CN105955294A - 控制无人机植保作业的方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例公开了一种控制无人机植保作业的方法及装置，涉及移动终端技术领域，所述方法包括：获取待作业农田区域的地理坐标；根据所述地理坐标规划出供无人机植保作业的航线；控制所述无人机按照规划出的航线进行植保作业。本发明实施例通过获取待作业农田区域的地理坐标，根据所述地理坐标规划出供无人机植保作业的航线，并控制所述无人机按照规划出的航线进行植保作业，能够提高无人机农药喷洒区域的精确度。
Description
技术领域
本发明实施例涉及无人机技术领域，尤其涉及一种控制无人机植保作业的方法及装置。
背景技术
随着科技的不断发展，采用现代化机械来替换人工劳动已经成为各行各业的趋势。在目前我国农村条件下，运用小型无人机喷洒农药是我国、特别是南方地区比较可行的一种方法。无人驾驶农药喷洒飞机不仅速度快，且使用超低容量农药喷洒，节省农药和水资源，减少农作物的农药残留和环境污染，远程操作还能减少对施药人员的伤害。适应于各种地形，符合我市农村道路现状。
目前，在无人机的植保作业中，操控手需要凭借肉眼观察，控制无人机的飞行轨迹来完成农田药液的喷洒，而肉眼观察存在精度差，并且有视野盲区，增大了操作难度，并且无法保证喷洒区域的精确度，造成农药的重复喷洒或浪费。
发明内容
本发明提供一种控制无人机植保作业的方法及装置，以提高无人机农药喷洒区域的精确度。
第一方面，本发明实施例提供了一种控制无人机植保作业的方法，包括：
获取待作业农田区域的地理坐标；
根据所述地理坐标规划出供无人机植保作业的航线；
控制所述无人机按照规划出的航线进行植保作业。
第二方面，本发明实施例还提供了一种控制无人机植保作业的装置，包括：
坐标获取模块，用于获取待作业农田区域的地理坐标；
航线规划模块，用于根据所述地理坐标规划出供无人机植保作业的航线；
控制作业模块，用于控制所述无人机按照规划出的航线进行植保作业。
本发明实施例通过获取待作业农田区域的地理坐标，根据所述地理坐标规划出供无人机植保作业的航线，并控制所述无人机按照规划出的航线进行植保作业，能够提高无人机农药喷洒区域的精确度。
附图说明
图1是本发明实施例一中的一种控制无人机植保作业的方法的流程图；
图2是本发明实施例二中的一种控制无人机植保作业的方法的流程图；
图3是本发明实施例三中的一种控制无人机植保作业的方法的流程图；
图4是本发明实施例四中的一种控制无人机植保作业的方法的流程图；
图5是本发明实施例五中的一种控制无人机植保作业的方法的流程图；
图6是本发明实施例六中的一种控制无人机植保作业的装置的结构图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
实施例一
图1为本发明实施例一提供的一种控制无人机植保作业的方法的流程图，本实施例可适用于无人机植保的情况，该方法可以由本发明实施例提供的控制无人机植保作业的装置来执行，该装置可采用软件或硬件的方式实现，如图1所示，具体包括：
S101、获取待作业农田区域的地理坐标。
具体的，对于一个待作业农田区域，可使用GPS定位技术在地图上锁定待作业农田区域的地理坐标。
S102、根据所述地理坐标规划出供无人机植保作业的航线。
其中，所述航线为无人机飞行的路线，包含两个航点，分别位于待作业农田区域的边界上，具体可为直线段或弧线段。
S103、控制所述无人机按照规划出的航线进行植保作业。
按照规划出的航线，控制无人机进行植保作业。
本实施例通过获取待作业农田区域的地理坐标，根据所述地理坐标规划出供无人机植保作业的航线，并控制所述无人机按照规划出的航线进行植保作业，能够提高无人机农药喷洒区域的精确度。
