CN108552140A - 一种植保无人机自动加药系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种植保无人机自动加药系统，包括：机载系统和地面基站；所述机载系统检测到植保无人机剩余药量不足时返回所述地面基站，所述地面基站对所述植保无人机进行加药。本发明提供的一种植保无人机自动加药系统机载系统和地面基站之间相互配合，机载系统检测到植保无人机剩余药量不足时返回地面基站，地面基站对植保无人机进行加药，整个过程无需人工参与，自动化程度极高，达到真正的无人喷洒。

Description

一种植保无人机自动加药系统及方法

技术领域

本发明涉及农业植保领域，更具体的说是涉及一种植保无人机自动加药系统及方法。

背景技术

农用植保无人机具有机动性强、作业效率高、成本低、环境适应强等特点，在国内农作物施药、 施肥、授粉和农田监测等领域的应用逐渐兴起。植保无人机施药技术在农作物病虫害防治领域的应用刚刚起步，无人机自动加药系统及控制方法尚处于研究阶段。目前市面上现有的植保无人机，以单旋翼油动植保无人机和多旋翼电动植保无人机为主，由于机载有限，难以一次性实现整片作业区域农药全覆盖喷洒，并且传统的植保无人机加药需要人工进行加药。

因此，如何提供一种自动化程度更高，节省人工成本的植保无人机自动加药系统及方法是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种植保无人机自动加药系统及方法，在现有的植保无人机的基础上进行改进，使其自动化程度更高，大大减少了人力的使用，节约了人工成本。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种植保无人机自动加药系统，包括：机载系统和地面基站；所述机载系统检测到植保无人机剩余药量不足时返回所述地面基站，所述地面基站对所述植保无人机进行加药；

其中，所述机载系统包括：液位传感器、预测系统和控制系统；所述液位传感器采集所述植保无人机的药箱的剩余药量数据，将所述剩余药量数据上传到所述预测系统；所述预测系统预先设定喷洒面积；所述预测系统根据所述剩余药量数据判断是否进行加药；确定需要加药后，所述控制系统控制所述植保无人机返回所述地面基站；

所述地面基站包括：基站控制系统和加药装置；所述基站控制系统与所述加药装置电性连接；所述基站控制系统控制加药装置对植保无人机进行加药。

本发明的技术效果：机载系统和地面基站之间相互配合，机载系统检测到植保无人机剩余药量不足时返回地面基站，地面基站对植保无人机进行加药，整个过程无需人工参与，自动化程度极高，达到真正的无人喷洒。

优选的，一种植保无人机自动加药系统中，所述预测系统包括：

阈值设定模块，用于预先设定所述植保无人机返航加药的阈值；

液位比较模块，用于将检测到的药箱液位与液位阈值比较;

定位模块，用于定位所述植保无人机的位置，与所述基站控制系统进行通信，确保所述植保无人机的返回所述地面基站；

机载通信模块，用于与所述地面基站信息交互。

本发明的技术效果：预测系统通过阈值设定模块、液位比较模块、定位模块、和机载通信模块实现植保无人机的自动加药控制，如果药箱液位不小于液位阈值，返回继续进行液位实时检测；如果药箱液位小于液位阈值，植保无人机实现返航。

优选的，一种植保无人机自动加药系统中，所述控制系统还包括：陀螺罗盘和方位修正模块；所述方位修正模块用于在植保无人机返航并降落时，结合地面罗盘数据和所述陀螺罗盘，计算出植保无人机与地面基准的距离、高度以及罗盘偏移角度，对植保无人机的降落的位置和方向进行修正，使所述植保无人机停靠在所述地面基站的唯一位置和唯一方向。

本发明的技术效果：方位修正模块用于在植保无人机返航并降落时，结合地面罗盘数据和陀螺罗盘，计算出植保无人机与地面基准的距离、高度以及罗盘偏移角度，对植保无人机的降落的位置和方向进行修正，使植保无人机停靠在地面基站的唯一位置和唯一方向。

优选的，一种植保无人机自动加药系统中，所述地面基站还包括：地面罗盘和基站通信模块；所述地面罗盘用于采集地面罗盘数据；基站通讯模块用于实现所述地面罗盘和所述陀螺罗盘之间数据交互。

一种植保无人机自动加药方法，具体步骤包括如下：

S1.在植保无人机作业过程中，液位传感器采集药箱内剩余药量数据；

S2.预测系统将检测到的药箱液位与液位阈值比较：

S3.预测系统控制植保无人机返航，降落并停靠到基站的唯一位置和唯一方向；

S4.地面基站探测到无人机停靠后，对停靠的无人机进行加药操作。

本发明的技术效果：基于本发明的自动加药系统，该方法保证植保无人机自动化程度更高，大大减少了人力的使用，节约了人工成本。

优选的，一种植保无人机自动加药系统中，S2具体包括：

（1）如果药箱液位不小于液位阈值，返回步骤S1继续进行液位实时检测；

（2）如果药箱液位小于液位阈值，进入步骤S3；

（3）根据预测系统预先设定的喷洒面积，完成喷洒任务前的最后一次喷洒时，若剩余药量小于液位阈值，能够完成喷洒任务，则植保无人机完成任务进行返航。

本发明的技术效果：尤其是完成喷洒任务前的最后一次喷洒时，能够完成喷洒任务，则植保无人机完成任务进行返航。

优选的，一种植保无人机自动加药系统中，S3具体包括：

S31.控制系统控制植保无人机开始返航，并通过定位模块的定位数据返回到地面基站上方；

S32.植保无人机开始降落，在降落过程中，机载通信模块保持与基站通信模块的通讯，接收来自地面基站的罗盘数据；

S33.控制系统结合地面罗盘数据和陀螺罗盘数据，计算出植保无人机与地面基准的距离、高度以及罗盘偏移角度，对植保无人机的降落的位置和方向进行修正，使植保无人机停靠在基站的唯一位置和唯一方向。

