一种航空精准施药三维航线规划方法与流程

技术特征：
1.一种航空精准施药三维航线规划方法，其特征在于：包括如下步骤：s1、明确施药区域；s2、结合喷幅对施药区域进行二维全覆盖航线规划；s3、结合航高对施药区域进行三维全覆盖航线规划。2.如权利要求1所述的航空精准施药三维航线规划方法，其特征在于：所述步骤s1中，所述明确施药区域包括区域建模和明确区域边界；所述区域建模是指采用牛耕单元分解法把施药区域分成多个无重叠部分的子区域方式先进行划分，并且保证每个子区域内都是待施药区域；所述明确区域边界是指用反向栅格法进行明确，保证明确后的区域边界无锯齿状。3.如权利要求2所述的航空精准施药三维航线规划方法，其特征在于：所述牛耕单元分解法，是用一条垂直于坐标系x轴的虚拟扫描线从地图的左边扫描到右边，通过判断扫描线的连通性变化来生成子区域；当扫描线经过障碍物时，连通性发生变化，产生子区域；在割线与障碍物顶点相切时划分子区域，如此划分下去，将地图分解为若干子区域和障碍物区。4.如权利要求2所述的航空精准施药三维航线规划方法，其特征在于：所述反向栅格法，是设置栅格为长宽一个喷幅单位的方格，然后将工作地图放置在直角坐标系中，将工作环境划分解成若干个均匀的方形网格，每个网格都有相关联的值表明是否被占用，根据网格是否被占用将环境划分为空闲区域和占用区域，把施药区域视为障碍物，得到作业区域的边界；连接各有效栅格的中心点，作为施药区域的边界线。5.如权利要求4所述的航空精准施药三维航线规划方法，其特征在于：在使用反向栅格法时，当施药区域占栅格的面积小于四分之一时，视该栅格为无效栅格，反之则视为有效栅格。6.如权利要求1所述的航空精准施药三维航线规划方法，其特征在于：在所述步骤s2中，采用牛耕往复法作业方式并结合喷幅对施药区域进行二维全覆盖航线规划；所述牛耕往复法作业是指沿某一直线移动至区域边界，然后转向90
°
再沿边界线移动一个单位后再转向90
°
，然后沿与之前相反方向移动至区域边界，以此方式往复执行，直至全部覆盖施药区域。7.如权利要求1所述的航空精准施药三维航线规划方法，其特征在于：所述步骤s3中，所述结合航高对施药区域进行三维全覆盖航线规划，是在二维全覆盖航线上增加飞行高度信息解析，即规划航高，进而实现三维全覆盖施药航线的规划。8.如权利要求7所述的航空精准施药三维航线规划方法，其特征在于：林区地形按高度起伏分为平地区域、山峰区域和山谷坡区域；所述山峰区域是反映既存在上坡又存在下坡的区域，分别对上坡和下坡进行分析；为保证飞机能够以最佳高度和速度对山峰区域施药，需要在到达坡面前爬升，通过式(1)可得出爬升点；式中，l
dc
—坡面的垂直高度，m；l
ae
—爬升点距坡面垂直高度的水平距离，m；α
s
—飞机施药作业最大爬升角，其单位为度；针对下坡区域，需要规划下降角度和停降点，通过式(2)规划出坡底停降点的位置，下
坡区域航线规划：在起降点处直升机以最大下降角度下降，到达停降点时停止下降；所述的山谷坡区域是先下坡再上坡，将谷底航线分为下坡航线、圆弧转向航线和上坡航线三段，确定圆弧转向航线的起点，通过式(3)可计算出谷底转向点到下坡谷口的水平距离，结合转弯半径可规划出三维施药航线；式中，l
sgx
—下坡谷口的垂直高度，m；r
zx
—最小转弯半径，m；α
s
—航空作业最大爬升角，
°
；α
x
—航空作业最大下降角，
°
；l
f'l'
—谷底转向点到下坡谷口的水平距离，m。

技术总结
本发明公开了一种航空精准施药三维航线规划方法，包括如下步骤：S1、明确施药区域；S2、结合喷幅对施药区域进行二维全覆盖航线规划；S3、结合航高对施药区域进行三维全覆盖航线规划。本发明通过等角度投影方法获取航空图，通过高斯


技术研发人员：刘洋洋 王梦 伍德林 段涛 尹牛牛 龚长江
受保护的技术使用者：安徽农业大学
技术研发日：2021.06.21
技术公布日：2021/10/8