一种植保无人机高程航线控制优化方法技术

本发明专利技术属于无人机控制技术领域，具体涉及一种植保无人机高程航线控制优化方法，包括以下步骤：获取植保无人机的当前航点位置数据和下一航点位置数据；检测植保无人机的下一航段高度变化值是否超过设定高度变化值；若是，则进入航段高度分割处理程序，设定中间航点为下一航点，并执行上一步；若否，则执行下一步；根据当前航点位置和下一航点位置计算航段坡度值；将坡度值载入模糊PID控制器，获取当前坡度下PID控制值，以进入航段作业；结合高度控制和模糊PID控制算法，对植保无人机作业高度变化时高度控制航点进行重计划，将坡度变化值载入模糊PID控制器生成最佳的飞行PID控制参数组，保证植保无人机的高度控制精度。保证植保无人机的高度控制精度。保证植保无人机的高度控制精度。

【技术实现步骤摘要】
一种植保无人机高程航线控制优化方法


[0001]本专利技术属于无人机控制
，具体涉及一种植保无人机高程航线控制优化方法。

技术介绍

[0002]植保无人机进行工作时，需要保持和农作物稳定的高度距离，使得药液均匀喷洒到农作物上，保证药液对病虫害的防治效果。为此，规划的作业航线需要紧贴农作物的冠层包络线。但是实际种植中，作物分布地形本身起伏不定，且冠层生长不均匀，这种情况导致航线规划时需要频繁改变设置高度，植保无人机为实现航线跟踪，需要频繁的进行不同坡度的起降操作，直接导致植保无人机高度控制精度误差较大。
[0003]为解决这种问题，需要从航线规划和航线控制两方面进行优化。在航线规划上，目前市面上绝大多数植保无人机均采用高精度RTK测绘技术结合航线规划技术，利用重建的三维地形图进行航线规划，被动的进行航线优化。这种方法可以较好的覆盖农作物包络线，但是在面对较大的坡度起伏的航线时没有显著的效果。
[0004]在植保无人机控制系统中，PID控制算法是目前最常见的控制算法。PID控制算法利用目标值和实际值之间的差值作为控制变量，利用比例、积分、微分参数进行目标值控制。PID在植保无人机的实际控制中，对不同坡度下的无人机的响应速度的提升空间较大。因此，设计一种结合高精度RTK测绘航线的改进PID控制方法，对植保无人机高程航线控制优化有较为重要的意义。