在上述实施例的基础上，为了便于无人机电池的更换和药液的补充，减少补给人员的反复往来和无人机非作业往返带来的浪费，所述方法还包括：
根据以下至少一种影响因素规划出为无人机补充药液和/或电量的补给带：所述地理坐标、无人机最大供给电量和无人机最大承载药量。
其中，所述补给带位于待作业农田区域的边界处，与所述航线有交点。为使得航线中的无人机在回到补给带和返航时距离最短，所述航线优选为垂直于所述补给带。
在上述实施例的基础上，根据所述地理坐标规划出供无人机植保作业的航线之后，还包括：
根据每台无人机的工作能力将航线分成航线组，每组航线组至少包含一条航线，且每组航线组内的航线在地理位置上相邻，所述工作能力包含以下至少一项：地理坐标、无人机最大供给电量、无人机最大承载药量、返回到最近补给带所需要耗费的电量和返回到最近补给带所喷洒的药量；
控制所述无人机按照规划出的航线进行植保作业，包括：
控制每台无人机在对应的航线组内的航线上进行植保作业。
在上述实施例的基础上，根据所述地理坐标规划出供无人机植保作业的航线，包括：
根据所述地理坐标将所述待作业农田区域转化为凸多边形；
将凸多边形中的一边作为补给带的边界，作一组与所述边界垂直的等间隔平行线作为航线。
在上述实施例的基础上，作一组与所述边界垂直的等间隔平行线作为航线，包括：
设置飞行参数，所述飞行参数包含以下至少一项：喷洒作业时的喷幅宽度、飞行速度、飞行高度、空中悬停时间、降落点坐标、电量和药量；
根据所述飞行参数作一组与所述边界垂直的等间隔平行线，所述平行线的间隔为无人机喷洒作业时的喷幅宽度，且每条平行线与凸多边形有两个交点；
将凸多边形区域外部的平行线截掉，得到一组位于所述待作业农田区域以内的平行线段，所述平行线段与凸多边形相交的交点为航点，按照航点呈Z字型沿平行线段和凸多边形边缘折返，形成航线。
上述实施例通过获取待作业农田区域的地理坐标，根据所述地理坐标规划出供无人机植保作业的航线，并控制所述无人机按照规划出的航线进行植保作业，能够提高无人机农药喷洒区域的精确度。
实施例二
图2为本发明实施例二提供的一种控制无人机植保作业的方法的流程图，本实施例在上述实施例的基础上，进一步包括根据以下至少一种影响因素规划出为无人机补充药液和/或电量的补给带：所述地理坐标、无人机最大供给电量和无人机最大承载药量，如图2所示，具体包括：
S201、获取待作业农田区域的地理坐标。
S202、根据所述地理坐标规划出供无人机植保作业的航线，并根据以下至少一种影响因素规划出为无人机补充药液和/或电量的补给带：所述地理坐标、无人机最大供给电量和无人机最大承载药量。
其中，所述航线垂直于上述补给带。其中，设置凸多边形的一条边为补给带，补给带作为无人机停放，更换电池和补充农药的地点，可将农田周边适合起降的田埂、道路或空地作为补给带，当补给带距农田有一定距离时，需要考虑无人机往返补给带的时间，本发明同样适用。
并且，单架次无人机作业时，电量或药液中某一个耗尽时，为最大时间，实际应用中应对电量和药液保有余量，同时要考虑往返补给带所用的时间，最终所得时间设置为单架次作业时间。
S203、控制所述无人机按照规划出的航线和补给带进行植保作业。
具体的，根据无人机最大供给电量、无人机最大承载药量及航线情况，设置补给带。例如，首先根据无人机最大供给电量确定该无人机一次能完成几个航线的植保作业，然后根据无人机最大承载药量确定该无人机一次能完成几个航线的植保作业，根据能完成的最少的航线数量确定补给带位置，当无人机到达该补给带时，补充电量或药液。例如，如果根据无人机最大供给电量确定该无人机一次能完成3个航线的植保作业，根据无人机最大承载药量确定该无人机一次能完成5个航线的植保作业，则以根据无人机最大供给电量确定的航线为准确定补给带位置。
