CN103988801B - 一种风力驱动自动投饵系统的均匀投饵方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种风力驱动自动投饵系统及均匀投饵方法，在空气螺旋桨风力驱动船上设有自动投饵装置、通讯装置、中央控制装置及北斗导航装置，中央控制装置通过信号线分别与通讯装置和北斗导航装置连接，通讯基站设在岸上且与通讯装置和设在系统监控室内的监控服务器通信；利用投饵机抛料器建模、饲料颗粒斜抛运动建模、饵料在水面上的累积密度分布建模、自动投饵系统均匀投饵的最优运行参数求解等步骤自动确定自动投饵装置喂料器单位时间内落料量、抛盘转速、投饵机抛料扇角、风力驱动船行驶速度、路径规划中两个相邻投饵行程的宽度等自动投饵系统最优运行参数，利用北斗卫星导航系统，通过北斗导航装置实现路径跟踪，完成自动均匀投饵作业。

Description

一种风力驱动自动投饵系统的均匀投饵方法

技术领域

本发明涉及一种用于池塘水产养殖的投饵喂料系统，具体是由风力驱动的自动投饵喂料系统。

背景技术

投饵喂料是池塘水产养殖中任务最繁重的一项工作，同时又是关键的一项工作，因为饲料是池塘水产养殖生产中的重要投入，投饵喂料技术是否合理，是影响水产养殖效果和环境生态效益的一个最重要的因素。其中，饵料分布均匀度是衡量投饵喂料技术的一个重要指标，对于饵料密度过大的水域，不仅会造成饲料的浪费，残余饲料恶化养殖环境，增加了病害发生的机会，进而造成用药量增加，不但养殖成本增加，效益下降，还会对生态环境产生不良的影响；而对于饵料密度过小的水域，不仅影响了水生物的摄食量，还容易造成鱼虾蟹等水生物因抢食、争斗而受伤，继而引发疾病，导致鱼虾蟹个体死亡的后果。因此，在投饵喂料作业过程中要充分考虑饵料分布的均匀性。

目前，池塘水产养殖投饵喂料一般采用三种方式：一是靠人工撑船投饵喂料，一人撑船，一人投饵，仅凭人工经验，工作效率低，劳动强度大，无法保证投饵的均匀度；二是靠在岸上的投饵机投饵喂料，这种方式虽然可以通过人工操作定时定量投饵，节约劳动力，但只能固定在同一地点投饵，饵料只能分布在岸边很小的水域内，其它水域特别是中间水域无法覆盖，不能保证投饵的均匀度；三是通过船载投饵机喂料，通过汽油机或者柴油机驱动船，再通过安装在船上的投饵机将饵料投向池塘，这种方式容易污染水体，而普通船在水下的螺旋桨工作时易打断水草影响养殖环境同时吸卷水草会影响螺旋桨工作，同时还容易误伤鱼虾蟹等水生物，导致其生病甚至死亡，而且船行进的路线全凭人工随意确定，随机性强，很难保证投饵的均匀度。

目前常用的投饵机在结构上一般均由料斗、下料装置、抛撒喂料装置、控制器等四部分组成，其中抛撒喂料装置结构有几种，一种是采用小电动机连接偏心轮在输料口端产生上下振动喂料，另一种是通过电磁铁产生的振动传输到饲料托板上，使得饲料在托板上向一个方向移动形成喂料。还有一些抛撒喂料装置采用叶轮式、平板转盘开孔式和搅笼式等结构。采用小电动机连接偏心轮在输料口端产生上下振动喂料，或是通过电磁铁产生振动喂料，都能够比较顺利的将饲料箱的饲料送到离心抛盘抛撒出去，但不能准确地确定在单位时间内喂出的饲料量。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术存在的问题，提出了一种用于池塘水产养殖的空气螺旋桨风力驱动自动投饵系统及均匀投饵方法，以空气螺旋桨风力驱动投饵船，行驶灵活、无污染、适用范围广，实现水产养殖自动均匀移动投饵作业。

