CN108475069B - 农业无人飞行器的控制方法、飞行控制器及农业无人机 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供一种农业无人飞行器的控制方法、飞行控制器及农业无人机，该方法包括：获取农业无人飞行器的质量，农业无人飞行器的质量包括农业无人飞行器机身的质量和载荷的质量；根据农业无人飞行器的质量，调整农业无人飞行器的飞行参数；根据飞行参数，控制农业无人飞行器飞行。本发明实施例通过获取农业无人飞行器的质量，根据农业无人飞行器的质量调整其飞行参数，并根据其飞行参数来控制农业无人飞行器飞行，由于农业无人飞行器载荷的质量实时变化，使得农业无人飞行器的质量实时变化，从而可以根据农业无人飞行器不断变化的质量来实时调整其飞行参数，保证其能够平稳飞行，使其装载的农药、种子或水等能够均匀喷洒。

Description

农业无人飞行器的控制方法、飞行控制器及农业无人机

技术领域

本发明实施例涉及无人机领域，尤其涉及一种农业无人飞行器的控制方法、飞行控制器及农业无人机。

背景技术

农业无人飞行器需要完成农林植物保护作业，因此对农业无人飞行器的要求更高，例如控制农药的喷洒流量、控制农业无人飞行器沿着航线飞行、控制喷头喷洒农药的方向等。

在农业无人飞行器作业过程中，其装载的农药、种子或水等随作业时间不断减少，即农业无人飞行器的载荷质量不断变化，但是目前对于农业无人飞行器的控制方式还是按照载荷固定的控制策略进行控制，导致农业无人飞行器在作业过程中的飞行稳定性较差。

发明内容

本发明实施例提供一种农业无人飞行器的控制方法、飞行控制器及农业无人机，以提高农业无人飞行器在飞行时的稳定性。

本发明实施例的一个方面是提供一种农业无人飞行器的控制方法，包括：

获取农业无人飞行器的质量，所述农业无人飞行器的质量包括所述农业无人飞行器机身的质量和载荷的质量；

根据所述农业无人飞行器的质量，调整所述农业无人飞行器的飞行参数；

根据所述飞行参数，控制所述农业无人飞行器飞行。

本发明实施例的另一个方面是提供一种飞行控制器，包括：一个或多个处理器，单独或协同工作，所述处理器用于：

获取农业无人飞行器的质量，所述农业无人飞行器的质量包括所述农业无人飞行器机身的质量和载荷的质量；

根据所述农业无人飞行器的质量，调整所述农业无人飞行器的飞行参数；

根据所述飞行参数，控制所述农业无人飞行器飞行。

本发明实施例的另一个方面是提供一种农业无人飞行器，包括：

机身；

动力系统，安装在所述机身，用于提供飞行动力；

以及所述的飞行控制器。

本实施例提供的农业无人飞行器的控制方法、飞行控制器及农业无人机，通过获取农业无人飞行器的质量，根据农业无人飞行器的质量调整其飞行参数，并根据其飞行参数来控制农业无人飞行器飞行，由于农业无人飞行器载荷的质量实时变化，使得农业无人飞行器的质量实时变化，从而可以根据农业无人飞行器不断变化的质量来实时调整其飞行参数，并实时控制农业无人飞行器飞行，保证其能够平稳飞行，使其装载的农药、种子或水等能够均匀喷洒。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的农业无人飞行器的控制方法的流程图；

图2为本发明实施例提供的农业无人飞行器受力的示意图；

图3为本发明实施例提供的另一种农业无人飞行器受力的示意图；

图4为本发明实施例提供的农业无人飞行器飞行航线的示意图；

图5为本发明另一实施例提供的农业无人飞行器的控制方法的流程图；

图6为本发明另一实施例提供的农业无人飞行器的控制方法的流程图；

图7为本发明实施例提供的飞行控制器的结构图；

图8为本发明实施例提供的无人飞行器的结构图。

附图标记：

20-农业无人飞行器的机身 21-螺旋桨

22-机体坐标系X轴的正方向 41-航线 100-无人飞行器

107-电机 106-螺旋桨 117-电子调速器

118-飞行控制器 108-传感系统 110-通信系统

102-支撑设备 104-拍摄设备 112-地面站

114-天线 116-电磁波

70-飞行控制器 71-处理器 72-惯性测量单元IMU

具体实施方式

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地描述，显然，所描述的实施例仅仅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做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。

需要说明的是，当组件被称为“固定于”另一个组件，它可以直接在另一个组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中组件。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

