[发明专利]一种航空施药区域全覆盖路径规划方法

说明书

本发明公开了一种航空施药区域全覆盖路径规划方法，包括以下步骤：S1、在施药系统中输入施药区域顶点的经纬度信息和飞机的施药喷幅宽度；S2、将施药区域顶点的经纬度信息转换为米制坐标系，并在米制坐标系中确定施药区域；S3、计算施药区域中每条边的长度，经过对比找到施药区域中最长的边，通过施药区域中最长的边得到最短的施药航线；S4、通过计算得到最短的转弯航线；S5、通过步骤S3得到的最短施药航线和步骤S4得到的最短转弯航线规划得到最优的施药区域全覆盖路径。本发明可以根据作业区域和喷施幅宽对不规则的地形的进行最优全覆盖施药路径规划，使在满足全覆盖的前提下，施药过程中航线最短，多余覆盖面积最小。

技术领域

本发明涉及农业施药领域，尤其涉及一种航空施药区域全覆盖路径规划方法。

背景技术

目前航空施药实际作业时对操作员依赖过大，多是基于驾驶员目视地图和地形，操作飞机进行施药作业，这种人为即时的飞行的方式，没有提前对作业航线进行规划，因此航线较长，施药时间较长，能耗较大。而传统的全覆盖航线是延作业区域的某一边界线方向进行往复喷施，以完成整个区域覆盖工作。但对于不规则形状的多边形作业区域来说，无论延何种界线方向进行作业，作业航线无法保证与所有的边界都平行或垂直，因此延不同边界施药作业效果不同，要满足全覆盖的前提，延不同边界施药的作业航线长短会不同，进而也会导致多余覆盖面积不同，因此，需要对施药区域路径进行规划以提高其施药效率。

发明内容

本发明目的是针对上述问题，提供一种在航空施药过程中航线最短、多余覆盖面积最小的航空施药区域全覆盖路径规划方法。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是：

一种航空施药区域全覆盖路径规划方法，包括以下步骤：

S1、在施药系统中输入施药区域顶点的经纬度信息和飞机的施药喷幅宽度；

S2、将施药区域顶点的经纬度信息转换为米制坐标系，并在米制坐标系中确定施药区域；

S3、计算施药区域中每条边的长度，经过对比找到施药区域中最长的边，通过施药区域中最长的边得到最短的施药航线；

S4、通过计算得到最短的转弯航线；

S5、通过步骤S3得到的最短施药航线和步骤S4得到的最短转弯航线规划得到最优的施药区域全覆盖路径。

进一步的，所述步骤S1中的施药系统包括信号采集模块、操作显示模块、控制模块；信号采集模块、操作显示模块均与控制模块连接；所述信号采集模块包括GPS模块；所述操作显示模块包括操作显示板、GSM通信模块和手机APP，手机APP与GSM通信模块无线连接；所述控制模块包括单片机；GPS模块的信号输出端与单片机的信号输入端连接，操作显示板的信号端、GSM通信模块的信号端与单片机的信号端双向连接。

进一步的，所述单片机的型号为STM32F103VET6；所述GPS模块设置在飞机顶部，GPS模块与单片机的P1.2串口电性连接；所述操作显示板与单片机的P1.6串口电性连接；所述GSM通信模块与单片机的P1.7串口电性连接。

进一步的，所述步骤S2中确定施药区域包括以下步骤：

S21、根据输入的施药区域顶点的经纬度，以第一个顶点为坐标原点，以第一个顶点和第二个顶点的连线为x轴，建立米制平面直角坐标系Z₀；

S22、依次把施药区域顶点转换成平面直角坐标系Z₀中的坐标，再依次连接所有坐标点，得到的多边形区域即为施药区域。

进一步的，所述步骤S3中得到最短的施药航线包括以下步骤：

S31、在平面直角坐标系Z₀中计算施药区域边缘各边的长度，其计算公式为：