本发明一种风力驱动自动投饵系统通过以下技术方案实现：包括在水面上的空气螺旋桨风力驱动船，空气螺旋桨风力驱动船上设有自动投饵装置、通讯装置、中央控制装置及北斗导航装置，中央控制装置通过信号线分别与通讯装置和北斗导航装置连接，北斗导航装置接收北斗卫星导航系统的信息并传送给中央控制装置；通讯基站设在岸上且与通讯装置和设在系统监控室内的监控服务器通信；所述自动投饵装置上部是放有颗粒饵料的饵料箱，饵料箱的底部连接喂料斗，喂料斗的底部连接喂料器，喂料器的下方设有抛料器，喂料器与喂料电机连接，喂料电机经喂料电机驱动模块连接控制模块；抛料器包括抛盘、抛料出口，喂料器的底部有出料口，抛盘的落料区域上方正对喂料器的出料口，抛盘中装有抛盘挡板，抛盘挡板在落料区域旁侧，抛盘的盘面与水平面之间具有仰角，抛盘与抛盘电机连接，抛盘电机经抛盘电机驱动模块连接控制模块；控制模块经通信模块与中央控制装置相连。

本发明一种风力驱动自动投饵系统的均匀投饵方法采用的技术方案是具有以下步骤：

1）中央控制装置通过通讯装置和北斗导航装置接收包括作业水域GIS地图信息和饵料的期望分布密度的投饵作业任务信息；

2）中央控制装置对抛料器建模，得到颗粒饵料被抛盘抛出时的初始速度范围为，是抛盘的角速度，、分别是颗粒饵料分布在抛盘25的落料区域内离抛盘圆心的最小、最大距离；

3）中央控制装置对颗粒饵料斜抛运动建模，计算颗粒饵料飞行的轨迹和距离，对分布在所述最小、最大距离、处的颗粒饵料分别计算出其斜抛最小、最大抛射距离、；

4）中央控制装置对饵料在水面上的累积密度分布建模，计算出饵料单位时间内分布密度，根据得出空气螺旋桨风力驱动船沿作业水域坐标系内任一点的饵料累积密度；

5）根据，得到空气螺旋桨风力驱动船的上下相邻投饵行程间在作业水域坐标系内任一点的实际饵料累积密度，取实际饵料累积密度与期望分布密度间的最小均方差为均匀投饵的目标函数，为满足目标函数而对这六个变量综合寻优得到六个变量的最优值，为坐标点，为下方投饵行程的船速，为上方投饵行程的船速，为下方和上方这两个相邻投饵行程之间的宽度，为自动投饵装置的投饵扇角即饵料在水面上分布扇环的扇角，为喂料器单位时间内落料量，为抛盘转速；

6）中央控制装置设定、、的最优值，将和的最优值通过通信模块发送给控制模块，控制模块经喂料电机驱动模块驱动喂料电机带动喂料器喂料，使喂料器单位时间内实际落料量为的最优值；控制模块经抛盘电机驱动模块驱动抛盘电机带动抛盘按的最优值转速旋转抛料；根据投饵作业任务信息设定、、规划出投饵作业路径，利用北斗卫星导航系统，通过北斗导航装置实现路径跟踪，完成作业水域的自动均匀投饵喂料。

本发明采用上述技术后，具有以下技术效果：本发明利用投饵机抛料器建模、饲料颗粒斜抛运动建模、饵料在水面上的累积密度分布建模、自动投饵系统均匀投饵的最优运行参数求解等步骤自动确定自动投饵装置喂料器单位时间内落料量、抛盘转速、投饵机抛料扇角、风力驱动船行驶速度、路径规划中两个相邻投饵行程的宽度等自动投饵系统最优运行参数，利用北斗卫星导航系统，通过北斗导航装置实现路径跟踪，完成自动均匀投饵作业。能提高工作效率、降低渔民劳动强度、提高鱼虾蟹等水产品产量，降低生产成本，改善鱼虾蟹等水生物生长环境的作用，促进水产养殖业的健康发展。