下面结合附图，对本发明的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

本发明实施例提供一种农业无人飞行器的控制方法。图1为本发明实施例提供的农业无人飞行器的控制方法的流程图。如图1所示，本实施例中的方法，可以包括：

步骤S101、获取农业无人飞行器的质量，所述农业无人飞行器的质量包括所述农业无人飞行器机身的质量和载荷的质量。

本实施例的执行主体可以是无人飞行器的飞行控制器，也可以是其他通用或者专用的处理器，在本实施例中以飞行控制器来作示意性说明。在农业无人飞行器作业过程中，其装载的农药、种子、水等随作业时间不断减少，即农业无人飞行器的载荷质量不断变化，使得农业无人飞行器的质量不断变化，该农业无人飞行器的质量包括农业无人飞行器机身的质量和载荷的质量。

如图2所示，20表示农业无人飞行器的机身，21表示农业无人飞行器的螺旋桨，农业无人飞行器的电机带动螺旋桨转动，螺旋桨在转动时产生拉力F，随着螺旋桨转速不断加快，螺旋桨产生的拉力F不断增大，当螺旋桨产生的拉力F和农业无人飞行器的重力G平衡时，农业无人飞行器悬浮在空中。由于农业无人飞行器的重力G等于农业无人飞行器的质量m和重力加速度g的乘积，所以当农业无人飞行器在悬浮状态下，根据螺旋桨产生的拉力F和农业无人飞行器的重力G，可以计算出农业无人飞行器的质量m。

但是，通常情况下，农业无人飞行器是运动的，例如向前运动、向右转、向左转等，从而使得农业无人飞行器的姿态角发生变化，下面介绍另一种可以确定出农业无人飞行器的质量的实现方式：获取所述农业无人飞行器的螺旋桨产生的拉力和所述农业无人飞行器的姿态角；根据所述农业无人飞行器的螺旋桨产生的拉力和所述农业无人飞行器的姿态角，确定所述农业无人飞行器的质量。

飞行控制器包括惯性测量单元(Inertial Measurement Unit，简称IMU)，惯性测量单元一般包括陀螺仪和加速度计。所述惯性测量单元用于检测所述农业无人飞行器的俯仰角、横滚角、偏航角和加速度等。根据所述农业无人飞行器的螺旋桨产生的拉力和所述农业无人飞行器的姿态角，确定所述农业无人飞行器的质量时，可具体根据所述农业无人飞行器的螺旋桨产生的拉力和惯性测量单元IMU检测的所述农业无人飞行器的当前姿态角，确定所述拉力在垂直方向上的分力；根据所述拉力在垂直方向上的分力以及重力加速度，确定所述农业无人飞行器的当前质量。

如图3所示，箭头22指向的方向是农业无人飞行器的机体坐标系X轴的正方向，即从农业无人飞行器的中心指向机头的方向，机体坐标系的X轴与水平方向的夹角为农业无人飞行器的俯仰角θ，F为螺旋桨在转动时产生的拉力，F在垂直方向上的分力是F1，在水平方向上的分力是F2，F1等于F乘以θ角的余弦，F2等于F乘以θ角的正弦。根据F在垂直方向上的分力F1和重力加速度，确定所述农业无人飞行器的当前质量包括如下几种可能的情况：

一种可能的情况是：农业无人飞行器在垂直方向上没有加速度，例如农业无人飞行器在垂直方向上没有垂直向上的加速度，也没有垂直向下的加速度，此时，螺旋桨产生的拉力F在垂直方向上的分力F1与农业无人飞行器的重力G相平衡，其中，G等于农业无人飞行器的当前质量m和当前的重力加速度g的乘积，此时，根据F1和G大小相等即可确定出农业无人飞行器的当前质量m。

另一种可能的情况是：农业无人飞行器存在垂直向上的加速度，或者农业无人飞行器存在垂直向下的加速度，由于IMU包含有三个单轴的加速度计和三个单轴的陀螺仪，通过三个单轴的加速度计可以至少检测出农业无人飞行器在垂直方向上的加速度，例如垂直向上的加速度或垂直向下的加速度，当农业无人飞行器存在垂直向上的加速度时，说明F在垂直方向上的分力F1大于农业无人飞行器的重力G，F1抵消掉G剩余的部分使得农业无人飞行器产生垂直向上的加速度，此时，根据F1、G、农业无人飞行在垂直向上的加速度，也可以计算出农业无人飞行器的当前质量m。当农业无人飞行器存在垂直向下的加速度时，说明F在垂直方向上的分力F1小于农业无人飞行器的重力G，G抵消掉F1剩余的部分使得农业无人飞行器产生垂直向下的加速度，此时，根据F1、G、农业无人飞行在垂直向下的加速度，也可以计算出农业无人飞行器的当前质量m。

