CN106643697B - 一种航空植保作业导航系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种航空植保作业导航系统及方法，系统包括：显示与处理设备以及与其相连的气象数据采集设备和流量监测与喷洒控制设备。方法包括：显示与处理设备获取规划作业航线的步骤；显示与处理设备接收气象数据采集设备实时采集的气象信息数据的步骤；显示与处理设备根据气象信息数据对规划作业航线进行漂移补偿并生成现场作业航线的步骤；显示与处理设备引导飞行器沿现场作业航线进行植保作业的步骤。本发明实现了对划植保作业飞行路线，飞行器按照规划的飞行路线进行植保作业，可以提高植保药物和飞行器的利用率，降低因雾滴漂移引起的经济损失。

Description

一种航空植保作业导航系统及方法

技术领域

本发明涉及导航技术领域，具体涉及一种航空植保作业导航系统及方法。

背景技术

现在航空植保都采用低容量或超低容量喷洒，对作业范围内药液分布的均匀度要求很高。按我国农业航空作业质量技术标准要求在喷洒杀虫剂时雾滴分布均匀度，雾滴覆盖密度在作业区域的变异系数小于70％。在一些航空作业较为发达的国家甚至要求雾滴覆盖密度在作业区域的变异系数小于30％。这样就要求飞行器严格按照根据其有效喷幅设定的作业间距进行喷洒作业，由于飞行器速度快，在空中作业情况复杂，如果单纯依靠飞行员的经验和技术现场作业几乎是不可能实现的。

国内飞行员植保作业多凭经验，使用谷歌地球、百度地图、奥维互动地图等通用地图应用确定目标点，待导航到目标点后凭经验工作，由软件并记录轨迹。在休息时段检查飞行轨迹是否覆盖了全部目标区域。在国外有商用农业航空作业导航系统，但是体积较大功耗较高，且需要改装飞机上的电子系统，将设备安装在飞机的控制面板上，国内只有极少数飞机预装了该系统。

但是，上述导航系统规划的植保作业线路适用于大规模集成化的农田，不适用于零散分布的农田，因此存在农药和飞行器的有效利用效率低的问题；由于农田的零散分布，在植保作业中还存在因药液的雾滴漂移和人为因素引起相邻农田的药害问题及与其他人的纠纷问题。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种航空植保作业导航系统及方法，实现了规划一种适用于零散分布农田的植保作业线路，按照规划的线路进行植保作业，可以提高农药和飞行器的有效利用效率，降低因雾滴漂移引起的经济损失，辅助飞行员保质保量完成航空植保作业任务。