本实施例通过获取待作业农田区域的地理坐标，根据所述地理坐标规划出供无人机植保作业的航线，并规划出补给带，控制所述无人机按照规划出的航线和补给带进行植保作业，不仅能够提高无人机农药喷洒区域的精确度，而且减少补给人员的反复往来和无人机非作业往返带来的浪费。
实施例三
图3为本发明实施例三提供的一种控制无人机植保作业的方法的流程图，本实施例在上述实施例的基础上，在根据所述地理坐标规划出供无人机植保作业的航线之后进一步包括：根据每台无人机的工作能力将航线分成航线组，每组航线组至少包含一条航线，且每组航线组内的航线在地理位置上相邻，所述工作能力包含以下至少一项：地理坐标、无人机最大供给电量、无人机最大承载药量、返回到最近补给带所需要耗费的电量和返回到最近补给带所喷洒的药量；相应的，将控制所述无人机按照规划出的航线进行植保作业，优化为控制每台无人机在对应的航线组内的航线上进行植保作业，如图3所示，具体包括：
S301、获取待作业农田区域的地理坐标。
S302、根据所述地理坐标规划出供无人机植保作业的航线。
S303、根据每台无人机的工作能力将航线分成航线组，每组航线组至少包含一条航线，且每组航线组内的航线在地理位置上相邻。
其中，所述工作能力包含以下至少一项：地理坐标、无人机最大供给电量、无人机最大承载药量、返回到最近补给带所需要耗费的电量和返回到最近补给带所喷洒的药量。
S304、控制每台无人机在对应的航线组内的航线上进行植保作业。
本实施例通过根据每台无人机的工作能力将航线分成航线组，每组航线组至少包含一条航线，使每台无人机执行一个航线组，能够同时控制多台无人机在不同的航线组内同时进行植保作业，进一步提高作业速率。
实施例四
图4为本发明实施例四提供的一种控制无人机植保作业的方法的流程图，本实施例在上述实施例的基础上，将根据所述地理坐标规划出供无人机植保作业的航线，优化为根据所述地理坐标将所述待作业农田区域转化为凸多边形；将凸多边形中的一边作为补给带的边界，作一组与所述边界垂直的等间隔平行线作为航线。如图4所示，具体包括：
S401、获取待作业农田区域的地理坐标。
S402、根据所述地理坐标将所述待作业农田区域转化为凸多边形。
S403、将凸多边形中的一边作为补给带的边界，作一组与所述边界垂直的等间隔平行线作为航线。
具体的，设置飞行参数，所述飞行参数包含以下至少一项：喷洒作业时的喷幅宽度、飞行速度、飞行高度、空中悬停时间、降落点坐标、电量和药量；根据所述飞行参数作一组与所述边界垂直的等间隔平行线，所述平行线的间隔为无人机喷洒作业时的喷幅宽度，且每条平行线与凸多边形有两个交点；将凸多边形区域外部的平行线截掉，得到一组位于所述待作业农田区域以内的平行线段，所述平行线段与凸多边形相交的交点为航点，按照航点呈Z字型沿平行线段和凸多边形边缘折返，形成航线。
其中，上述飞行参数可由用户自定义设置。例如，设置喷幅宽度为药液喷洒时覆盖的宽度。根据作物状况和药液喷洒量情况，设置飞行高度和飞行速度。设置的自动起飞高度，一般要比作业高度要高，无人机起飞后到达指定航点前可按该高度飞行，到达航点后自动降为作业高度，减少无人机对农田周围人员带来的影响。
S404、控制所述无人机按照规划出的航线进行植保作业。
实施例五
图5A为本发明实施例五提供的一种控制无人机植保作业的方法，本实施例为一优选实施例，用于对本发明进行详细说明。如图5A所示，具体包括：
S501、获取待作业农田区域的地理坐标，根据所述地理坐标将所述待作业农田区域转化为凸多边形。
首先与无人机建立通信连接，检查无人机的当前状态。然后获取待作业农田区域在GPS地图的地理坐标，并选择几个关键点，通过连线形成凸多边形。如图5B所示，通过A-F 6个关键点的连接绘制待作业农田区域的凸多边形轮廓。
S502、将凸多边形中的一边作为补给带的边界，作一组与所述边界垂直的等间隔平行线作为航线，并将航线分为航线组。
