CN103412574A - 一种无人直升机作业管理装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种无人直升机作业管理装置，应用在无人机的地面控制系统上，所述装置执行如下步骤：A、根据操控员在无人直升机作业前输入的坐标参数生成所述无人直升机计划作业区域；B、接收无人直升机的飞行数据，根据所述飞行数据在无人直升机预定的作业区域中输出所述无人直升机的作业路线；C、根据无人直升机预定的作业宽度以及作业线路计算并输出所述无人直升机作业路线覆盖的已作业区域；D、将所述计划作业区域与已作业区域进行对比，并在所述无人直升机的计划作业区域中标记出所述无人机未作业的区域。通过本发明的技术方案，可以清晰地显示出无人直升机已完成和未完成的作业区域，从而将服务商的服务质量展现给经营者。
Description
技术领域
本发明涉及无人直升机技术领域，尤其涉及一种无人直升机作业管理装置。
背景技术
随着农业自动化的发展，越来越多的机械化设施被应用到农业的生产和经营中。以飞机喷洒为例，使用有人飞机进行农药喷洒在农业生产已经有相当长的应用历史了，但是这一技术有着天然的安全性缺陷。使用飞机进行农药喷洒，意味着飞行员必须进行低空飞行，然而长时间低空飞行对飞行员的人身安全有着巨大的威胁，飞机飞行速度快，一旦出现些许意外，很可能导致飞机坠毁，人员伤亡。另外，在我国农业生产现状中，由于许多耕地的经营者并没有面积非常大的耕地，使用有人飞机成本费用太高，各个地方也没有大量可供有人飞机使用的跑道。
无人直升机可以非常好地规避上述缺点。相比于人工喷洒农药，无人直升机不但作业的速度快，喷洒均匀，还能避免农药对传统作业人员的毒害，并大大减轻作业人员的劳动强度。相对于有人飞机喷洒来说，无人直升机喷洒农药不会涉及飞行员人身安全问题，也不会受到起飞条件的限制。
目前，无人直升机喷洒作业，通常是由专业的喷洒服务商为耕地经营者提供喷洒服务，服务商向经营者收取一定的费用。然而无人直升机的作业路线通常由操控员在地面通过遥控装置进行指挥，然而由于光线、天气等原因，操控员的视觉会产生误差，难以避免地会造成无人直升机的实际飞行路线偏离预定飞行路线的状况，导致部分耕地未能喷洒到农药，服务商和耕地经营者是没有办法准确评价飞行喷洒服务质量的。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种无人直升机作业管理装置，应用在无人机的地面控制系统上，所述装置包括：
初始设置模块，用于根据操控员在无人直升机作业前输入的坐标参数生成所述无人直升机计划作业区域；
数据交互模块，用于接收无人直升机的飞行数据，根据所述飞行数据在无人直升机预定的作业区域中确定所述无人直升机的作业路线；
作业显示模块，用于根据无人直升机预定的作业宽度以及作业线路计算并确定所述无人直升机作业路线覆盖的已作业区域；
对比显示模块，用于将所述计划作业区域与已作业区域进行对比，并在所述无人直升机的计划作业区域中标记出所述无人机未作业的区域。
优选地，所述对比显示模块，进一步用于标记出操控员相对于所述计划作业区域的位置。
优选地，所述对比显示模块，进一步用于输出所述未作业的区域的外围边缘点坐标。
优选地，所述飞行数据包括无人直升机上定位模块测得的多个坐标参数。
优选地，所述外围边缘点至少是三个。
优选地，所述对比显示模块，进一步用于输出所述外围边缘点映射到所述计划作业区域边界上的点的坐标。
优选地，所述装置还包括：控制作业模块，用于在无人直升机补充作业时，测得所述无人直升机与所述未作业的区域的距离小于预设的作业开启值时，发送控制信息通知所述无人直升机开启作业。
优选地，所述控制作业模块，进一步用于在无人直升机补充作业时，测得所述无人直升机与所述未作业的区域的距离大于预设的作业关闭值时，发送控制信息通知所述无人直升机关闭作业。
优选地，所述对比显示模块，进一步用于如果所述未作业区域小于预设的容忍值，则不输出未作业标记。
优选地，所述作业为农药喷洒作业。
由以上技术方案可见，本发明根据无人直升机的实时飞行数据与预定作业宽度输出无人直升机已完成以及未完成的作业区域，将服务商的服务质量清晰地展现给经营者。同时还提供补充作业的自动控制功能，在最大程度上地协助操控员实现无人直升机的全覆盖精准作业。
附图说明
图1是本发明一种实施方式中的装置逻辑图；
图2是本发明一种实施方式中的方法流程图；
图3是本发明一种实施方式中无人直升机作业区域显示示意图。
具体实施方式
在实际应用中，由于往往无法得知无人直升机的已作业及未作业区域，这样，就无法对无人直升机的作业精准度进行衡量，也无法及时对未作业区域采取补救的措施。