为实现上述目的，本发明提供以下技术方案：

一方面，本发明提供了一种航空植保作业导航系统，包括：

显示与处理设备，用于接收气象信息数据和植保作业数据，并根据接收的气象信息数据和植保作业数据规划植保作业航线；

气象数据采集设备，用于实时采集作业时的气象信息数据并输出至显示与处理设备；

流量监测与喷洒控制设备，用于监测喷洒流量和管道压力并输出至显示与处理设备，也用于根据显示与处理设备输入喷洒流量控制喷洒流量阀；

所述显示与处理设备和所述气象数据采集设备相连接；

所述显示与处理设备和流量监测与喷洒控制设备相连接。

进一步的，所述系统还包括：与所述显示与处理设备相连的无线通信设备，用于在所述显示与处理设备和所述飞行器的机载设备之间交换数据。

进一步的，所述显示与处理设备，包括：

处理模块及与其相连的存储模块、显示模块、组合导航与定位模块、移动通信模块和电源模块；

所述存储模块，用于存储植保作业数据；

所述显示模块，用于显示航空植保作业的飞行器位置、轨迹、航线、作业区域和禁止作业区域；

所述处理模块，用于接收、处理和发送数据；

所述组合导航与定位模块，用于确定飞行器的位置和速度；

所述通信模块，用于连接地面气象设备的移动通信网络；

所述电源模块，用于为各模块提供电源。

进一步的，其特征在于，所述流量监测与喷洒控制设备包括：控制器及与其相连的流量传感器和阀门；

所述流量传感器，用于实时检测喷洒管道内的流量和压力；

所述阀门，用于实时调节管道流量；

所述控制器，用于获取流量传感器采集到的数据，并根据目标流量和当前流量控制阀门。

进一步的，其特征在于，所述系统还包括：与所述显示与处理设备相连的玻璃投影仪，用于将导航信息投影在飞行器前风挡玻璃上。

另一方面，本发明提供了一种航空植保作业导航系统的方法，所述方法包括如下步骤：

显示与处理设备获取规划作业航线；

显示与处理设备接收气象数据采集设备实时采集的气象信息数据；

显示与处理设备根据气象信息数据对规划作业航线进行漂移补偿并生成现场作业航线；

显示与处理设备引导飞行器沿现场作业航线进行植保作业。

进一步的，所述显示与处理设备获取规划作业航线的步骤，之前还包括：

显示与处理设备获取禁飞区信息和禁止作业区域信息，并根据接收的禁飞区信息和禁止作业区域信息引导飞行器前往目标作业区域。

进一步的，所述显示与处理设备根据气象信息数据对规划作业航线进行漂移补偿并生成现场作业航线的步骤，具体包括：

显示与处理设备根据作业中的雾滴粒径参数、作业高度以及气象信息数据中的空气温湿度和风速风向实时计算雾滴下落过程中的漂移距离和漂移方向；

根据雾滴的漂移距离向漂移方向的反方向移动规划作业航线进行雾滴漂移补偿；

进行雾滴漂移补偿后的植保作业航线为现场作业航线。

进一步的，所述现场作业航线在禁飞区域内，则移除该航线；

对所述现场作业航线进行漂移预测，若雾滴蒸发前会漂移到禁止药液漂移区域，则移除该航线；

完成作业区域的作业航线后，重新计算被移除的现场作业航线，若移除的现场作业航线仍在禁飞区域或药液仍会漂移到禁止药液漂移区域，则提示前往下一作业区域或忽略禁止作业区域强制执行作业任务。

进一步的，所述显示与处理设备引导飞行器前往目标作业区域的步骤，具体包括：

所述显示与处理设备生成避开禁飞区域的前往预设补给点的巡航航线；

植保作业中选择飞行至预设补给点完成补给后，显示与处理设备重新计算巡航航线引导飞行器至上一次中断地点继续植保作业；

所述飞行器完成当前作业区域的作业任务后，显示与处理设备生成巡航航线引导飞行器从当前位置前往下一作业区域。

由上述技术方案可知，本发明所述的一种航空植保作业导航系统及方法，综合组合导航与定位模块获取的位置信息和采集的气象信息对植保作业中雾滴漂移进行补偿，规划植保作业飞行路线，飞行器按照规划的飞行路线进行植保作业，可以提高植保药物和飞行器的利用率，降低因雾滴漂移引起的经济损失。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明的一种航空植保作业导航系统的结构示意图；

图2是本发明的一种航空植保作业导航系统中显示与处理设备的结构示意图；

图3是本发明的一种航空植保作业导航方法的流程图；

图4是本发明的另一种航空植保作业导航方法的流程图；

图5是图4中实现步骤S100的流程图；

图6是图3和图4中实现步骤S103的流程图；

图7是本发明实施例中导航系统第一种作业模式示意图；

图8是本发明实施例中导航系统第二种作业模式示意图；

图9是本发明实施例中导航系统第三种作业模式示意图；

图10是本发明实施例中导航系统提示转向显示示意图；

图11是本发明实施例中导航系统漂移补偿示意图；

图12是本发明实施例中导航系统禁止作业区域雾滴漂移示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

现在航空植保都采用低容量或超低容量喷洒，对作业范围内药液分布的均匀度要求很高。这样就要求飞行器严格按照根据其有效喷幅设定的作业间距进行喷洒作业。由于飞行器速度快，在空中作业情况复杂，如果单纯依靠飞行员的经验和技术现场作业几乎是不可能实现的。这样需要导航系统辅助飞行员完成航空植保作业任务。现有导航系统规划的植保作业线路适用于大规模集成化的农田，不适用于零散分布的农田，因此存在农药和飞行器的有效利用效率低的问题；由于农田的零散分布，在植保作业中还存在因药液的雾滴漂移和人为因素引起相邻农田的药害问题及与其他人的纠纷问题。为解决上述问题，本发明实施例提供一种航空植保作业导航系统及方法。

