纸

本发明专利技术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。本发明专利技术的方法包括：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。本发明专利技术还提供一种转弯路径飞行控制装置以及无人机。本发明专利技术适用于植保无人机。

【技术实现步骤摘要】
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
本专利技术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。
技术介绍
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。
技术实现思路
本专利技术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Rp以及无人机的最小转弯半径Rz；步骤2)：根据所述喷洒半径Rp以及所述最小转弯半径Rz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Rz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Rz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Rz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。本专利技术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：飞行参数获取模块，用于获取无人机的喷洒半径为Rp以及无人机的最小转弯半径为Rz；转弯类型判断模块，用于根据所述喷洒半径Rp以及所述最小转弯半径为Rz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Rz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Rz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Rz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；飞行状态控制模块，用于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。本专利技术还包括一种无人机，包括前述的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。本专利技术的有益效果是：考虑到了飞行速度、最小转弯半径、喷施半径，根据最小转弯半径和喷施半径的关系规划转弯方案，使转弯路径尽可能小，并且最大限度地减少无人机变速飞行的时间，从而达到为植保无人机减少能耗的目的。附图说明图1为本专利技术的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的流程图；图2为本专利技术的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的原理图；图3(a)为无人机在无障碍的矩形区域进行喷施的路线示意图；图3(b)为无人机在无障碍的不规则区域进行喷施的路线示意图；图4为本专利技术的第一类转弯的飞行路线图；图5为本专利技术的第二类转弯的飞行路线图；图6为本专利技术的第三类转弯中喷施路径为偶数条时的飞行路线图；图7为本专利技术的第三类转弯中喷施路径为奇数条时的飞行路线图；图8为本专利技术的一个实施例的整体流程图。具体实施方式具体实施方式一：本实施方式的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，其特征在于，所述方法包括如下步骤：步骤1)：获取无人机的喷洒半径Rp以及无人机的最小转弯半径Rz；步骤2)：根据所述喷洒半径Rp以及所述最小转弯半径Rz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Rz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Rz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Rz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。具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是：步骤3)中，所述飞行参数包括飞行速度、转弯位置以及发生转弯的转弯半径。其它步骤及参数与具体实施方式一相同。具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二不同的是：步骤3)中，当判断结果为第一类转弯时，无人机依次执行如下步骤：步骤3A.1)在转弯位置处以匀速转弯90度经过最小转弯Rz飞行至当前飞行路径垂直的直线；步骤3A.2)沿直线飞行至相邻的直线喷施路径；步骤3A.3)在转弯位置处匀速经过最小转弯Rz飞行至相邻的喷施路径；步骤3A.4)沿所述相邻的喷施路径直线飞行。其它步骤及参数与具体实施方式一或二相同。具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同的是：步骤3)中，当判断结果为第二类转弯时，无人机依次执行如下步骤：步骤3B.1)以匀速转弯180度经过最小转弯Rz飞行至相邻的喷施路径上；步骤3B.2)沿所述相邻的喷施路径直线飞行。其它步骤及参数与具体实施方式一至三之一相同。具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至四之一不同的是：步骤3)中，当判断结果为第三类转弯时，无人机依次执行如下步骤：步骤3C.1)获取预设的喷施路径数量信息；步骤3C.2)根据所述喷施路径数量信息识别喷施路径为奇数个或偶数个；当所述喷施路径为偶数个时，记喷施路径的数量为2k个；当所述喷施路径为奇数个时，记喷施路径的数量为2k+1个；k为正整数；步骤3C.3)当所述喷施路径为奇数个时，执行A类飞行路线；当所述喷施路径为偶数个时，本文档来自技高网...

【技术保护点】
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，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，其特征在于，所述方法包括如下步骤：步骤1)：获取无人机的喷洒半径Rp以及无人机的最小转弯半径Rz；步骤2)：根据所述喷洒半径Rp以及所述最小转弯半径Rz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Rz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Rz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Rz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。

【技术特征摘要】
1.一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，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，其特征在于，所述方法包括如下步骤：步骤1)：获取无人机的喷洒半径Rp以及无人机的最小转弯半径Rz；步骤2)：根据所述喷洒半径Rp以及所述最小转弯半径Rz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Rz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Rz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Rz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。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤3)中，所述飞行参数包括飞行速度、转弯位置以及发生转弯的转弯半径。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤3)中，当判断结果为第一类转弯时，无人机依次执行如下步骤：步骤3A.1)在转弯位置处以匀速转弯90度经过最小转弯Rz飞行至当前飞行路径垂直的直线；步骤3A.2)沿直线飞行至相邻的直线喷施路径；步骤3A.3)在转弯位置处匀速经过最小转弯Rz飞行至相邻的喷施路径；步骤3A.4)沿所述相邻的喷施路径直线飞行。4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤3)中，当判断结果为第二类转弯时，无人机依次执行如下步骤：步骤3B.1)以匀速转弯180度经过最小转弯Rz飞行至相邻的喷施路径上；步骤3B.2)沿所述相邻的喷施路径直线飞行。5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤3)中，当判断结果为第三类转弯时，无人机依次执行如下步骤：步骤3C.1)获取预设的喷施路径数量信息；步骤3C.2)根据所述喷施路径数量信息识别喷施路径为奇数个或偶数个；当所述喷施路径为偶数个时，记喷施路径的数量为2k个；当所述喷施路径为奇数个时，记喷施路径的数量为2k+1个；k为正整数；步骤3C.3)当所述喷施路径为奇数个时，执行A类飞行路线；当所述喷施路径为偶数个时，执行B类飞行路线；所述A类飞行路线的特征是：每当到达第k条喷施路径的转弯处时，以匀速转弯180°飞至第k+2条路径；以及当无人机飞至第2k-1条喷施路径时，需以匀速转弯180°由第2k-1条喷施路径飞至第2k条喷施路径；所述B类飞行路线的特征是：每当到达第k条喷施路径的转弯处时，以匀速转弯180°飞至第k+2条路径；以及当无人机飞至第2k+1条喷施路径时，需以匀速转弯180°由第2k+1条路径飞至第2k条路径。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述步...

【专利技术属性】
技术研发人员：张喜海，范成国，房俊龙，杜佳丽，乔岳，许绥佳，刘东，
申请(专利权)人：东北农业大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江,23