本发明提供一种相对通用的解决方案来改善无人直升机提供作业服务的服务质量，以供经营者、服务商以及操控员来参考决策。以计算机软件实现为例，但本发明不排除其他实现方式，比如可编程逻辑器件、固件甚至专用硬件。请参考图1，本发明提供一种无人机作业区域显示装置和方法，应用在无人直升机的地面控制系统上。作为该逻辑装置的运行载体，所述无人直升机的地面控制系统的硬件环境通常至少包括CPU、内存、非易失性存储器以及电子显示装置。所述地面控制系统可以安装在笔记本电脑上，所述电子显示装置就是笔记本电脑的显示屏。所述装置在逻辑层面包括有：初始设置模块、数据交互模块、作业显示模块、对比显示模块以及控制作业模块。请参考图2，在本发明的一种基本的实施方式中，所述装置在运行过程中执行如下步骤：
步骤101，初始设置模块根据用户在无人直升机作业前输入的坐标参数生成所述无人直升机计划作业区域。
步骤102，数据交互模块接收无人直升机的飞行数据，根据所述飞行数据在无人直升机预定的作业区域中确定所述无人直升机的作业路线。
步骤103，作业显示模块根据无人直升机预定的作业宽度以及作业路线，计算并确定所述无人直升机作业路线覆盖的已作业区域。
步骤104，对比显示模块将所述计划作业区域与已作业区域进行对比，并在所述无人直升机的计划作业区域中标记出所述无人机未作业的区域。
上述步骤中，操控员首先将计划作业区域的坐标参数输入无人直升机的地面控制系统中，这样在所述控制系统的电子显示装置上就会显示出所述计划作业的区域图。在实际应用中，被作业的耕地可能是梯形、矩形，也可能是其他不规则图形，操控员可以选择几个点来确定所述计划作业区域，比如四个点形成的四边形，并保证所述计划作业区域完全覆盖到被作业的耕地。请参考图3，操控员输入ABCD四点的坐标，在所述电子显示装置上显示出的ABCD四点所组成的区域就是计划作业区域，图3以ABCD四点组成矩形区域为例。
无人直升机上通常会内置有GPS模块或北斗等其他定位模块，在本发明中，地面控制系统可以通过各种数据通道来接收无人直升机的飞行数据，所述飞行数据可能是经GPS模块测得的多个坐标参数，然后根据无人直升机传输的实时坐标参数在所述电子显示装置上确定所述无人直升机的作业路线。请进一步参考图3，ABCD矩形作业区域内的迂回路线是无人直升机的飞行作业路线，箭头所指的方向是飞行作业的方向。当然在实际作业中，由于操控以及环境等原因，所述无人直升机的飞行作业路线可能是曲线，那么在所述电子显示装置上确定出的所述无人机作业路线就是曲线。下面以图3所示的情况为例进行讲解。
以农药喷洒作业为例，事实上无人直升机飞过的区域显然不是一条线，而是一个面，因为农药的喷洒是有一定作业宽度的，这个宽度通常与无人直升机的喷洒管的设置有关，一旦喷洒管设置好之后，无人直升机的作业宽度通常是一个固定数值。地面控制系统根据所述无人直升机预定的作业宽度和作业路线，可以在所述计划作业区域内计算并确定所述无人直升机已经完成作业的区域。进一步地，可以高亮标出所述无人直升机未作业的区域。优选地，本发明设置有未作业区域的容忍值，如果所述未作业区域小于所述容忍值，则不标出该区域。比如，所述容忍值可以设置为1平方米，默认小于1平方米的未作业面积对整体影响不大。请进一步参考图3，其中阴影标出的EFGH所组成的矩形区域。同时，根据操控员操作手柄或手机等终端提供的GPS坐标参数，在电子显示装置上标记出操控员的位置，以便操控员能够更加直接地判断出所述未作业区域相对于自己的位置。
进一步地，所述对比显示模块输出所述未作业的区域的外围边缘点坐标，所述未作业区域可能是不规则图形，通常至少选取三个不同方位的所述外围边缘点来输出坐标，优选地，选取四个边缘点，根据这四个点的坐标，就可以画出一个四边形，所述四边形覆盖了所述未作业区域，操控员就可以操纵无人直升机在所述四边形内进行补充作业，以便实现作业面积的全覆盖。
在实际的应用中，操作员位于所述计划作业区域的外围边缘处，由于无人直升机作业通常是低空飞行，所以操作员必须时刻观察无人直升机的飞行环境，在遇到障碍物或者风力较大的情况下，及时调整无人直升机的飞行高度、方向等参数，以确保无人直升机能够安全飞行并完成作业任务。操控员在操控无人直升机作业的时候没有闲暇去观察电子显示装置，由于视觉误差以及经验等原因就可能无法精确地找到所述未作业区域，所以在一种优选的实施方式中，本发明的对比显示模块，进一步输出所述外围边缘点映射到所述预定的作业区域边界上的点的坐标。事实上，很多时候未作业区域的形状是不规则的，其在计划作业区域中的位置也是事先无法确定的，将未作业区域的边缘点映射到计划作业区域的四个边上可以使得操控元直观地知晓从哪里开始补充作业是最佳的选择。操控员可以根据自身的位置以及所述边界上的点选择一个便于操控无人直升机的位置，然后走到所述选择的位置后，再操控无人直升机进行补充作业。