本发明实施例一提供一种航空植保作业导航系统，参见图1，一种航空植保作业导航系统包括：

显示与处理设备，用于接收气象信息数据和植保作业数据，并根据接收的气象信息数据和植保作业数据规划植保作业航线；

气象数据采集设备，用于实时采集作业时的气象信息数据并输出至显示与处理设备；

流量监测与喷洒控制设备，用于监测喷洒流量和管道压力并输出至显示与处理设备，也用于根据显示与处理设备输入喷洒流量控制喷洒流量阀；

所述显示与处理设备和所述气象数据采集设备相连接；

所述显示与处理设备和流量监测与喷洒控制设备相连接。

在具体实施时，显示与处理设备(以下简称终端)，可采用平板电脑或手机，自带电源，无需使用飞行器上的电源。

气象数据采集设备采集的气象数据包括：空气温湿度、风速风向和气压，可以通过以下方式获取：

手动设置气象数据，用户可在终端上手动设置气象数据点。每个数据点包括气象数据中的任意一种或数种，同时包括采样点的经纬度。用户可以设置多个采样点；

可在地面部署一个或多个气象监测设备采集空气温度、空气湿度、风速风向，每个气象设备都需要有定位模块和移动通信模块；地面气象站的信息通过移动通信模块直接发布到后台服务器，终端通过后台服务器获取来自地面气象站的数据；如果有多个地面气象站的数据，终端将会下载各个气象站的数据和位置，并通过终端自身位置进行插值，计算当前位置上的气象数据

可在飞行器上加装气象探头(如AIMMS-20)实时采集作业时的气象信息，如果飞行器上安装了气象探头，则以机载传感器数据为准；机载气象数据通过蓝牙通信单元或无线通信模块直接发送到终端。

可采用混合方式获取气象数据，但每种气象数据至少有一个。

所述系统还包括：与所述显示与处理设备相连的无线通信设备，用于在所述显示与处理设备和所述飞行器的机载设备之间交换数据。

在具体实施时，可以通过无线通信设备使终端和机载设备间交换数据，使显示与处理设备获取更加详细的飞行器的飞行信息数据，交换数据时，可以直接使用终端上的蓝牙通信单元进行通信，无需专用无线通信模块。

参见图2，所述显示与处理设备，包括：处理模块及与其相连的存储模块、显示模块、组合导航与定位模块、移动通信模块和电源模块；

所述存储模块，用于存储植保作业数据；

所述显示模块，用于显示航空植保作业的飞行器位置、轨迹、航线、作业区域和禁止作业区域；

所述处理模块，用于接收、处理和发送数据；

所述组合导航与定位模块，用于确定飞行器的位置和速度；

所述通信模块，用于连接地面气象设备的移动通信网络；

所述电源模块，用于为各模块提供电源。

在具体实施时，可以使用内置组合导航与定位模块定位，为提高定位精度也可使用外部高精度的GPS模块定位。内置移动通信模块可以连接后台服务器，进行数据交互。内置蓝牙模块可连接蓝牙设备。

所述所述流量监测与喷洒控制设备包括：控制器及与其相连的流量传感器和阀门；

所述流量传感器，用于实时检测喷洒管道内的流量和压力；

所述阀门，用于实时调节管道流量；

所述控制器，用于获取流量传感器采集到的数据，并根据目标流量和当前流量控制阀门。

在具体实施时，在导航系统中流量监测与喷洒控制器为选装件，如果没有该组件，可在终端上将喷洒控制设为手动，系统将会进行指令提升；如果有该组件，控制器同时连接喷洒泵，可以启动或停止泵上的动力。