在本实施例中，如图5B所示，将设定的第一个点(A)和第二个点(B)构成的边的一侧作为补给带，计算得到一组与补给带所在的一边垂直的等间隔平行线，平行线的间隔为无人机喷洒作业时的喷幅宽度，每条平行线与凸多边形有两个交点，将凸多边形外部的平行线截掉，得到一组位于农田作业区域以内的平行线段，平行线与凸多边形相交的交点为航点，A点作为起始点，按照航点数据，从A点开始呈Z字型沿平行线段和凸多边形边缘折返，形成航线。
如图5B所示，将航线分成3组，航线与凸多边形的交点形成一系列的航点，每组包括若干航点。由于航线垂直于补给带，当航线上的无人机需要返回补给带，或者从补给带到达上次作业点时，路程将会最短，最大限度的减少非作业往返造成的电量和药液的浪费。生成的航线会分组，一组为一个作业架次，分组中会充分考虑往返补给带的消耗，特别是电量的保留。
S503、控制无人机在对应的航线组内的航线上进行植保作业。
如图5B所示，将第一组航点坐标数据依次发送到无人机，无人机根据指令起飞后，起飞至设置的自动起飞高度，到达首个航点(航线1航点1)坐标后降为作业高度，沿规划的航线飞经各航点，完成该组最后航点(航线1航点8)后悬停，手动操控无人机返航到补给带或者设定补给点坐标自动降落；补给点可以至下一组架次的起飞点(航线2航点1)，或根据现场情况就近返航补给。在作业中实时监看无人位置信息和无人机状态，确保其对航线的完成情况。当监测到无人机即将结束一组航线返航后，准备下一组航点，当作业人员确认药液和电池更换完成后，向无人机输入下一组航点坐标数据，并指令其起飞继续作业。重复上述步骤，直至完成地块的覆盖，或作业人员主动结束作业。也可向三架植保机分别输入三组航点数据，同时作业，提升效率。
实施例六
图6所示为本发明实施例六提供的一种控制无人机植保作业的装置的结构示意图，该装置可采用软件或硬件的方式实现，如图6所示，该装置的具体结构如下：坐标获取模块61、航线规划模块62和控制作业模块63。
所述坐标获取模块61用于获取待作业农田区域的地理坐标；
所述航线规划模块62用于根据所述地理坐标规划出供无人机植保作业的航线；
所述控制作业模块63用于控制所述无人机按照规划出的航线进行植保作业。
本实施例所述的控制无人机植保作业的装置用于执行上述各实施例所述的控制无人机植保作业的方法，其技术原理和产生的技术效果类似，这里不再赘述。
在上述实施例的基础上，所述装置还包括：补给带规划模块64。
所述补给带规划模块64用于根据以下至少一种影响因素规划出为无人机补充药液和/或电量的补给带：所述地理坐标、无人机最大供给电量和无人机最大承载药量。
在上述实施例的基础上，所述航线与所述补给带有交点。
在上述实施例的基础上，所述航线垂直于所述补给带。
在上述实施例的基础上，所述装置还包括：航线分组模块65。
所述航线分组模块65用于在所述航线规划模块62根据所述地理坐标规划出供无人机植保作业的航线之后，根据每台无人机的工作能力将航线分成航线组，每组航线组至少包含一条航线，且每组航线组内的航线在地理位置上相邻，所述工作能力包含以下至少一项：地理坐标、无人机最大供给电量、无人机最大承载药量、返回到最近补给带所需要耗费的电量和返回到最近补给带所喷洒的药量；
所述控制作业模块63具体用于，控制每台无人机在对应的航线组内的航线上进行植保作业。
在上述实施例的基础上，所述航线规划模块62包括：凸多边形转化单元621和航线规划单元622。
所述凸多边形转化单元621用于根据所述地理坐标将所述待作业农田区域转化为凸多边形；
所述航线规划单元622用于将凸多边形中的一边作为补给带的边界，作一组与所述边界垂直的等间隔平行线作为航线。
