CN106428629B - 一种植保无人机喷洒室内测试平台及检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种植保无人机喷洒室内测试平台，包括：基架，其包括基块和固定设置于基架上的撑杆；转动轴，其可拆卸式设置在基架的撑杆上，且其具有一本体该本体套设于转动轴并与其构成一个整体；固定支架，其通过所述转动轴架设于基架上；滑动架，其等间距设置在所述本体上，且每个滑动架底部均具有滑动槽；测距仪，其设置在所述滑动槽内；液面收集装置，其设置在基架顶部，通过转动轴和吊装绳连接撑杆，不仅能够调节植保无人机高度，且能够精准调整无人机俯仰角度，使其与实际飞行相一致，获得更好的检测结果，还提供了一种植保无人机喷洒室内检测方法，通过测距仪测量植保无人机的位置和方位角信息，通过液面收集装置，获得植保无人机喷洒雾滴分布数据，计算并修正液面收集装置引入的误差，进而获得喷洒雾滴分布概率。
Description
技术领域
本发明涉及农业植保无人机领域，尤其涉及一种用于植保无人机喷洒测试平台和一种无人机喷洒检测方法。
背景技术
旋翼植保无人机是近年新兴植保器械，植保无人机室内测试平台及设备鲜有报道，现有测试方法，是将无人机固定在轨道上，通过电机牵引在轨道上滑行，通过调整牵引速度和无人机的高度来模拟植保无人机的实际飞行过程，但由于植保无人机为固定在导轨上，其俯仰角不可调整，不能完全模拟植保无人机的实际飞行过程，其次没有对雾滴沉积检测进行说明，而且现有资料中，未提及在检测过程中如何减少植保无人机产生地面效应对测试结果的影响。
发明内容
本发明设计开发了一种植保无人机喷洒室内测试平台，通过转动轴和吊装绳连接撑杆，不仅能够调节植保无人机高度，且能够精准调整无人机俯仰角度，使其与实际飞行相一致，获得更好的检测结果。
本发明还有一个目的是设计了一种液面收集装置，采用U型槽，并具有排风功能，减少地面效应对雾滴分布的影响，提高测试准确性。
本发明还提供了一种植保无人机喷洒室内检测方法，通过测距仪测量植保无人机的位置和方位角信息，通过液面收集装置，获得植保无人机喷洒雾滴分布数据，计算并修正液面收集装置引入的误差，进而获得喷洒雾滴分布概率。
一种植保无人机喷洒室内测试平台，包括：
基架，其包括基块和固定设置于基架上的撑杆；
转动轴，其可拆卸式设置在所述基架的撑杆上，且其具有一本体，该本体套设于所述转动轴并与其构成一个整体；
固定支架，其通过所述转动轴架设于所述基架上；
滑动架，其等间距设置在所述本体上，且每个滑动架底部均具有滑动槽；
测距仪，其设置在所述滑动槽内；
液面收集装置，其设置在所述基架顶部。
优选的是，所述撑杆为伸缩杆，以调整装置高度。
优选的是，还包括转动电机，其连接所述转动轴。
优选的是，所述液面收集装置，包括：
U型槽骨架，其联排设置的U型槽；
负压腔，其用于容纳所述U型槽骨架，并在底部排气口；
负压风机，其连接所述排气口，用于产生负压，以抽取无人机下方气液混合物中的气体；
翻转接收管，其由连轴穿接，设置在所述U型槽骨架边缘，所述翻转接收管与U型槽骨架的U型槽相对应。
优选的是，所述U型槽由刚性网板制成。
优选的是，所述连轴能够绕中心旋转，旋转角度为100°-110°。
优选的是，还包括防水透气膜，其包覆在所述U型槽骨架顶部。
一种植保无人机喷洒室内检测方法，包括以下步骤：
将植保无人机通过吊绳固定在测试平台顶部，通过光学测量系统检测植保无人机的位置和方位角信息，基于最小二乘算法，获得植保无人机的位势；
通过液面收集装置，获得植保无人机喷洒雾滴分布数据，计算并修正液面收集装置引入的误差，进而获得喷洒雾滴分布概率。
优选的是，所述喷洒雾滴分布数据计算修正过程包括：
步骤一、假设检测到的雾滴喷洒体积分布按正态分布，则雾滴分布概率密度函数可表示为
其中，fij(d)为雾滴分布直径的体积分布概率密度；d为雾滴直径；