所述系统还包括：与所述显示与处理设备相连的玻璃投影仪，用于将导航信息投影在飞行器前风挡玻璃上。

在具体实施时，用于将重要的导航信息投影在飞行器前风挡玻璃上，包括转向箭头、航线距离、地面速度、作业高度、禁止作业区域提示、航线完成时间提示等。使飞行员几乎不用改变眼睛焦距，即可方便的随时察看飞行参数，可视度也不会受到日光照射的影响。此设备通过蓝牙与终端连接，为选装器件，用以代替传统的导航光棒。

通过上述描述可知，本发明实施例一提供的一种航空植保作业导航系统，根据获取的气象信息数据和植保作业数据规划植保作业航线；按照规划的植保作业航线进行植保作业能够提高农药和飞行器的有效利用效率，辅助飞行员保质保量完成航空植保作业任务。

本发明实施例二提供一种航空植保作业导航方法，参见图3，所述方法包括如下步骤：

S101：显示与处理设备获取规划作业航线；

在本步骤中，通过后台服务器将作业区域、规划作业航线和禁止作业区域发送至显示与处理设备，并在显示与处理设备设置雾滴粒径、作业高度、喷洒幅宽、作业率、禁飞区避让距离和禁止药液漂移区避让距离。

S102：显示与处理设备接收气象数据采集设备实时采集的气象信息数据；

在本步骤中，在沿规划作业航线进行植保作业时，显示与处理设备接收气象信息数据，该气象信息数据主要包括：空气温湿度、风速风向和气压。

S103：显示与处理设备根据气象信息数据对规划作业航线进行漂移补偿并生成现场作业航线；

在本步骤中，显示与处理设备根据气象信息数据中的风速风向信息以及当前的位置信息，对作业区域和作业航线进行漂移补偿，并生成现场作业航线。

S104：显示与处理设备引导飞行器沿现场作业航线进行植保作业。

在本步骤中，在显示与处理设备上用箭头提示当前行进方向与第二导航线路之间的夹角，并用两个进度条显示当前位置与第二导航线路之间的距离。

从上述描述可知，本发明实施例二提供一种航空植保作业导航方法，通过组合导航与定位模块获取的位置信息和采集的气象信息对植保作业中雾滴漂移进行补偿，规划植保作业飞行路线，提供航空作业导航，为飞行员作业提供支持。生成巡航航线回避禁飞区，避免纠纷。飞行器按照规划的飞行路线进行植保作业，可以提高植保药物和飞行器的利用率，降低因雾滴漂移引起的经济损失。

本发明实施例三提供一种航空植保作业导航方法，参见图4，上述实施例步骤S101之前还具体包括如下步骤：

S100：显示与处理设备获取禁飞区信息和禁止作业区域信息，并根据接收的禁飞区信息和禁止作业区域信息引导飞行器前往目标作业区域；

上述步骤S100的一种具体实施方式。参见图5，上述步骤S100具体包括如下步骤：

S1001：所述显示与处理设备生成避开禁飞区域的前往预设补给点的巡航航线；

S1002：植保作业中选择飞行至预设补给点完成补给后，显示与处理设备重新计算巡航航线引导飞行器至上一次中断地点继续植保作业；

S1003：所述飞行器完成当前作业区域的作业任务后，显示与处理设备生成巡航航线引导飞行器从当前位置前往下一作业区域。

在本步骤中，飞行器沿临时巡航航线飞行时，即将到达目标作业航线时，结束当前临时巡航航线模式并切换到作业导航模式，即将到达是指按照当前速度10秒后到达目标作业航线或绝对距离小于100米。