附图说明

图1是本发明一种风力驱动自动投饵系统的结构示意图；

图2是图1中自动投饵装置2的结构示意图；

图3是图2中抛料器28的俯视模型示意图；

图4是图2工作时的饲料颗粒运动模型示意图；

图5是饲料在水面上分布的径向剖面密度；

图6是图5中的径向剖面旋转形成的扇环状分布图；

图7是图1中池塘水面上相邻投饵行程间的饵料覆盖示意图；

图8是饲料在抛盘上沿径向分布时抛洒最大距离与抛盘转速仿真图；

图9是池塘水面上相邻投饵行程间的饵料覆盖仿真图；

图10是饵料累积密度MeanP(x,y)随间距d变化的仿真图；

图11是饵料分布密度均方差MSSP(x,y)随间距d变化的仿真图。

图中：1、空气螺旋桨风力驱动船；2、自动投饵装置；3、通讯装置；4、中央控制装置；5、北斗导航装置；7、北斗卫星导航系统；8、通讯基站；9、监控服务器；10、监控工作站；11、第一监控终端；12、第二监控终端；13、池塘水面；20、上盖；21、饵料箱；22、喂料器；23、喂料电机；24、喂料电机驱动模块；25、抛盘；26、抛盘电机；27、抛盘电机驱动模块；28、抛料器；29、抛料出口；30、喂料斗；31、第一压力传感器；32、第二压力传感器；33、控制模块；34、通信模块；40、箱体；41、落料区域；42、抛盘挡板；43、抛料器外壳。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施方式，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

参见图1的本发明一种风力驱动自动投饵系统，包括空气螺旋桨风力驱动船1、北斗卫星导航系统7、通讯基站8、监控服务器9。空气螺旋桨风力驱动船1在池塘水面13上行进，在空气螺旋桨风力驱动船1上安装自动投饵装置2、通讯装置3、中央控制装置4以及北斗导航装置5。中央控制装置4通过信号线分别与通讯装置3和北斗导航装置5连接。北斗卫星导航系统7获取空气螺旋桨风力驱动船1的实时位置、速度等信息，北斗导航装置5接收北斗卫星导航系统7的信息，并传送给中央控制装置4。通讯基站8安装在岸上，与通讯装置3进行通信，监控服务器9安装在系统监控室内，与通讯基站8实现通信，监控服务器9还通过Internet网络分别与监控工作站10、第一监控终端11、第二监控终端12连接，接收投饵作业任务信息和发送投饵作业的状态信息。

参见图2的自动投饵装置2的结构示意图，自动投饵装置2上部是饵料箱21，饵料箱21上口盖有上盖20，饵料箱21内腔中放有颗粒饵料；饵料箱21的底部连接喂料斗30，喂料斗30的底部连接喂料器22，喂料器22的下方设有抛料器28。在喂料斗30的底部侧壁上对称地安装第一压力传感器31和第二压力传感32，用于检测从饵料箱21中下落的饵料经过喂料斗30时的饵料量。

喂料器22与喂料电机23连接，由喂料电机23带动喂料器22工作。在喂料器22中安装叶轮，喂料电机23驱动叶轮旋转喂料。喂料电机23位于喂料器22外部，喂料电机23与喂料电机驱动模块24连接。

抛料器28由抛盘25、抛盘挡板42、抛料器外壳43、抛料出口29组成。抛料器28的最外部是抛料器外壳43，通过抛料器外壳43将抛料器28固定在箱体40上，在抛料器外壳43中间安装抛盘25，抛盘25的盘面与水平面之间具有一定的仰角；抛盘25中安装抛盘挡板42，抛盘挡板42在落料区域41旁侧，喂料器22的底部有出料口，抛盘25的落料区域41上方正对喂料器22的出料口。抛盘25与抛盘电机26连接，抛盘电机26与抛盘电机驱动模块27连接，由抛盘电机26驱动抛盘25旋转，使从出料口下落的饵料通过抛盘挡板42的拨撒作用从抛料出口29抛出，抛出时的抛料扇角可以调节。

第一压力传感器31、第二压力传感器32、喂料电机驱动模块24、抛盘电机驱动模块27分别连接控制模块33。控制模块33连接自动投饵装置的通信模块34，通信模块34与中央控制装置4相连，由中央控制装置4给定喂料器22单位时间内落料量和抛盘25的转速等控制信号。

自动投饵装置2中的喂料斗30、喂料器22、抛料器28、控制模块33、喂料电机23、喂料电机驱动模块24、抛盘电机26与抛盘电机驱动模块27等均位于一个箱体40内，整个箱体40位于饵料箱21的正下方并且与饵料箱21的底部固定连接在一起。

由控制模块33控制喂料电机驱动模块24和喂料电机23的工作，从而控制喂料器22单位时间内落料量，由控制模块33控制抛盘电机驱动模块27和抛盘电机26的工作，从而控制抛盘25的转速。第一压力传感器31、第二压力传感器32将其检测的压力传送至控制模块33中。