技术实现思路

[0005]基于现有技术中存在的上述缺点和不足，本专利技术的目的之一是至少解决现有技术中存在的上述问题之一或多个，换言之，本专利技术的目的之一是提供满足前述需求之一或多个的一种植保无人机高程航线控制优化方法。
[0006]为了达到上述专利技术目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0007]一种植保无人机高程航线控制优化方法，包括以下步骤：
[0008]S1、获取植保无人机的当前航点位置数据和下一航点位置数据；
[0009]S2、检测植保无人机的下一航段高度变化值是否超过设定高度变化值；若是，则进入航段高度分割程序，设定中间航点为下一航点，并执行上一步；若否，则执行下一步；
[0010]S3、根据当前航点位置和下一航点位置计算航段坡度值；
[0011]S4、将航段坡度值载入模糊PID控制器，获取当前坡度下PID控制值，以进入航段作业。
[0012]作为优选方案，所述当前航点位置数据通过RTK定位系统进行实时检测，下一航点位置数据通过植保无人机的三维测绘系统生成，并形成三维高程航线数据。
[0013]作为优选方案，所述三维高程航线数据包括水平数据和高度数据。
[0014]作为优选方案，所述步骤S2具体包括：
[0015]S201、读取RTK定位系统中的当前航点位置的水平数据和高度数据，读取下一航点位置的水平数据和高度数据，读取参数列表中的设定高度变化值；
[0016]S202、将当前航点位置和下一航点位置之间的位移段设置为当前航段；
[0017]S203、根据当前航点位置高度和下一航点位置高度计算当前航段高度差是否超过设定高度变化值；若是，则执行S204；若否，则执行S3；
[0018]S204、计算当前航段高度变化中间位移值，并计算对应水平位置，将其结合为下一航点位置。
[0019]作为优选方案，所述步骤S204具体为：
[0020]设P1为当前航点位置，P2为下一航点位置，P1和P2之间航段D12为当前航段；取中间位置H1A，计算中间位置H1A对应的水平位置以及垂直位置，生成新航点位置数据，并插入飞行计划作为下一航点位置P1A。
[0021]作为优选方案，所述步骤S3中高度变化值包括水平位移L12和垂直位移H12，航段坡度值为i，则i＝H12/L12
×
100％。
[0022]作为优选方案，所述模糊PID控制器采用以坡度为变量的模糊PID控制器。
[0023]本专利技术与现有技术相比，有益效果是：
[0024]本专利技术结合高度控制和模糊PID控制算法，对植保无人机作业高度变化时高度控制航点进行重计划，并依据坡度变化值，利用模糊PID控制器生成最佳的飞行PID控制参数组，对植保无人机高度控制响应时间、超调量等进行优化，保证植保无人机的高度控制精度。
附图说明
[0025]图1是本专利技术实施例一的植保无人机高程航线控制优化方法的流程图；
[0026]图2是本专利技术实施例一的植保无人机高程航线控制优化方法的高度分割处理流程图；
[0027]图3是本专利技术实施例一的植保无人机高程航线控制优化方法的高度分割处理示意图；
[0028]图4是本专利技术实施例一的植保无人机高程航线控制优化方法的坡度计算示意图。
具体实施方式
[0029]为了更清楚地说明本专利技术实施例，下面将对照附图说明本专利技术的具体实施方式。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，并获得其他的实施方式。
[0030]实施例一：
[0031]如图1至图4所示，本实施例提供一种植保无人机高程航线控制优化方法，具体包括以下步骤：
[0032]S1、读取植保无人机的当前航点位置数据和下一航点位置数据；
[0033]其中，当前航点位置数据来自于实时RTK定位系统解算结果，下一航点位置数据来自于植保无人机中已记录的作业航点数据；
[0034]本实施例中所包含的位置数据包括实时RTK定位系统解算结果中的经过RTK由地面基准站发送的差分位置修正数据修正过的水平GPS数据和高程海拔高度数据，以及由高程海拔数据和起飞点处海拔数据经过计算得到的相对地面高度数据；
[0035]具体地，植保无人机中已记录的位置数据，是经过三维测绘系统生成的三维高程航线数据，该数据包括方法中所使用的水平位置和高程位置数据；
[0036]S2、检测植保无人机的下一航段高度变化值是否超过设定高度变化值；若是，则进入航段高度分割程序，设定中间航点为下一航点，并执行步骤S1；若否，则执行步骤S3；
[0037]具体地包括以下步骤：
[0038]S201、读取RTK定位中当前航点位置的水平位置和高度位置，读入下一航点目标水平位置和高度位置数据，读入参数列表中设定高度变化值；
[0039]其中，该步骤中参数列表中设定的高度变化值，是在植保无人机出厂或调试之后，写入参数列表的参数值，该值决定了高度分割的精度；
[0040]S202、将当前位置和下一航点位置之间位移段设置为当前航段；
[0041]S203、根据当前高度位置和目标高度位置计算当前航段高度差是否超过设定高度变化值，若超过，则执行S204；若否，则执行S3；
[0042]S204、若超过，则计算高度变化中间位移值，并计算对应水平位置，将其组合为下一航点位置；
[0043]具体地，如图3所示，计算的过程为：P1为当本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种植保无人机高程航线控制优化方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、获取植保无人机的当前航点位置数据和下一航点位置数据；S2、检测植保无人机的下一航段高度变化值是否超过设定高度变化值；若是，则进入航段高度分割处理程序，设定中间航点为下一航点，并执行上一步；若否，则执行下一步；S3、根据当前航点位置和下一航点位置计算航段坡度值；S4、将航段坡度值载入模糊PID控制器，获取当前坡度下PID控制值，以进入航段作业。2.根据权利要求1所述的一种植保无人机高程航线控制优化方法，其特征在于，所述当前航点位置数据通过RTK定位系统进行实时检测；下一航点位置数据通过植保无人机的三维测绘系统生成，并形成三维高程航线数据。3.根据权利要求2所述的一种植保无人机高程航线控制优化方法，其特征在于，所述三维高程航线数据包括水平数据和高度数据。4.根据权利要求1所述的一种植保无人机高程航线控制优化方法，其特征在于，所述步骤S2具体包括：S201、读取RTK定位系统中的当前航点位置的水平数据和高度数据，读取下一航点位置的水平数据和高度数据，读取...

【专利技术属性】
技术研发人员：张遵文，邵振程，
申请(专利权)人：杭州瓦屋科技有限公司，
类型：发明
国别省市：