在一种可选实施方式中，提供了上述步骤S103的一种具体实施方式。参见图6，上述步骤S103具体包括如下步骤：

S1031：显示与处理设备根据作业中的雾滴粒径参数、作业高度以及气象信息数据中的空气温湿度和风速风向实时计算雾滴下落过程中的漂移距离和漂移方向；

S1032：根据雾滴的漂移距离向漂移方向的反方向移动规划作业航线进行雾滴漂移补偿；

S1033：进行雾滴漂移补偿后的植保作业航线为现场作业航线。

为更近一步的对本发明的方法进行详细说明，本法明提供一种航空植保作业导航方法的具体应用实例，具体内容如下：

在使用前有以下准备工作需要完成：

1、下载作业航线。使用前可通过网络将作业区域、作业航线和禁止作业区域下载到终端。其中：

(1)作业区域是一系列多边形，每个作业区域包括一组作业航线。

(2)作业航线是一系列多段线。

(3)禁止作业区域包括禁飞区和禁止药液漂移区，均为多边形。

a.禁飞区表示禁止飞机在上空经过

b.禁止药液漂移区表示禁止药液落入此区域。

c.禁飞区和禁止药液漂移区可以重叠。

d.禁止作业区域与作业区域不得重叠，且应保证安全距离。

2、配置系统参数。在终端上设置雾滴粒径、作业高度、喷洒幅宽、作业率、禁飞区避让距离和禁止药液漂移区避让距离。其中

(1)雾滴粒径用于漂移补偿，需要中值粒径和边界粒径。其中：

a.中值粒径一般采用数量中值粒径。

b.边界粒径一般采用DV.9作为上限，DV.1作为下限。

c.相关参数定义如ASAE标准所述。

d.禁飞区避让距离指允许飞行器靠近禁飞区的最小距离，用于生成巡航航线。

e.禁止药液漂移区避让距离指边界粒径雾滴落下作业高度时距离禁止药液漂移区的最小距离。

(2)作业高度用于计算漂移补偿。

a.如果装有机载作业高度传感器，以传感器数据为准。

b.如果没有机载作业高度传感器，可以：

设定GPS高度与补给点高度之差为作业高度，此方法不适用于山区作业；

设定固定作业高度。

(3)喷洒幅宽用于估算作业面积和控制喷洒流量。飞行器为单个喷幅的喷洒幅宽。

(4)作业率为单位面积上的施药量，如升/公顷、升/亩。用于根据飞行速度和喷洒幅宽控制喷洒流量。

3、在终端上设定是否忽略部分禁飞区或禁止药液漂移区。此设计是为了在无法回避禁止作业区域和一些紧迫的植保作业任务中做一个折衷。

4、在终端上设置作业顺序模式，可选择以下方式：

(1)就近作业模式，参见图7，包括以下步骤：

a.从最近的作业区域开始，完成一个作业区域的全部作业航线后导航前往下一个最近的区域，直至完成全部作业区域。

b.此模式不支持跨区作业。

c.最近的区域指巡航航线最短的区域。

(2)自由作业模式，参见图8，包括以下步骤：

a.根据当前位置每次导航前往最近的作业航线，直至完成全部作业航线。

b.此模式可以实现跨区域作业。

c.最近的作业航线指巡航航线最短的作业航线，而不是绝对距离最短的作业航线。

(3)路径作业模式，参见图9，包括以下步骤：

a.可在终端上直接绘制一条或多条有方向的作业路径。

b.多条作业路径默认按绘制顺序为作业顺序，可以手动调整顺序。

c.选取作业区域到路径的最近点作为参考点，按路径方向经过顺序确定作业区域顺序。

d.完成一个作业区后再进行下一区域的作业，不可跨区作业。

5、生成巡航航线。跨区飞行需要生成巡航航线，确保避开禁飞区。

(1)在就近作业模式与路径作业模式中，从已完成的作业区域前往下一作业区域需要生成巡航路线。

(2)在自由作业模式中跨区作业也需要生成巡航路线。

(3)巡航航线包括固定巡航航线和临时巡航航线。

A.固定巡航航线在起飞前生成

a.在就近作业模式与路径作业模式中在连接各个作业区域；

b.在自由作业模式中连接各个跨区航线。

c.固定巡航航线主要用于显示，让驾驶员了解作业任务的大体飞行距离。