以图3为例，地面控制系统在屏幕上输出E’、F’、G’以及H’四个点，并标识出坐标参数，这样操作员通过简单观察就可以发现其距离CD边的未作业区域较近，然后其可以走到GH的中间位置后再操控所述无人直升机进行补充作业。
有鉴于无人直升机飞行速度较快，操控员应该在所述无人直升机到达未作业的区域之前就开启作业，毕竟从作业开启到农药实际喷洒到耕地上，这是需要一定时间的。而人工对这个过程进行判断难以避免地会出现误差，一旦出现误差，又会造成部分区域没有作业，还需要再次作业。本发明通过设置自动开启作业以及自动关闭作业的步骤，尽可能地覆盖需要补充作业的区域，同时又避免在已完成作业的区域上重复作业。为了能够进一步提高无人直升机补充作业的精准度，本发明还设置有对无人直升机作业的自动控制的流程。具体地，控制作业模块在无人直升机补充作业时，如果测得所述无人直升机与所述未作业的区域的距离小于预设的作业开启值，则发送控制信息通知所述无人直升机开启作业。如果测得所述无人直升机与所述未作业的区域的距离大于预设的作业关闭值，则发送控制信息通知所述无人直升机关闭作业。开启值是一个容忍参数，其可以根据经验来固定设置，比如说2米或者3米这样的固定数值。当然这个数值不能设置过大，设置过大显然会导致过多重复喷洒，设置过小则可能导致部分区域补充作业时未能被覆盖到。
由以上描述可以看出，本发明能够在无人直升机的地面控制系统上输出无人直升机未作业的区域，使得服务商能够把服务质量清晰地展示给经营者。同时本发明还可以提供补充作业的自动控制功能，最大程度上地协助操控员实现无人直升机的全覆盖精准作业，提高经营者的满意度。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。
Claims (10)
1.一种无人直升机作业管理装置，应用在无人机的地面控制系统上，其特征在于，所述装置包括：
初始设置模块，用于根据操控员在无人直升机作业前输入的坐标参数生成所述无人直升机计划作业区域；
数据交互模块，用于接收无人直升机的飞行数据，根据所述飞行数据在无人直升机预定的作业区域中确定所述无人直升机的作业路线；
作业显示模块，用于根据无人直升机预定的作业宽度以及作业线路计算并确定所述无人直升机作业路线覆盖的已作业区域；
对比显示模块，用于将所述计划作业区域与已作业区域进行对比，并在所述无人直升机的计划作业区域中标记出所述无人机未作业的区域。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述对比显示模块，进一步用于标记出操控员相对于所述计划作业区域的位置。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述对比显示模块，进一步用于输出所述未作业的区域的外围边缘点坐标。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述飞行数据包括无人直升机上定位模块测得的多个坐标参数。
5.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述外围边缘点至少是三个。
6.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述对比显示模块，进一步用于输出所述外围边缘点映射到所述计划作业区域边界上的点的坐标。
7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：
控制作业模块，用于在无人直升机补充作业时，测得所述无人直升机与所述未作业的区域的距离小于预设的作业开启值时，发送控制信息通知所述无人直升机开启作业。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述控制作业模块，进一步用于在无人直升机补充作业时，测得所述无人直升机与所述未作业的区域的距离大于预设的作业关闭值时，发送控制信息通知所述无人直升机关闭作业。
9.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述对比显示模块，进一步用于如果所述未作业区域小于预设的容忍值，则不输出未作业标记。
10.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述作业为农药喷洒作业。
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