步骤S102、根据所述农业无人飞行器的质量，调整所述农业无人飞行器的飞行参数。

由于农业无人飞行器的质量是随时变化的，为了保证农业无人飞行器能够平稳飞行，需要根据农业无人飞行器的质量，来调整农业无人飞行器的飞行参数，所述农业无人飞行器的飞行参数包括如下至少一种：所述农业无人飞行器的姿态角、加速距离、减速距离、水平方向的加速度、垂直方向的加速度。下面以减速距离为例介绍：如果不根据农业无人飞行器的质量，来调整农业无人飞行器的减速距离会产生的现象。

如图4所示，通常情况下，农业无人飞行器是按照预设的航线41飞行的，例如，农业无人飞行器从A点飞行到B点，从B点飞行到C点，再从C点飞行到D点，以此类推。假设A点是农业无人飞行器开始作业的起始点，即农业无人飞行器在A点处于满载状态，在飞行过程中其装载的农药、种子或水等随作业时间不断减少，从而使得农业无人飞行器的质量不断减少。由于在预设航线的拐角位置如B点、C点、D点等，农业无人飞行器需要调整其飞行方向，所以农业无人飞行器在到达拐角位置之前要减速，例如农业无人飞行器从E点开始减速到达B点，从E点到B点的距离为减速距离，假设农业无人飞行器满载状态下的减速距离为2米，由于农业无人飞行器的减速距离会随着其质量的减少而减小，如果不调整农业无人飞行器的减速距离，则农业无人飞行器将按照满载状态下的减速距离例如2米来飞行，导致农业无人飞行器从E点开始减速还没到达B点就可能中途停止了，此时，农业无人飞行器根据预设的航线和机身当前的位置确定其还未到达B点，然后从中途停下的位置继续向B点飞行，从而导致农业无人飞行器不能较为平稳的飞行，其装载的农药、种子或水等不能均匀的喷洒。

因此，需要根据农业无人飞行器的质量，来调整农业无人飞行器的减速距离，具体如何调整，本实施例提供了一种可行的实现方式：根据所述农业无人飞行器的当前质量和姿态角，计算所述农业无人飞行器的当前减速距离；比较所述当前减速距离和初始减速距离，所述初始减速距离是所述农业无人飞行器满载状态下预设的减速距离；若所述当前减速距离和所述初始减速距离不相等，则调整所述农业无人飞行器的姿态角，以使所述当前减速距离和所述初始减速距离相等。

例如，在E点，根据螺旋桨的拉力和农业无人飞行器的俯仰角计算出螺旋桨的拉力在水平方向上的分力，进一步根据螺旋桨的拉力在水平方向上的分力和农业无人飞行器的当前质量计算出农业无人飞行器在水平方向上的加速度，从而根据农业无人飞行器在水平方向上的加速度，计算农业无人飞行器的当前减速距离S'。比较当前减速距离S'和农业无人飞行器满载状态下预设的减速距离，在本实施例中，将该预设的减速距离记为初始减速距离S，如果S'和S不相等，表示农业无人飞行器从E点开始减速还没到达B点就可能中途停止了，此时，调整农业无人飞行器的姿态角，以使所述当前减速距离和所述初始减速距离相等，具体的，调整所述农业无人飞行器的姿态角；根据调整后的所述农业无人飞行器的姿态角，计算所述农业无人飞行器在水平方向的加速度；根据所述农业无人飞行器在水平方向的加速度，计算所述当前减速距离；若所述当前减速距离和所述初始减速距离不相等，则继续调整所述农业无人飞行器的姿态角，以使所述当前减速距离和所述初始减速距离相等。

例如，在如图4所示的E点调整农业无人飞行器的俯仰角，根据调整后的所述农业无人飞行器的俯仰角，计算所述农业无人飞行器在水平方向的加速度，根据所述农业无人飞行器在水平方向的加速度，再次计算农业无人飞行器的当前减速距离，如果再次计算出的当前减速距离与初始减速距离S还是不相等，则继续调整所述农业无人飞行器的俯仰角，直到农业无人飞行器的当前减速距离和初始减速距离S相等。其中，根据调整后的所述农业无人飞行器的俯仰角，计算所述农业无人飞行器在水平方向的加速度时，具体可以先根据调整后的所述农业无人飞行器的姿态角，确定螺旋桨的拉力在水平方向上的分力；再根据该拉力在水平方向上的分力和所述农业无人飞行器的当前质量，计算所述农业无人飞行器在水平方向的加速度。