B.临时巡航航线在作业过程中动态产生，主要包括五种情况。

a.从起点到第一个作业航线。

b.续航时从补给点(加油点/加药点)到续航点。

c.需要中途加油或加药时，从续航点返回补给点。

d.在就近作业模式与路径作业模式中，在完成一个作业区域后根据实际位置生成前往下一作业航线的临时巡航航线。代替之前的固定巡航航线；

e.在自由作业模式中，每次跨区作业都生成临时巡航航线，代替之前的固定巡航航线。

(4)按以下步骤生成巡航航线：

a.生成一条连接起点S和终点E的直线L。

b.如果L命中禁飞区A_i～A_j，将A_i～A_j膨胀一个禁飞区避让距离D，获取B_i～B_j；

c.合并B_i～B_j中重叠部分，得到B^* _m～B^* _n；

d.在L中减去B^* _m～B^* _n得到L_x～L_y；

e.用L分割B^* _m～B^* _n轮廓，取各个轮廓中较短的一条得到L_m～L_n；

f.依次连接L_x～L_y与L_m～L_n，得到巡航航线L^*。

6、设定补给点。

(1)补给点包括加油点和加药点；

(2)加油点和加药点可以重合；

(3)如果未设定补给点，则采用自动补给点设置。即在开始作业后以最近一个速度小于5kmh超过5分钟的地点为补给点，加油点和加药点位置相同。

完成准备工作之后，在终端上选择开始作业，启动导航功能。导航系统将完成如下工作：

1、初始化全球定位系统。

(1)在开始作业前应先行将系统切换至导航模式，确保终端成功定位。

(2)在导航模式下系统会进行搜星，当GPS星数大于4后，系统显示定位成功，用户可以开始作业；

(3)如果用户没有配置补给点，希望采用自动补给点，应确保成功定位五分钟再开始作业；

(4)在没有移动网络的区域执行任务时可能需要10～15分钟才能成功定位。

2、导航前往最近的航线。

(1)如果按照当前200米内没有作业航线，导航系统生成临时巡航航线前往最近的作业航线起点。

(2)航线距离与方向导航。无论作业航线还是巡航航线，系统通过以下方式引导飞行员准确执行。

A.在终端上用箭头提示当前行进方向与航线夹角，参见图10。

a.按逆时针计算夹角角度；

b.大于5度小于等于90度使用图9-1

c.大于90度小于等于180度使用图9-2

d.大于180度小于等于270度使用图9-5

e.大于270度小于355度使用图9-4

f.大于等于-5度小于等于5度使用图9-3

B.在终端上用两个进度条显示当前位置与航线距离。

a.按航线在当前行进方向左右侧进行区分；

b.如果航线在当前行进方向左侧使用左侧进度条；

c.如果航线在当前行进方向右侧使用右侧进度条；

d.进度条又称导航条，按当前点到航线的距离点亮，共5格，默认每格代表20米，可单独配置每格代表的距离。

(3)禁飞区预警。在飞行时终端会进行禁飞区预警。当飞行器靠近禁飞区或可能靠近禁飞区时系统会进行预警，提示距离和时间。

A.根据当前飞行器的地面速度、计算延当前方向进入禁飞区的时间，如果时间少于预设的时间(一般是10秒)，终端会显示预警信息提示到达禁飞区的秒数。

B.如果飞行器距离禁飞区距离少于1个禁飞区避让距离，终端会显示预警信息提示距离禁飞区的米数。

C.可能同时提示到达禁飞区的秒数和距离禁飞区的米数。

D.如果装有玻璃投影仪，系统会将提示信息同步发送到投影仪。

(4)在进行巡航航线时，如果即将到达目标作业航线时，终端会切换到作业导航模式，结束当前巡航航线。即将到达目标的标准是按当前速度10秒后到达，或绝对距离小于100米。

(5)在作业模式中，如系统会根据当前位置的风速风向对作业区域和作业航线进行漂移补偿。

A.根据中值粒径、作业高度、风速风向计算雾滴漂移距离d₀，将作业区域A₀整体偏移-d₀获取补偿后的作业区域A₁，航线L₁～L_n也做相应偏移，确保大多数雾滴可以落入作业区域A₁。参见图11。