本发明一种风力驱动自动投饵系统工作时，按以下方法实现均匀投饵：

1．参见图1，中央控制装置4通过通讯装置3和北斗导航装置5接收投饵作业任务信息，包括作业水域GIS地图信息和饵料的期望分布密度。

2．参见图1和图2，中央控制装置4对自动投饵装置2中的抛料器28建模。当颗粒饵料从饵料箱21通过喂料斗30进入喂料器22后，喂料电机23带动喂料器22的叶轮转动，转到喂料器22的出料口，落在抛盘25的落料区域41上，抛盘电机26带动抛盘25高速旋转，通过离心力和抛盘挡板42的拨撒作用将饵料抛洒出去。其中，喂料电机23的转速决定了喂料器22的单位时间内落料量，抛盘电机26的转速则决定了离心力的大小，从而决定了抛洒的距离。抛料器28模型示意图如图3所示，假设抛盘25沿顺时针旋转，角速度为，颗粒饵料分布在抛盘25的落料区域41内，离抛盘25圆心的最小距离为，最大距离为，沿径向分布，则可得到颗粒饵料被抛盘25抛出时的初始速度范围为，其中、分别是饵料离抛盘25圆心的最小距离、最大距离处抛出时的速度。

3．中央控制装置4对颗粒饵料斜抛运动建模。颗粒饵料运动模型示意图如图4所示，空气阻力的方向与速度向量相反，大小与速度的平方成正比，计算颗粒饵料飞行的轨迹和距离，运动方程如下：

，

其中、分别为颗粒饵料在以抛盘25的中心点在水面上的垂直投影点为原点的运动坐标系中作斜抛运动的水平方向位移和垂直方向位移，为运动时间，为颗粒饵料的运动速度，、分别为颗粒饵料沿水平方向和垂直方向的运动速度分量，为颗粒饵料的质量，为空气阻力系数，为抛盘25的仰角即颗粒饵料作斜抛运动的抛射角，为颗粒饵料作斜抛运动的阻力，，颗粒饵料的重力，其中为重力加速度，取。设，则运动方程等价于下面的微分方程组：

，

抛盘25的仰角为，抛盘25的中心点离水面的高度为，抛盘25的半径为，抛盘25的转速为，角速度，分别对、处计算出斜抛最大抛射距离、最小抛射距离：，。

4．中央控制装置4对饵料在水面上的累积密度分布建模。饵料在水面上空间分布的径向剖面密度如图5所示，其中为作业水域坐标系内任一点到抛盘25中心点在作业水域坐标系上的投影点的距离，剖面绕对称轴旋转扇角可得一个扇角，半径 的扇环状分布模型，如图6所示，其中为扇环的最小半径，为扇环的最大半径，则在图中面积为的扇环区域中，饵料单位时间内分布密度。

设空气螺旋桨风力驱动船1沿作业水域坐标系轴匀速行驶速度为，则自动投饵装置2同样以速度沿着轴平移，在水面上沿平移方向即轴的饵料累积密度是相同的，而沿方向的饵料累积密度为沿弦的饵料分布密度积分。设该坐标系内任一点坐标为，对应的作业水域饵料累积密度：

，

令，

则，

则原式，

其中，

作业水域饵料累积密度：

。

5．中央控制装置4对自动投饵系统均匀投饵的最优运行参数求解。在投饵过程中，船在作业水域行驶的路径规划采用梳状往复遍历方式，而确定了梳状往复遍历的方向和两个相邻投饵行程宽度后即可规划出投饵船的路径。梳状往复遍历的方向是沿着作业水域长轴方向，而要提高两个相邻投饵行程间沿方向的饵料累积密度的一致性，相邻的两个投饵行程的饵料累积模型必须重叠，而具体需要重叠多少取决于实际投饵过程中采用的饵料累积模型和饵料累积密度一致性指标。水面上的相邻投饵行程间的饵料覆盖示意图如图7所示，在作业水域坐标系中，表示水面上的相邻投饵行程间任一点，坐标为，表示下方投饵行程的船速，表示上方投饵行程的船速，表示下方和上方这两个相邻投饵行程之间的宽度，则根据任一点饵料累积密度，得到点的实际饵料累积密度为：