另外，需要说明的是：农业无人飞行器的质量是实时在变化的，每一时刻农业无人飞行器的减速距离都可能和初始减速距离不同，因此，需要实时的调整农业无人飞行器的姿态角例如俯仰角，也就是说如图4所示，农业无人飞行器从E点开始减速到B点的过程中，其俯仰角是实时变化的，这样可以保证农业无人飞行器从E点平滑过渡到B点，而不会出现中途停顿。

此外，本实施例不局限于根据所述农业无人飞行器的质量，调整所述农业无人飞行器的减速距离、农业无人飞行器的姿态角、水平方向的加速度，还可以根据所述农业无人飞行器的质量，调整所述农业无人飞行器的其他飞行参数，例如加速距离、垂直方向的加速度，具体过程此处不再赘述。

步骤S103、根据所述飞行参数，控制所述农业无人飞行器飞行。

具体的，根据所述农业无人飞行器在水平方向的加速度，控制所述农业无人飞行器的飞行速度。

根据上述步骤可知，农业无人飞行器从开始减速，其姿态角例如俯仰角是实时变化的，因此，农业无人飞行器在水平方向的加速度也是不断变化的，因此，飞行控制器需要根据农业无人飞行器在水平方向的加速度，实时控制农业无人飞行器的飞行速度，保证农业无人飞行器平稳飞行。

本实施例通过获取农业无人飞行器的质量，根据农业无人飞行器的质量调整其飞行参数，并根据其飞行参数来控制农业无人飞行器飞行，由于农业无人飞行器载荷的质量实时变化，使得农业无人飞行器的质量实时变化，从而可以根据农业无人飞行器不断变化的质量来实时调整其飞行参数，并实时控制农业无人飞行器飞行，保证其能够平稳飞行，使其装载的农药、种子或水等能够均匀喷洒。

本发明实施例提供一种农业无人飞行器的控制方法。图5为本发明另一实施例提供的农业无人飞行器的控制方法的流程图。在上述实施例的基础上，获取所述农业无人飞行器的螺旋桨产生的拉力的方法具体包括：

步骤S501、获取所述农业无人飞行器的电机的转速和输出功率。

例如，飞行控制器通过电子调速器获取电机的电参数例如电机的转速和输出功率等。

步骤S502、根据所述农业无人飞行器的电机的转速、输出功率以及气压计检测的所述农业无人飞行器距离海平面的高度，计算所述农业无人飞行器的螺旋桨产生的拉力。

具体的，根据所述农业无人飞行器的电机的转速和输出功率，确定所述农业无人飞行器的螺旋桨的转速；根据所述农业无人飞行器距离海平面的高度，计算所述农业无人飞行器所处位置的大气压力；根据所述农业无人飞行器的螺旋桨的物理参数、所述螺旋桨的转速和所述大气压力，计算所述农业无人飞行器的螺旋桨产生的拉力。

飞行控制器根据步骤S501中的电机的转速和输出功率确定出螺旋桨的转速。此外，农业无人飞行器上还设置有气压计，该气压计可以检测出农业无人飞行器距离海平面的高度；根据农业无人飞行器距离海平面的高度，还可以计算出农业无人飞行器当前所处位置的空气密度；根据农业无人飞行器距离海平面的高度和农业无人飞行器当前所处位置的空气密度可计算出农业无人飞行器所处位置的大气压力。进一步根据农业无人飞行器的螺旋桨的物理参数例如直径、螺距、浆宽度等，以及螺旋桨的转速和大气压力，即可计算出农业无人飞行器的螺旋桨产生的拉力，具体的，螺旋桨产生的拉力等于螺旋桨的直径、螺距、浆宽度、螺旋桨的转速平方、大气压力、系数的乘积。

本发明实施例提供一种农业无人飞行器的控制方法。图6为本发明另一实施例提供的农业无人飞行器的控制方法的流程图。如图6所示，本实施例中的方法，可以包括：

步骤S601、获取农业无人飞行器的质量，所述农业无人飞行器的质量包括所述农业无人飞行器机身的质量和载荷的质量。

具体的，根据所述农业无人飞行器的螺旋桨产生的拉力和所述农业无人飞行器的姿态角，确定所述农业无人飞行器的质量。

根据所述农业无人飞行器的螺旋桨产生的拉力和所述农业无人飞行器的姿态角，确定所述农业无人飞行器的质量时，可具体根据所述农业无人飞行器的螺旋桨产生的拉力和惯性测量单元IMU检测的所述农业无人飞行器的当前姿态角，确定所述拉力在垂直方向上的分力；根据所述拉力在垂直方向上的分力以及重力加速度，确定所述农业无人飞行器的当前质量。例如按照如图2或3所示的方法计算农业无人飞行器的当前质量m，具体过程此处不再赘述。