B.有时受风速风向影响，雾滴会飘入禁止作业区域。系统还要对禁止作业区域进行计算分析，确保药液不会落入，参见图12。

a.计算粒径为DV.1雾滴漂移距离d₁，将禁止作业区域B₀整体偏移-d₁获取补偿后的禁止作业区域B₁，将B₁膨胀一个禁止药液漂移区避让距离得到B`₁。

b.计算粒径为DV.9雾滴漂移距离d₂，将禁止作业区域B₀整体偏移-d₂获取补偿后的禁止作业区域B₂，将B₂膨胀一个禁止药液漂移区避让距离得到B`₂。

C.从A₁中减去B`<sub>1</sub>和B`₂获得A₂,以为A₂实际作业区域。同时暂时移除相应作业航线。

D.如果补偿后的作业航线命中禁飞区，在此轮暂时移除该航线。

E.每次完成一条作业航线后重新计算。

F.漂移补偿依据自有风洞实验数据、CDI的AGDisp和USDA的DriftSim模型进行计算。

(6)在作业导航模式中，系统会进行作业提示。

A.作业提示包括开始作业提示和停止作业提示。

B.如果飞行器在作业区外，根据飞行器位置和地面速度，可以计算出延当前方向到达作业区域边界的时间和距离，终端会在屏幕将时间距离显示出来，如果时间少于预设时间(一般是3秒)，就会提示开始作业。

C.如果飞行器在作业区外，根据飞行器位置和地面速度，可以计算出延当前方向到达作业区域边界的时间和距离，终端会在屏幕将时间距离显示出来，如果时间少于预设时间(一般是3秒)，就会提示停止作业。

D.如果装有流量监测与喷洒控制器，系统会自动下传开始作业或停止作业的指令。

E.如果装有玻璃投影仪，系统会将提示信息同步发送到投影仪。

(7)转场。作业过程中可能需要在各个作业区域和补给点之间转场，转场遵循以下原则：

A.完成全部一个作业区域内所有可作业航线后，完成当前作业区域，提示前往下一区域。

B.用户可以手动选择前往下一区域。

C.根据实际作业情况，用户可以在作业中选择返回加油点或加药点。完成补给之后，系统会自动引导飞机前往上次终端地点继续作业。

D.每次转场系统会生成临时巡航路线，辅助飞行员了解位置信息，确保不会误入禁飞区。

E.作业补完。由于气象和人为因素，在一些作业区域内会有部分作业航线没有完成。如果转场路线上有未完成但可作业的航线，系统会进行提示是否就近完成作业航线。

a.在到达该区域前一段时间(一般是10秒)，系统会提示作业补完。如果离开此区域前用户未做选择，就不中断转场，忽略本次作业补完。

b.用户可在系统内设置作业补完提示为：自动执行、自动忽略、手动选择。

c.此处作业航线和作业区域都是经漂移补偿之后的作业航线或作业区域。

作业数据分析。系统提供数据分析功能，用户可以在终端上查看作业量统计和作业信息。

1、统计项目包括累计参数和平均参数。

(1)累计参数包括：飞行航时、飞行里程、作业航时、作业里程、作业面积、架次等；

(2)平均参数包括：巡航速度、作业速度、单位时间作业面积、架次航时、架次里程等。

2、统计方法包括按架次统计、按小时统计、按天统计；

3、同时提供地图显示和作业回放，用户可以在终端上查看飞行轨迹和作业信息；

4、统计信息和作业信息可以导出为通用图表、页面，在其它计算机中查看。

从上述描述可知，本具体应用实例实现的有益效果如下：

1、通过组合导航与定位模块获取的位置信息和采集的气象信息对植保作业中雾滴漂移进行补偿，规划植保作业飞行路线，提供航空作业导航，为飞行员作业提供支持。

2、采集气象信息，结合雾滴粒径对药液漂移进行补偿，生成植保作业航线，飞行器按照规划的飞行路线进行植保作业，可以提高植保药物和飞行器的利用率，降低因雾滴漂移引起的经济损失。