，

式中：

，

，

其中：，

取点的实际饵料累积密度与期望分布密度间的均方差作为衡量投饵均匀度的目标函数，则。因此，要保证投饵均匀度最好，就要求饵料分布密度均方差最小，即目标函数为。

由于该衡量投饵均匀度的目标函数包含了这六个变量，而且各个变量均有各自的取值范围，因此，为满足目标函数而对多变量综合寻优可以得到六个变量的最优值，保证饵料分布密度均方差目标函数获得最小值。六个变量的最优值分别为：两个相邻投饵行程的宽度的最优值是，自动投饵装置2投饵的扇角的最优值是，喂料器单位时间内落料量的最优值是，下方投饵行程船速的最优值是，上方投饵行程船速的最优值是，抛盘转速的最优值是，此时饵料分布密度均方差最小值是，分布密度均值是。

6．中央控制装置4设定、、的最优值，即设定自动投饵装置投饵扇角（即饵料在水面上分布扇环的扇角）为，设定抛盘电机26转速为，对应的饵料在水面上分布扇环的扇角为，半径 ，设定喂料器22的单位时间内落料量，中央控制装置4将抛盘电机26转速为和喂料器22的单位时间内落料量这两个设定值通过自动投饵装置通信模块34发送给自动投饵装置控制模块33。自动投饵装置控制模块33接收到这两个设定值后，将控制信号发给喂料电机驱动模块24，驱动喂料电机23带动喂料器22的叶轮旋转喂料，同时，实时检测第一压力传感器31、第二压力传感器32的压力值，换算成实际单位时间内落料量作为反馈，完成对单位时间内落料量的闭环控制，使喂料器单位时间内实际落料量为，即的最优值。自动投饵装置控制模块33将抛盘电机26转速设定值转换成控制信号发给抛盘电机驱动模块27，驱动抛盘电机26带动抛盘25按即的最优值转速旋转抛料。

7．中央控制装置4根据投饵任务信息，设定上下两个相邻投饵行程投饵船匀速行驶速度分别为和，两个相邻投饵行程的宽度，自动规划出投饵作业路径，利用北斗卫星导航系统7，通过北斗导航装置5实现路径跟踪，完成作业水域的自动均匀投饵喂料。同时，中央控制装置4通过通讯装置3把投饵船的航向、航速、位置、设备工作状态等信息通过通讯基站8向监控服务器9实时汇报，用户可通过监控工作站10、第一监控终端11、第二监控终端12实现远程网络监控。

以下结合附图，提供本发明一种风力驱动自动投饵系统工作时的均匀投饵方法的一个实施例。

实施例

a．参见图1，中央控制装置4通过通讯装置3和北斗导航装置5接收投饵作业任务信息，包括作业水域GIS地图信息和饵料的期望分布密度。

b．参见图1和图2，中央控制装置4对自动投饵装置2中的抛料器28建模。抛料器28模型示意图如图3所示，假设抛盘25沿顺时针旋转，角速度为，颗粒饵料分布在抛盘25的落料区域41内，离抛盘25圆心的最小距离为，最大距离为，沿径向分布，则被抛盘25抛出时的初始速度范围为，其中、分别是饵料离抛盘25圆心的最小距离、最大距离处抛出时的速度。

c．中央控制装置4对颗粒饵料斜抛运动建模。颗粒饵料运动模型示意图如图4所示，假设空气阻力的方向与速度向量相反，大小与速度的平方成正比，计算颗粒饵料飞行的轨迹和距离，运动方程如下：

，

设，则运动方程等价于下面的微分方程组：

，

取，抛盘25的仰角，抛盘25的中心点离水面的高度，设抛盘25的半径为，抛盘25的转速，角速度，分别取和时，计算出，。通过仿真，得出两种情况下斜抛最大抛射距离分别为和随转盘转速变化的仿真图，如图8所示。

d．中央控制装置4对饵料在水面上的累积密度分布建模。饵料在水面上空间分布的径向剖面密度如图5所示，其中为作业水域坐标系内任一点到抛盘25中心点在作业水域坐标系上的投影点的距离，剖面绕对称轴旋转扇角可得一个扇角，半径 的扇环状分布模型，如图6所示，其中为扇环的最小半径，为扇环的最大半径，则在图中面积为的扇环区域中，饵料单位时间内分布密度。