步骤S602、根据所述农业无人飞行器的质量，调整所述农业无人飞行器的飞行参数。

步骤S602与步骤S102一致，具体过程此处不再赘述。

步骤S603、根据所述飞行参数，控制所述农业无人飞行器飞行。

步骤S603与步骤S103一致，具体过程此处不再赘述。

步骤S604、根据所述农业无人飞行器的质量以及所述机身的质量，计算所述农业无人飞行器的载荷的质量。

根据步骤S101提供的几种方法计算出农业无人飞行器的质量后，在本实施例中还可以进一步的根据农业无人飞行器的质量以及机身的质量，计算所述农业无人飞行器的载荷的质量。例如，机身的质量固定为M，农业无人飞行器的当前质量为m，当前质量m减去机身的质量M即可得到当前的载荷质量，从而可以得出实时的载荷质量。

本实施例通过农业无人飞行器的螺旋桨产生的拉力和农业无人飞行器的姿态角，确定农业无人飞行器的质量，农业无人飞行器的质量包括农业无人飞行器机身的质量和载荷的质量，进一步根据农业无人飞行器的质量以及机身的质量，可以计算农业无人飞行器的载荷的质量，而现有技术利用液位计、应变片传感器、弹簧称重器等测量载荷的质量，若农业无人飞行器飞行时不稳，则会导致液位计测量到的液体的高度有误，应变片传感器和弹簧称重器的测量结果会受到农业无人飞行器在运动中的加速度的影响，因此，相比于现有技术，本实施例提供的载荷质量的测量方法较为精确。

本发明实施例提供一种飞行控制器。图7为本发明实施例提供的飞行控制器的结构图，如图7所示，飞行控制器70包括一个或多个处理器71，一个或多个处理器独或协同工作，处理器71用于获取农业无人飞行器的质量，所述农业无人飞行器的质量包括所述农业无人飞行器机身的质量和载荷的质量；根据所述农业无人飞行器的质量，调整所述农业无人飞行器的飞行参数；根据所述飞行参数，控制所述农业无人飞行器飞行。

其中，处理器71获取农业无人飞行器的质量时，具体用于：获取所述农业无人飞行器的螺旋桨产生的拉力和所述农业无人飞行器的姿态角；根据所述农业无人飞行器的螺旋桨产生的拉力和所述农业无人飞行器的姿态角，确定所述农业无人飞行器的质量。

另外，飞行控制器70还包括惯性测量单元IMU 72，惯性测量单元IMU 72和处理器71通讯连接，用于检测所述农业无人飞行器的当前姿态角；处理器71根据所述农业无人飞行器的螺旋桨产生的拉力和所述农业无人飞行器的姿态角，确定所述农业无人飞行器的质量时，具体用于：根据所述农业无人飞行器的螺旋桨产生的拉力和惯性测量单元IMU 72检测的所述农业无人飞行器的当前姿态角，确定所述拉力在垂直方向上的分力；根据所述拉力在垂直方向上的分力以及重力加速度，确定所述农业无人飞行器的当前质量。

可选的，所述农业无人飞行器的飞行参数包括如下至少一种：所述农业无人飞行器的姿态角、减速距离、水平方向的加速度、垂直方向的加速度。

处理器71根据所述农业无人飞行器的质量，调整所述农业无人飞行器的飞行参数时，具体用于：根据所述农业无人飞行器的当前质量和姿态角，计算所述农业无人飞行器的当前减速距离；比较所述当前减速距离和初始减速距离，所述初始减速距离是所述农业无人飞行器作业之前承载有载荷的减速距离；若所述当前减速距离和所述初始减速距离不相等，则调整所述农业无人飞行器的姿态角，以使所述当前减速距离和所述初始减速距离相等。处理器71调整所述农业无人飞行器的姿态角，以使所述当前减速距离和所述初始减速距离相等时，具体用于：调整所述农业无人飞行器的姿态角；根据调整后的所述农业无人飞行器的姿态角，计算所述农业无人飞行器在水平方向的加速度；根据所述农业无人飞行器在水平方向的加速度，计算所述当前减速距离；若所述当前减速距离和所述初始减速距离不相等，则继续调整所述农业无人飞行器的姿态角，以使所述当前减速距离和所述初始减速距离相等。处理器71根据调整后的所述农业无人飞行器的姿态角，计算所述农业无人飞行器在水平方向的加速度时，具体用于：根据调整后的所述农业无人飞行器的姿态角，确定所述拉力在水平方向上的分力；根据所述拉力在水平方向上的分力和所述农业无人飞行器的当前质量，计算所述农业无人飞行器在水平方向的加速度。