SN为与雾滴直径偏差相关的量，
dN为与雾滴直径相关的的直径特征量，
Pij为实测第i排j列翻转收集管的雾滴体积频率，m为翻转收集管的列数，n为翻转收集管的排数；
步骤二、以地面作为参考面建立平面坐标系，液面收集装置的一角作为坐标原点，修正因液面收集装置中接收管位置相对固定，而引入的误差
其中，q为无量纲的常数，K为翻转接收管的间距。
本发明的有益效果
1、本发明设计开发了一种植保无人机喷洒室内测试平台，通过转动轴和吊装绳连接撑杆，不仅能够调节植保无人机高度，且能够精准调整无人机俯仰角度，使其与实际飞行相一致，获得更好的检测结果。
2、本发明还设计了一种液面收集装置，采用U型槽，并具有排风功能，减少地面效应对雾滴分布的影响，提高测试准确性。
3、本发明还提供了一种植保无人机喷洒室内检测方法，通过测距仪测量植保无人机的位置和方位角信息，通过液面收集装置，获得植保无人机喷洒雾滴分布数据，计算并修正液面收集装置引入的误差，进而获得喷洒雾滴分布概率。
附图说明
图1为本发明所述的植保无人机喷洒室内测试平台的结构示意图。
图2为本发明所述的液面收集装置的结构示意图。
图3为本发明所述的翻转接收管的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
如图1所示，本发明提供的植保无人机喷洒室内测试平台，包括：基架100、转动轴200、固定支架300、测距仪400和液面收集装置500。
其中，基架100包括基块110和固定设置于基架上的撑杆120；作为一种优选，撑杆120为伸缩杆，以调整装置高度。转动轴200，其可拆卸式设置在基架的撑杆120上，且其具有一本体130，本体130套设于转动轴200上，并与转动轴200构成一个整体；固定支架300，其通过转动轴200架设于基架上；滑动架，其等间距设置在本体130上，且每个滑动架底部均具有滑动槽,作为一种优选，滑动槽两端具有锁紧块，测距仪400，其设置在滑动槽内；吊装绳310，其一端具有滑块，另一端连接植保无人机，滑块设置在滑动槽内，能够沿滑动槽滑动。
作为一种优选，转动轴200由转动电机驱动，以改变植保无人机俯仰角度。
如图2-3所示，液面收集装置500，其设置在基架100顶部，包括：
U型槽骨架510，其联排设置的U型槽；
负压腔520，其用于容纳所述U型槽骨架510，并在底部排气口；
负压风机530，其连接排气口，用于产生负压，以抽取无人机下方气液混合物中的气体；
翻转接收管530，其由连轴531穿接，设置在U型槽骨架510边缘，翻转接收管530与U型槽骨架的U型槽相对应。
在另一实施例中，U型槽由刚性网板制成。
在另一实施例中，连轴531能够绕中心旋转，旋转角度为100°-110°。
在另一实施例中，防水透气膜，其包覆在述U型槽骨架510顶部。
一种植保无人机喷洒室内检测方法，包括以下步骤：
步骤一：令无人机在世界坐标系中的位姿(xrt,yrt,θrt)，采用阈值匹配算法，确定所述角度传感器观测到的多个方位角中的一个做为基架中心与无人机前进方向上的夹角；根据前一时刻位姿(xrt-1,yrt-1,θrt-1)计算无人机与第n个测距传感器li(xi,yi)(1≤i≤n)在无人机前进方向上的夹角即方位角βj，并记录此时角度传感器观测到的方位角αi
步骤二：当|βj-αi|＜η时，认为第i个传感器路标与第j个基架路标匹配成功，从而得到一组有效的路标Pi(xi,yi)并且方位角为φi；其中η为匹配阈值，其数值为0.16°
步骤三：设相邻两基架路标夹角为λi,1≤i≤m。令xm+1＝x1,ym+1＝y1，φm+1＝φ1+2π，则有：
令
则
+
令
故可记为：λi＝μi+ai1·δxrt+ai2·δyrt
步骤四、于是，可列出m个方程，写成矩阵形式：
AX＝B
其中，
式中A、B为可测常数阵，因此，可用最小二乘法求解X，得
X＝(AT·A)-1·AT·B
从而：