在上述实施例的基础上，所述航线规划单元622具体用于，设置飞行参数，所述飞行参数包含以下至少一项：喷洒作业时的喷幅宽度、飞行速度、飞行高度、空中悬停时间、降落点坐标、电量和药量；根据所述飞行参数作一组与所述边界垂直的等间隔平行线，所述平行线的间隔为无人机喷洒作业时的喷幅宽度，且每条平行线与凸多边形有两个交点；将凸多边形区域外部的平行线截掉，得到一组位于所述待作业农田区域以内的平行线段，所述平行线段与凸多边形相交的交点为航点，按照航点呈Z字型沿平行线段和凸多边形边缘折返，形成航线。
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。
Claims (10)
1.一种控制无人机植保作业的方法，其特征在于，包括：
获取待作业农田区域的地理坐标；
根据所述地理坐标规划出供无人机植保作业的航线；
控制所述无人机按照规划出的航线进行植保作业。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：
根据以下至少一种影响因素规划出为无人机补充药液和/或电量的补给带：所述地理坐标、无人机最大供给电量和无人机最大承载药量。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述航线与所述补给带有交点。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述航线垂直于所述补给带。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述地理坐标规划出供无人机植保作业的航线之后，还包括：
根据每台无人机的工作能力将航线分成航线组，每组航线组至少包含一条航线，且每组航线组内的航线在地理位置上相邻，所述工作能力包含以下至少一项：地理坐标、无人机最大供给电量、无人机最大承载药量、返回到最近补给带所需要耗费的电量和返回到最近补给带所喷洒的药量；
控制所述无人机按照规划出的航线进行植保作业，包括：
控制每台无人机在对应的航线组内的航线上进行植保作业。
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，根据所述地理坐标规划出供无人机植保作业的航线，包括：
根据所述地理坐标将所述待作业农田区域转化为凸多边形；
将凸多边形中的一边作为补给带的边界，作一组与所述边界垂直的等间隔平行线作为航线。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，作一组与所述边界垂直的等间隔平行线作为航线，包括：
设置飞行参数，所述飞行参数包含以下至少一项：喷洒作业时的喷幅宽度、飞行速度、飞行高度、空中悬停时间、降落点坐标、电量和药量；
根据所述飞行参数作一组与所述边界垂直的等间隔平行线，所述平行线的间隔为无人机喷洒作业时的喷幅宽度，且每条平行线与凸多边形有两个交点；
将凸多边形区域外部的平行线截掉，得到一组位于所述待作业农田区域以内的平行线段，所述平行线段与凸多边形相交的交点为航点，按照航点呈Z字型沿平行线段和凸多边形边缘折返，形成航线。
8.一种控制无人机植保作业的装置，其特征在于，包括：
坐标获取模块，用于获取待作业农田区域的地理坐标；
航线规划模块，用于根据所述地理坐标规划出供无人机植保作业的航线；
控制作业模块，用于控制所述无人机按照规划出的航线进行植保作业。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，还包括：
补给带规划模块，用于根据以下至少一种影响因素规划出为无人机补充药液和/或电量的补给带：所述地理坐标、无人机最大供给电量和无人机最大承载药量。
10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述航线与所述补给带有交点。
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