处理器71根据所述飞行参数，控制所述农业无人飞行器飞行时，具体用于：根据所述农业无人飞行器在水平方向的加速度，控制所述农业无人飞行器的飞行速度。

本发明实施例提供的飞行控制器的具体原理和实现方式均与图1所示实施例类似，此处不再赘述。

本实施例通过获取农业无人飞行器的质量，根据农业无人飞行器的质量调整其飞行参数，并根据其飞行参数来控制农业无人飞行器飞行，由于农业无人飞行器载荷的质量实时变化，使得农业无人飞行器的质量实时变化，从而可以根据农业无人飞行器不断变化的质量来实时调整其飞行参数，并实时控制农业无人飞行器飞行，保证其能够平稳飞行，使其装载的农药、种子或水等能够均匀喷洒。

本发明实施例提供一种飞行控制器。在图7所示实施例提供的技术方案的基础上，处理器71获取所述农业无人飞行器的螺旋桨产生的拉力时，具体用于：获取所述农业无人飞行器的电机的转速和输出功率；根据所述农业无人飞行器的电机的转速、输出功率以及气压计检测的所述农业无人飞行器距离海平面的高度，计算所述农业无人飞行器的螺旋桨产生的拉力。

处理器71根据所述农业无人飞行器的电机的转速、输出功率以及气压计检测的所述农业无人飞行器距离海平面的高度，计算所述农业无人飞行器的螺旋桨产生的拉力时，具体用于：根据所述农业无人飞行器的电机的转速和输出功率，确定所述农业无人飞行器的螺旋桨的转速；根据所述农业无人飞行器距离海平面的高度，计算所述农业无人飞行器所处位置的大气压力；根据所述农业无人飞行器的螺旋桨的物理参数、所述螺旋桨的转速和所述大气压力，计算所述农业无人飞行器的螺旋桨产生的拉力。

此外，处理器71还用于：根据所述农业无人飞行器的质量以及所述机身的质量，计算所述农业无人飞行器的载荷的质量。

本发明实施例提供的飞行控制器的具体原理和实现方式均与图5或图6所示实施例类似，此处不再赘述。

本实施例通过农业无人飞行器的螺旋桨产生的拉力和农业无人飞行器的姿态角，确定农业无人飞行器的质量，农业无人飞行器的质量包括农业无人飞行器机身的质量和载荷的质量，进一步根据农业无人飞行器的质量以及机身的质量，可以计算农业无人飞行器的载荷的质量，而现有技术利用液位计、应变片传感器、弹簧称重器等测量载荷的质量，若农业无人飞行器飞行时不稳，则会导致液位计测量到的液体的高度有误，应变片传感器和弹簧称重器的测量结果会受到农业无人飞行器在运动中的加速度的影响，因此，相比于现有技术，本实施例提供的载荷质量的测量方法较为精确。

本发明实施例提供一种农业无人飞行器。图8为本发明实施例提供的无人飞行器的结构图，如图8所示，无人飞行器100包括：机身、动力系统和飞行控制器118，所述动力系统包括如下至少一种：电机107、螺旋桨106和电子调速器117，动力系统安装在所述机身，用于提供飞行动力；飞行控制器118与所述动力系统通讯连接，用于控制所述无人飞行器飞行；其中，飞行控制器118包括惯性测量单元，惯性测量单元包括陀螺仪和加速度计。所述惯性测量单元用于检测所述无人机的加速度、俯仰角、横滚角及偏航角等。

另外，如图8所示，无人飞行器100还包括：传感系统108、通信系统110、支撑设备102、拍摄设备104，其中，支撑设备102具体可以是云台，通信系统110具体可以包括接收机，接收机用于接收地面站112的天线114发送的无线信号，116表示接收机和天线114通信过程中产生的电磁波。

本发明实施例提供的飞行控制器118的具体原理和实现方式均与上述实施例类似，此处不再赘述。

本实施例通过获取农业无人飞行器的质量，根据农业无人飞行器的质量调整其飞行参数，并根据其飞行参数来控制农业无人飞行器飞行，由于农业无人飞行器载荷的质量实时变化，使得农业无人飞行器的质量实时变化，从而可以根据农业无人飞行器不断变化的质量来实时调整其飞行参数，并实时控制农业无人飞行器飞行，保证其能够平稳飞行，使其装载的农药、种子或水等能够均匀喷洒。

在本发明所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用硬件加软件功能单元的形式实现。

上述以软件功能单元的形式实现的集成的单元，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。上述软件功能单元存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)或处理器(processor)执行本发明各个实施例所述方法的部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

