[发明专利]一种全自动施药船及均匀洒药方法

说明书

本发明公开了一种全自动施药船及均匀洒药方法，该方法包括获取池塘边界顶点坐标，在顶点坐标范围内进行回字形路径规划，通过路径规划，可得到航线圈数和回字形路径；根据GPS/北斗导航系统接收施药船的位置信息S和施药船航向，计算药液覆盖区中点Q的位置；根据药液覆盖区中点位置Q及施药船航向，利用实时插点算法，获得施药船直线航行时的跟踪目标点；通过称重传感器测取药箱重量，得到药箱中剩余原液重量，计算回字形路径总长度；根据药液覆盖区中点Q的转弯轨迹，确定转弯时的跟踪目标点及目标航向；通过控制器及流量调节阀对药液流量的控制，实现全池塘均匀洒药。本发明能显著提高施药效率和施药质量，为作业船高效施药作业提供了保障。

技术领域

本发明涉及自动导航路径控制领域，特别是全自动施药船的路径规划及均匀洒药方法。

技术背景

我国是水产养殖大国，河蟹养殖已成为中国渔业生产中发展最为迅速、最具潜力的支柱产业，然而当前河蟹养殖面临人工施药不均匀一大难题，人工作业效率与作业质量相对较低。由于人工施药的不均匀，会造成在施药浓度较低的地方不能充分抑制水草或藻类生物等的生长；而在施药浓度较高的地方可能引起溶氧量降低从而造成河蟹存活率下降，因此提高养殖施药的自动化、智能化水平成为亟待解决的问题。因此实现全自动施药船及均匀洒药是非常重要的，可以对河蟹养殖池塘进行全自动的均匀洒药，使工作效率提高、农民劳动强度降低及养殖成本降低，可促进水产养殖业的蓬勃发展。

发明内容

因此本发明基于GPS/北斗导航系统的基础上来进行实时插点算法，用以实现对作业船的直线航行高效作业控制，对于转弯作业控制，根据其转弯轨迹来确定其跟踪目标点及目标航向。

本发明的目的是为了解决现有人工施药的作业方式效率低、施药不均匀等问题，以及解决作业船控制精度不高的缺陷。本发明的作业路径规划方法及对药液进行均匀抛洒可实现高效率施药及均匀抛洒药液。

本发明设计的全自动施药主要是水产养殖池塘的均匀洒药。本发明为解决上述问题，采用的技术方案包含以下步骤：

第一步：在确定作业池塘呈多边形的条件下，通过GPS/北斗导航系统测取，可获得目标作业区域边界处各个角点经纬度坐标，通过回字形路径规划，确定其作业边界、作业圈数以及回字形作业路径；

第二步：根据GPS/北斗导航系统来接收作业船当前的天线位置S，通过计算得出药液覆盖区中点Q点的位置信息；

第三步：根据药液覆盖区域中点Q及自动施药船航向，通过实时插点的方法计算得到药液喷头的跟踪目标点P。根据点到直线的垂直交点的计算公式，得到药液覆盖区中点Q的当前位置，在当前目标路径上的投影点，接着将上述投影点作为起点，再沿着目标路径前进方向前伸一段距离得到作业船的跟踪目标点P以及施药船直线航行时明轮的控制量，其中前伸的距离长度由作业船的船体尺寸、航行速度等确定；

第四步：根据称重传感器测取药箱总重量，减去空药箱的重量，可得到药箱中剩余原液重量。计算回字形路径总长度，结合药液总重量，可得到每单位长度的施药量；

第五步：根据全自动施药船转弯时，药液覆盖区中点的运动轨迹，确定转弯时的跟踪目标点及目标航向；

第六步：根据控制器和流量调节阀，对管道内的药液流量进行控制，使作业过程中作业路径上每单位长度施药量接近(等于)分配的药液重量，从而实现均匀洒药。

进一步，所述第一步中经回字形路径规划，得到作业边界、作业圈数以及作业路径，具体步骤如下：

步骤1.1，通过GPS/北斗导航系统确定矩形作业区域四个顶点,顺时针依次为A(x_α,y_α)、B(x_β,y_β)、C(x_γ,y_γ)、D(x_δ,y_δ)，四点即为作业船的作业边界顶点坐标；