[發明專利]一種植保無人機高程航線控制優化方法

在審

• 申請號: 202011135621.2
• 申請日: 2020-10-22
• 公開（公告）號: CN112306069A
• 公開（公告）日: 2021-02-02
• 發明（設計）人: 張遵文;邵振程
• 申請（專利權）人: 杭州瓦屋科技有限公司
• 主分類號: G05D1/06
• 分類號: G05D1/06;G05B11/42;G05B13/02
• 代理公司: 浙江千克知識產權代理有限公司 33246
• 代理人: 周希良

本發明屬于無人機控制技術領域，具體涉及一種植保無人機高程航線控制優化方法，包括以下步驟：獲取植保無人機的當前航點位置數據和下一航點位置數據；檢測植保無人機的下一航段高度變化值是否超過設定高度變化值；若是，則進入航段高度分割處理程序，設定中間航點為下一航點，并執行上一步；若否，則執行下一步；根據當前航點位置和下一航點位置計算航段坡度值；將坡度值載入模糊PID控制器，獲取當前坡度下PID控制值，以進入航段作業；結合高度控制和模糊PID控制算法，對植保無人機作業高度變化時高度控制航點進行重計劃，將坡度變化值載入模糊PID控制器生成最佳的飛行PID控制參數組，保證植保無人機的高度控制精度。

技術領域

本發明屬于無人機控制技術領域，具體涉及一種植保無人機高程航線控制優化方法。

背景技術

植保無人機進行工作時，需要保持和農作物穩定的高度距離，使得藥液均勻噴灑到農作物上，保證藥液對病蟲害的防治效果。為此，規劃的作業航線需要緊貼農作物的冠層包絡線。但是實際種植中，作物分布地形本身起伏不定，且冠層生長不均勻，這種情況導致航線規劃時需要頻繁改變設置高度，植保無人機為實現航線跟蹤，需要頻繁的進行不同坡度的起降操作，直接導致植保無人機高度控制精度誤差較大。

為解決這種問題，需要從航線規劃和航線控制兩方面進行優化。在航線規劃上，目前市面上絕大多數植保無人機均采用高精度RTK測繪技術結合航線規劃技術，利用重建的三維地形圖進行航線規劃，被動的進行航線優化。這種方法可以較好的覆蓋農作物包絡線，但是在面對較大的坡度起伏的航線時沒有顯著的效果。

在植保無人機控制系統中，PID控制算法是目前最常見的控制算法。PID控制算法利用目標值和實際值之間的差值作為控制變量，利用比例、積分、微分參數進行目標值控制。PID在植保無人機的實際控制中，對不同坡度下的無人機的響應速度的提升空間較大。因此，設計一種結合高精度RTK測繪航線的改進PID控制方法，對植保無人機高程航線控制優化有較為重要的意義。

發明內容

基于現有技術中存在的上述缺點和不足，本發明的目的之一是至少解決現有技術中存在的上述問題之一或多個，換言之，本發明的目的之一是提供滿足前述需求之一或多個的一種植保無人機高程航線控制優化方法。

為了達到上述發明目的，本發明采用以下技術方案：

一種植保無人機高程航線控制優化方法，包括以下步驟：

S1、獲取植保無人機的當前航點位置數據和下一航點位置數據；

S2、檢測植保無人機的下一航段高度變化值是否超過設定高度變化值；若是，則進入航段高度分割程序，設定中間航點為下一航點，并執行上一步；若否，則執行下一步；

S3、根據當前航點位置和下一航點位置計算航段坡度值；

S4、將航段坡度值載入模糊PID控制器，獲取當前坡度下PID控制值，以進入航段作業。

作為優選方案，所述當前航點位置數據通過RTK定位系統進行實時檢測，下一航點位置數據通過植保無人機的三維測繪系統生成，并形成三維高程航線數據。

作為優選方案，所述三維高程航線數據包括水平數據和高度數據。

作為優選方案，所述步驟S2具體包括：

S201、讀取RTK定位系統中的當前航點位置的水平數據和高度數據，讀取下一航點位置的水平數據和高度數據，讀取參數列表中的設定高度變化值；

S202、將當前航點位置和下一航點位置之間的位移段設置為當前航段；

S203、根據當前航點位置高度和下一航點位置高度計算當前航段高度差是否超過設定高度變化值；若是，則執行S204；若否，則執行S3；