本领域技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，仅以上述各功能模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能模块完成，即将装置的内部结构划分成不同的功能模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。上述描述的装置的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各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，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，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范围。

Claims (21)

1.一种农业无人飞行器的控制方法，其特征在于，包括：

获取农业无人飞行器的质量，所述农业无人飞行器的质量包括所述农业无人飞行器机身的质量和载荷的质量；

根据所述农业无人飞行器的质量，调整所述农业无人飞行器的飞行参数；

根据所述飞行参数，控制所述农业无人飞行器飞行；

其中，所述获取农业无人飞行器的质量，包括：获取所述农业无人飞行器的螺旋桨产生的拉力和所述农业无人飞行器的姿态角；

根据所述农业无人飞行器的螺旋桨产生的拉力和所述农业无人飞行器的姿态角，确定所述农业无人飞行器的质量。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取所述农业无人飞行器的螺旋桨产生的拉力，包括：

获取所述农业无人飞行器的电机的转速和输出功率；

根据所述农业无人飞行器的电机的转速、输出功率以及气压计检测的所述农业无人飞行器距离海平面的高度，计算所述农业无人飞行器的螺旋桨产生的拉力。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述农业无人飞行器的电机的转速、输出功率以及气压计检测的所述农业无人飞行器距离海平面的高度，计算所述农业无人飞行器的螺旋桨产生的拉力，包括：

根据所述农业无人飞行器的电机的转速和输出功率，确定所述农业无人飞行器的螺旋桨的转速；

根据所述农业无人飞行器距离海平面的高度，计算所述农业无人飞行器所处位置的大气压力；

根据所述农业无人飞行器的螺旋桨的物理参数、所述螺旋桨的转速和所述大气压力，计算所述农业无人飞行器的螺旋桨产生的拉力。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述农业无人飞行器的螺旋桨产生的拉力和所述农业无人飞行器的姿态角，确定所述农业无人飞行器的质量，包括：

根据所述农业无人飞行器的螺旋桨产生的拉力和惯性测量单元IMU检测的所述农业无人飞行器的当前姿态角，确定所述拉力在垂直方向上的分力；

根据所述拉力在垂直方向上的分力以及重力加速度，确定所述农业无人飞行器的当前质量。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述农业无人飞行器的飞行参数包括如下至少一种：

所述农业无人飞行器的姿态角、加速距离、减速距离、水平方向的加速度、垂直方向的加速度。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述根据所述农业无人飞行器的质量，调整所述农业无人飞行器的飞行参数，包括：

根据所述农业无人飞行器的当前质量和姿态角，计算所述农业无人飞行器的当前减速距离；

比较所述当前减速距离和初始减速距离，所述初始减速距离是所述农业无人飞行器满载状态下预设的减速距离；

若所述当前减速距离和所述初始减速距离不相等，则调整所述农业无人飞行器的姿态角，以使所述当前减速距离和所述初始减速距离相等。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述调整所述农业无人飞行器的姿态角，以使所述当前减速距离和所述初始减速距离相等，包括：

调整所述农业无人飞行器的姿态角；

根据调整后的所述农业无人飞行器的姿态角，计算所述农业无人飞行器在水平方向的加速度；

根据所述农业无人飞行器在水平方向的加速度，计算所述当前减速距离；

若所述当前减速距离和所述初始减速距离不相等，则继续调整所述农业无人飞行器的姿态角，以使所述当前减速距离和所述初始减速距离相等。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述根据调整后的所述农业无人飞行器的姿态角，计算所述农业无人飞行器在水平方向的加速度，包括：