3、生成巡航航线回避禁飞区，避免纠纷。

以上实施例仅用于说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (6)

1.一种应用航空植保作业导航系统的方法，其特征在于，航空植保作业导航系统，包括：显示与处理设备，用于接收气象信息数据和植保作业数据，并根据接收的气象信息数据和植保作业数据规划植保作业航线；气象数据采集设备，用于实时采集作业时的气象信息数据并输出至显示与处理设备；流量监测与喷洒控制设备，用于监测喷洒流量和管道压力并输出至显示与处理设备，也用于根据显示与处理设备输入喷洒流量控制喷洒流量阀；所述显示与处理设备和所述气象数据采集设备相连接；所述显示与处理设备和流量监测与喷洒控制设备相连接；所述流量监测与喷洒控制设备包括：控制器及与其相连的流量传感器和阀门；所述流量传感器，用于实时检测喷洒管道内的流量和压力；所述阀门，用于实时调节管道流量；所述控制器，用于获取流量传感器采集到的数据，并根据目标流量和当前流量控制阀门；所述方法包括如下步骤：

显示与处理设备获取规划作业航线；

显示与处理设备接收气象数据采集设备实时采集的气象信息数据；

显示与处理设备根据气象信息数据对规划作业航线进行漂移补偿并生成现场作业航线；

显示与处理设备引导飞行器沿现场作业航线进行植保作业；

所述显示与处理设备根据气象信息数据对规划作业航线进行漂移补偿并生成现场作业航线的步骤，具体包括：

显示与处理设备根据作业中的雾滴粒径参数、作业高度以及气象信息数据中的空气温湿度和风速风向实时计算雾滴下落过程中的漂移距离和漂移方向；

根据雾滴的漂移距离向漂移方向的反方向移动规划作业航线进行雾滴漂移补偿；

进行雾滴漂移补偿后的植保作业航线为现场作业航线；

所述现场作业航线在禁飞区域内，则移除该航线；

对所述现场作业航线进行漂移预测，若雾滴蒸发前会漂移到禁止药液漂移区域，则移除该航线；

完成作业区域的作业航线后，重新计算被移除的现场作业航线，若移除的现场作业航线仍在禁飞区域或药液仍会漂移到禁止药液漂移区域，则提示前往下一作业区域或忽略禁止作业区域强制执行作业任务。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述航空植保作业导航系统还包括：与所述显示与处理设备相连的无线通信设备，用于在所述显示与处理设备和飞行器的机载设备之间交换数据。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述显示与处理设备，包括：

处理模块及与其相连的存储模块、显示模块、组合导航与定位模块、移动通信模块和电源模块；

所述存储模块，用于存储植保作业数据；

所述显示模块，用于显示航空植保作业的飞行器位置、轨迹、航线、作业区域和禁止作业区域；

所述处理模块，用于接收、处理和发送数据；

所述组合导航与定位模块，用于确定飞行器的位置和速度；

所述通信模块，用于连接地面气象设备的移动通信网络；

所述电源模块，用于为各模块提供电源。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述航空植保作业导航系统还包括：与所述显示与处理设备相连的玻璃投影仪，用于将导航信息投影在飞行器前风挡玻璃上。

5.根据权利要求1-4任一所述的方法，其特征在于，所述显示与处理设备获取规划作业航线的步骤，之前还包括：

显示与处理设备获取禁飞区信息和禁止作业区域信息，并根据接收的禁飞区信息和禁止作业区域信息引导飞行器前往目标作业区域。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述显示与处理设备引导飞行器前往目标作业区域的步骤，具体包括：

所述显示与处理设备生成避开禁飞区域的前往预设补给点的巡航航线；

植保作业中选择飞行至预设补给点完成补给后，显示与处理设备重新计算巡航航线引导飞行器至上一次中断地点继续植保作业；

所述飞行器完成当前作业区域的作业任务后，显示与处理设备生成巡航航线引导飞行器从当前位置前往下一作业区域。