设空气螺旋桨风力驱动船1沿作业水域坐标系轴匀速行驶速度为，则自动投饵装置2同样以速度沿着轴平移，在水面上沿平移方向即轴的饵料累积密度是相同的，而沿方向的饵料累积密度为沿弦的饵料分布密度积分。设该坐标系内任一点坐标为，可推导出对应的饵料累积密度：

。

e．中央控制装置4对自动投饵系统均匀投饵的最优运行参数求解。水面上的相邻投饵行程间的饵料覆盖示意图如图7所示，在作业水域坐标系中，表示水面上的相邻投饵行程间任一点，坐标为，表示两个相邻投饵行程的宽度，表示下方投饵行程的船速，表示上方投饵行程的船速，则点的实际饵料累积密度为：

，

式中：

，

，

其中：，

取点的实际饵料累积密度与期望分布密度间的均方差作为衡量投饵均匀度的目标函数，则。取，,，，自动投饵装置投饵扇角，，时，饵料覆盖仿真图如图9所示，此时饵料分布密度均方差。

通过仿真得出如图10所示的饵料平均累积密度MeanP(x,y)和如图11所示的饵料分布密度均方差MSSP(x,y)作为目标函数时，随着两个相邻投饵行程的宽度变化规律，此时两个相邻投饵行程的宽度的最优值，此时饵料分布密度均方差。

因此，要保证投饵均匀度最好，就要求饵料分布密度均方差最小，即目标函数为，

，

由于该目标函数包含六个变量，而且各个变量均有各自的取值范围，因此，通过多变量综合寻优可以得到六个变量的最优值，保证了饵料分布密度均方差目标函数获得最小值。六个变量的最优值分别为：两个相邻投饵行程的宽度的最优值，自动投饵装置投饵扇角的最优值，喂料器单位时间内落料量的最优值，下方投饵行程船速的最优值 ，上方投饵行程船速的最优值，抛盘转速的最优值，此时饵料分布密度均方差最小值，分布密度均值。

f．中央控制装置4设置自动投饵装置投饵扇角，设定抛盘电机26转速为，对应的饵料在水面上分布扇环的扇角为，半径为，设定喂料器22的单位时间内落料量，中央控制装置4将抛盘电机26转速为和喂料器22的单位时间内落料量这两个设定值通过自动投饵装置通信模块34发送给自动投饵装置控制模块33。自动投饵装置控制模块33接收到这两个设定值后，将控制信号发给喂料电机驱动模块24，驱动喂料电机23带动喂料器22的叶轮旋转喂料，同时实时检测压力传感器Ⅰ31、压力传感器Ⅱ32的压力值，换算成实际单位时间内落料量作为反馈，完成对单位时间内落料量的闭环控制。自动投饵装置控制模块33将抛盘电机26转速设定值转换成控制信号发给抛盘电机驱动模块27，驱动抛盘电机26带动抛盘25旋转抛料。

g．中央控制装置4根据投饵任务信息，设定两个相邻投饵行程投饵船匀速行驶速度分别为，两个相邻投饵行程的宽度，自动规划出投饵作业路径，利用北斗卫星导航系统7，通过北斗导航装置5实现路径跟踪，完成作业水域的自动均匀投饵喂料。同时，中央控制装置4通过通讯装置3把投饵船的航向、航速、位置、设备工作状态等信息通过通讯基站8向监控服务器9实时汇报，用户可通过监控工作站10、第一监控终端11、第二监控终端12实现远程网络监控。

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作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种风力驱动自动投饵系统的均匀投饵方法，所述风力驱动自动投饵系统包括在水面上的空气螺旋桨风力驱动船（1），空气螺旋桨风力驱动船（1）上设有自动投饵装置（2）、通讯装置（3）、中央控制装置（4）及北斗导航装置（5），中央控制装置（4）通过信号线分别与通讯装置（3）和北斗导航装置（5）连接，北斗导航装置（5）接收北斗卫星导航系统（7）的信息并传送给中央控制装置（4）；通讯基站（8）设在岸上且与通讯装置（3）和设在系统监控室内的监控服务器（9）通信；所述自动投饵装置（2）上部是放有颗粒饵料的饵料箱（21），饵料箱（21）的底部连接喂料斗（30），喂料斗（30）的底部连接喂料器（22），喂料器（22）的下方设有抛料器（28），喂料器（22）与喂料电机（23）连接，喂料电机（23）经喂料电机驱动模块（24）连接控制模块（33）；抛料器（28）包括抛盘（25）、抛料出口（29），喂料器（22）的底部有出料口，抛盘（25）的落料区域上方正对喂料器（22）的出料口，抛盘（25）中装有抛盘挡板（42），抛盘挡板（42）在落料区域（41）旁侧，抛盘（25）的盘面与水平面之间具有仰角，抛盘（25）与抛盘电机（26）连接，抛盘电机（26）经抛盘电机驱动模块（27）连接控制模块（33）；控制模块（33）经通信模块（34）与中央控制装置（4）相连，其特征是具有以下步骤：