根据调整后的所述农业无人飞行器的姿态角，确定所述拉力在水平方向上的分力；

根据所述拉力在水平方向上的分力和所述农业无人飞行器的当前质量，计算所述农业无人飞行器在水平方向的加速度。

9.根据权利要求1-8任一项所述的方法，其特征在于，所述根据所述飞行参数，控制所述农业无人飞行器飞行，包括：

根据所述农业无人飞行器在水平方向的加速度，控制所述农业无人飞行器的飞行速度。

10.根据权利要求1-4任一项所述的方法，其特征在于，还包括：

根据所述农业无人飞行器的质量以及所述机身的质量，计算所述农业无人飞行器的载荷的质量。

11.一种飞行控制器，其特征在于，包括一个或多个处理器，单独或协同工作，所述处理器用于：

获取农业无人飞行器的质量，所述农业无人飞行器的质量包括所述农业无人飞行器机身的质量和载荷的质量；

根据所述农业无人飞行器的质量，调整所述农业无人飞行器的飞行参数；

根据所述飞行参数，控制所述农业无人飞行器飞行；

所述处理器获取农业无人飞行器的质量时，具体用于：

获取所述农业无人飞行器的螺旋桨产生的拉力和所述农业无人飞行器的姿态角；

根据所述农业无人飞行器的螺旋桨产生的拉力和所述农业无人飞行器的姿态角，确定所述农业无人飞行器的质量。

12.根据权利要求11所述的飞行控制器，其特征在于，所述处理器获取所述农业无人飞行器的螺旋桨产生的拉力时，具体用于：

获取所述农业无人飞行器的电机的转速和输出功率；

根据所述农业无人飞行器的电机的转速、输出功率以及气压计检测的所述农业无人飞行器距离海平面的高度，计算所述农业无人飞行器的螺旋桨产生的拉力。

13.根据权利要求12所述的飞行控制器，其特征在于，所述处理器根据所述农业无人飞行器的电机的转速、输出功率以及气压计检测的所述农业无人飞行器距离海平面的高度，计算所述农业无人飞行器的螺旋桨产生的拉力时，具体用于：

根据所述农业无人飞行器的电机的转速和输出功率，确定所述农业无人飞行器的螺旋桨的转速；

根据所述农业无人飞行器距离海平面的高度，计算所述农业无人飞行器所处位置的大气压力；

根据所述农业无人飞行器的螺旋桨的物理参数、所述螺旋桨的转速和所述大气压力，计算所述农业无人飞行器的螺旋桨产生的拉力。

14.根据权利要求11所述的飞行控制器，其特征在于，还包括：惯性测量单元IMU，与所述处理器通讯连接，用于检测所述农业无人飞行器的当前姿态角；

所述处理器根据所述农业无人飞行器的螺旋桨产生的拉力和所述农业无人飞行器的姿态角，确定所述农业无人飞行器的质量时，具体用于：

根据所述农业无人飞行器的螺旋桨产生的拉力和惯性测量单元IMU检测的所述农业无人飞行器的当前姿态角，确定所述拉力在垂直方向上的分力；

根据所述拉力在垂直方向上的分力以及重力加速度，确定所述农业无人飞行器的当前质量。

15.根据权利要求11所述的飞行控制器，其特征在于，所述农业无人飞行器的飞行参数包括如下至少一种：

所述农业无人飞行器的姿态角、减速距离、水平方向的加速度、垂直方向的加速度。

16.根据权利要求15所述的飞行控制器，其特征在于，所述处理器根据所述农业无人飞行器的质量，调整所述农业无人飞行器的飞行参数时，具体用于：

根据所述农业无人飞行器的当前质量和姿态角，计算所述农业无人飞行器的当前减速距离；

比较所述当前减速距离和初始减速距离，所述初始减速距离是所述农业无人飞行器作业之前承载有载荷的减速距离；

若所述当前减速距离和所述初始减速距离不相等，则调整所述农业无人飞行器的姿态角，以使所述当前减速距离和所述初始减速距离相等。

17.根据权利要求16所述的飞行控制器，其特征在于，所述处理器调整所述农业无人飞行器的姿态角，以使所述当前减速距离和所述初始减速距离相等时，具体用于：

调整所述农业无人飞行器的姿态角；

根据调整后的所述农业无人飞行器的姿态角，计算所述农业无人飞行器在水平方向的加速度；

根据所述农业无人飞行器在水平方向的加速度，计算所述当前减速距离；

若所述当前减速距离和所述初始减速距离不相等，则继续调整所述农业无人飞行器的姿态角，以使所述当前减速距离和所述初始减速距离相等。

18.根据权利要求17所述的飞行控制器，其特征在于，所述处理器根据调整后的所述农业无人飞行器的姿态角，计算所述农业无人飞行器在水平方向的加速度时，具体用于：

根据调整后的所述农业无人飞行器的姿态角，确定所述拉力在水平方向上的分力；

根据所述拉力在水平方向上的分力和所述农业无人飞行器的当前质量，计算所述农业无人飞行器在水平方向的加速度。

19.根据权利要求18所述的飞行控制器，其特征在于，所述处理器根据所述飞行参数，控制所述农业无人飞行器飞行时，具体用于：

根据所述农业无人飞行器在水平方向的加速度，控制所述农业无人飞行器的飞行速度。

20.根据权利要求11-14任一项所述的飞行控制器，其特征在于，所述处理器还用于：

根据所述农业无人飞行器的质量以及所述机身的质量，计算所述农业无人飞行器的载荷的质量。

21.一种农业无人飞行器，其特征在于，包括：

机身；

动力系统，安装在所述机身，用于提供飞行动力；

以及如权利要求11-20任一项所述的飞行控制器。

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