基架中心横坐标无人机初始悬停位置纵坐标带入步骤A中矩阵方程，产生迭代。
步骤五、当||(δxrt,δyrt)||＜ε时停止迭代，即可得出无人机的位置坐标(xrt,yrt)；
其中，ε为常数，根据光学追踪系统灵敏度进行设定，其数值在0.01-0.12之间。
步骤六、计算无人机与预定停靠地点的方位角，即无人机的姿态
其中，γrt为坐标系中第i个基架坐标与无人机位置坐标之差(yi-yrt,xi-xrt)同x轴所成夹角，φi为无人机与第i个基架坐标的方位角。
步骤七、所述喷洒雾滴分布数据计算修正过程包括：
步骤七、假设检测到的雾滴喷洒体积分布按正态分布，则雾滴分布概率密度函数可表示为
其中，fij(d)为雾滴分布直径的体积分布概率密度；d为雾滴直径；
SN为与雾滴直径偏差相关的量，
dN为与雾滴直径相关的的直径特征量，
Pij为实测第i排j列翻转收集管的雾滴体积频率，m为翻转收集管的列数，n为翻转收集管的排数；
步骤八、以地面作为参考面建立平面坐标系，液面收集装置的一角作为坐标原点，修正因液面收集装置中接收管位置相对固定，而引入的误差
其中，q为无量纲的常数，K为翻转接收管的间距。
有益效果
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。
Claims (7)
1.一种植保无人机喷洒室内检测方法，其特征在于，包括：一种植保无人机喷洒室内测试平台，包括：
基架，其包括基块和固定设置于基架上的撑杆；
转动轴，其可拆卸式设置在所述基架的撑杆上，且其具有一本体，该本体套设于所述转动轴并与其构成一个整体；
固定支架，其通过所述转动轴架设于所述基架上；
滑动架，其等间距设置在所述本体上，且每个滑动架底部均具有滑动槽；
测距仪，其设置在所述滑动槽内；
液面收集装置，其设置在所述基架顶部；
将植保无人机通过吊绳固定在测试平台顶部，通过光学测量系统检测植保无人机的位置和方位角信息，基于最小二乘算法，获得植保无人机的位势；
通过液面收集装置，获得植保无人机喷洒雾滴分布数据，计算并修正液面收集装置引入的误差，进而获得喷洒雾滴分布概率；
所述喷洒雾滴分布数据计算修正过程包括：
步骤一、假设检测到的雾滴喷洒体积分布按正态分布，则雾滴分布概率密度函数可表示为
其中，fij(d)为雾滴分布直径的体积分布概率密度；d为雾滴直径；
SN为与雾滴直径偏差相关的量，
dN为与雾滴直径相关的的直径特征量，
Pij为实测第i排j列翻转收集管的雾滴体积频率，m为翻转收集管的列数，n为翻转收集管的排数；
步骤二、以地面作为参考面建立平面坐标系，液面收集装置的一角作为坐标原点，修正因液面收集装置中接收管位置相对固定，而引入的误差
其中，q为无量纲的常数，K为翻转接收管的间距。
2.根据权利要求1所述的植保无人机喷洒室内检测方法，其特征在于，所述撑杆为伸缩杆，以调整装置高度。
3.根据权利要求1或2所述的植保无人机喷洒室内检测方法，其特征在于，还包括转动电机，其连接所述转动轴。
4.根据权利要求1或2所述的植保无人机喷洒室内检测方法，其特征在于，所述液面收集装置，包括：
U型槽骨架，其联排设置的U型槽；
负压腔，其用于容纳所述U型槽骨架，并在底部排气口；
负压风机，其连接所述排气口，用于产生负压，以抽取无人机下方气液混合物中的气体；
翻转接收管，其由连轴穿接，设置在所述U型槽骨架边缘，所述翻转接收管与U型槽骨架的U型槽相对应。
5.根据权利要求4所述的植保无人机喷洒室内检测方法，其特征在于，所述U型槽由刚性网板制成。
6.根据权利要求4所述的植保无人机喷洒室内检测方法，其特征在于，所述连轴能够绕中心旋转，旋转角度为100°-110°。
7.根据权利要求5或6所述的植保无人机喷洒室内检测方法，其特征在于，还包括防水透气膜，其包覆在所述U型槽骨架顶部。
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