1）中央控制装置（4）通过通讯装置（3）和北斗导航装置（5）接收包括作业水域GIS地图信息和饵料的期望分布密度的投饵作业任务信息；

2）中央控制装置（4）对抛料器（28）建模，得到颗粒饵料被抛盘（25）抛出时的初始速度范围为，是抛盘（25）的角速度，、分别是颗粒饵料分布在抛盘（25）的落料区域内离抛盘（25）圆心的最小、最大距离；

3）中央控制装置（4）对颗粒饵料斜抛运动建模，计算颗粒饵料飞行的轨迹和距离，对分布在所述最小、最大距离、处的颗粒饵料分别计算出其斜抛最小、最大抛射距离、；

4）中央控制装置（4）对饵料在水面上的累积密度分布建模，计算出饵料单位时间内分布密度，根据得出空气螺旋桨风力驱动船（1）沿作业水域坐标系内任一点的饵料累积密度；

5）根据，得到空气螺旋桨风力驱动船（1）的上下相邻投饵行程间在作业水域坐标系内任一点的实际饵料累积密度，取实际饵料累积密度与期望分布密度间的最小均方差为均匀投饵的目标函数，为满足目标函数而对这六个变量综合寻优得到六个变量的最优值，为坐标点，为下方投饵行程的船速，为上方投饵行程的船速，为下方和上方这两个相邻投饵行程之间的宽度，为自动投饵装置的投饵扇角即饵料在水面上分布扇环的扇角，为喂料器单位时间内落料量，为抛盘转速；

6）中央控制装置（4）设定、、的最优值，将和的最优值通过通信模块（34）发送给控制模块（33），控制模块（33）经喂料电机驱动模块（24）驱动喂料电机（23）带动喂料器（22）喂料，使喂料器（22）单位时间内实际落料量为的最优值；控制模块（33）经抛盘电机驱动模块（27）驱动抛盘电机（26）带动抛盘（25）按的最优值转速旋转抛料；根据投饵作业任务信息设定、、规划出投饵作业路径，利用北斗卫星导航系统（7）通过北斗导航装置（5）实现路径跟踪，完成作业水域的自动均匀投饵喂料。

2.根据权利要求1所述的均匀投饵方法，其特征是：步骤3）中．颗粒饵料斜抛运动方程组为：，

、分别为颗粒饵料在以抛盘的中心点在水面上的垂直投影点为原点的运动坐标系中作斜抛运动的水平方向位移和垂直方向位移，为运动时间，为颗粒饵料的运动速度，、分别为颗粒饵料沿水平方向和垂直方向的运动速度分量，为颗粒饵料的质量，为空气阻力系数，为抛盘的仰角即颗粒饵料作斜抛运动的抛射角，为颗粒饵料作斜抛运动的阻力，，颗粒饵料的重力，。

3.根据权利要求1所述的均匀投饵方法，其特征是：步骤4）中．所述饵料单位时间内分布密度，是喂料器的单位时间内落料量，是饵料在水面上空间分布的径向剖面绕对称轴旋转扇角得到的扇环的面积；饵料累积密度

，

是坐标系内任一点坐标，中空气螺旋桨风力驱动船沿作业水域坐标系轴匀速行驶速度，为扇环的最小半径，为扇环的最大半径，是扇角。

4.根据权利要求1所述的均匀投饵方法，其特征是：步骤5）中．点的实际饵料累积密度为：

，

，

，

，是点在作业水域坐标系中的坐标，为扇环的最小半径，为扇环的最大半径，是扇角。