经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种植保无人机自动加药系统及方法，机载系统和地面基站之间相互配合，机载系统检测到植保无人机剩余药量不足时返回地面基站，地面基站对植保无人机进行加药，整个过程无需人工参与，自动化程度极高，达到真正的无人喷洒。

其中，方位修正模块用于在植保无人机返航并降落时，结合地面罗盘数据和陀螺罗盘，计算出植保无人机与地面基准的距离、高度以及罗盘偏移角度，对植保无人机的降落的位置和方向进行修正，使植保无人机停靠在地面基站的唯一位置和唯一方向，进一步保证了自动加药的顺利进行。

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，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1附图为本发明的方法流程图；

图2附图为本发明的系统框图。

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、完整地描述，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。

本发明实施例公开了一种植保无人机自动加药系统及方法，机载系统和地面基站之间相互配合，机载系统检测到植保无人机剩余药量不足时返回地面基站，地面基站对植保无人机进行加药，整个过程无需人工参与，自动化程度极高，达到真正的无人喷洒。

一种植保无人机自动加药系统，包括：机载系统和地面基站；所述机载系统检测到植保无人机剩余药量不足时返回所述地面基站，所述地面基站对所述植保无人机进行加药；

其中，所述机载系统包括：液位传感器、预测系统和控制系统；液位传感器采集植保无人机的药箱的剩余药量数据，将剩余药量数据上传到预测系统；预测系统预先设定喷洒面积；预测系统根据剩余药量数据判断是否进行加药；确定需要加药后，控制系统控制所述植保无人机返回所述地面基站；

所述地面基站包括：基站控制系统和加药装置；基站控制系统与加药装置电性连接；基站控制系统控制加药装置对植保无人机进行加药。

为了进一步优化上述技术方案，预测系统包括：

阈值设定模块，用于预先设定植保无人机返航加药的阈值；

液位比较模块，用于将检测到的药箱液位与液位阈值比较;

定位模块，用于定位植保无人机的位置，与基站控制系统进行通信，确保植保无人机的返回地面基站；

机载通信模块，用于与地面基站信息交互。

为了进一步优化上述技术方案，控制系统还包括：陀螺罗盘和方位修正模块；方位修正模块用于在植保无人机返航并降落时，结合地面罗盘数据和所述陀螺罗盘，计算出植保无人机与地面基准的距离、高度以及罗盘偏移角度，对植保无人机的降落的位置和方向进行修正，使植保无人机停靠在地面基站的唯一位置和唯一方向。

为了进一步优化上述技术方案，地面基站还包括：地面罗盘和基站通信模块；地面罗盘用于采集地面罗盘数据；基站通讯模块用于实现地面罗盘和陀螺罗盘之间数据交互。

一种植保无人机自动加药方法，具体步骤包括如下：

S1.在植保无人机作业过程中，液位传感器采集药箱内剩余药量数据；

S2.预测系统将检测到的药箱液位与液位阈值比较：

S3.预测系统控制植保无人机返航，降落并停靠到基站的唯一位置和唯一方向；

S4.地面基站探测到无人机停靠后，对停靠的无人机进行加药操作。

本发明的技术效果：

为了进一步优化上述技术方案，S2具体包括：

（1）如果药箱液位不小于液位阈值，返回步骤S1继续进行液位实时检测；

（2）如果药箱液位小于液位阈值，进入步骤S3；

（3）根据预测系统预先设定的喷洒面积，完成喷洒任务前的最后一次喷洒时，若剩余药量小于液位阈值，能够完成喷洒任务，则植保无人机完成任务进行返航。

为了进一步优化上述技术方案，S3具体包括：

S31.控制系统控制植保无人机开始返航，并通过定位模块的定位数据返回到地面基站上方；

S32.植保无人机开始降落，在降落过程中，机载通信模块保持与基站通信模块的通讯，接收来自地面基站的罗盘数据；

S33.控制系统结合地面罗盘数据和陀螺罗盘数据，计算出植保无人机与地面基准的距离、高度以及罗盘偏移角度，对植保无人机的降落的位置和方向进行修正，使植保无人机停靠在基站的唯一位置和唯一方向。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (7)

1.一种植保无人机自动加药系统，其特征在于，包括：机载系统和地面基站；所述机载系统检测到植保无人机剩余药量不足时返回所述地面基站，所述地面基站对所述植保无人机进行加药；

其中，所述机载系统包括：液位传感器、预测系统和控制系统；所述液位传感器采集所述植保无人机的药箱的剩余药量数据，将所述剩余药量数据上传到所述预测系统；所述预测系统预先设定喷洒面积；所述预测系统根据所述剩余药量数据判断是否进行加药；确定需要加药后，所述控制系统控制所述植保无人机返回所述地面基站；

所述地面基站包括：基站控制系统和加药装置；所述基站控制系统与所述加药装置电性连接；所述基站控制系统控制加药装置对植保无人机进行加药。

2.根据权利要求1所述的一种植保无人机自动加药系统，其特征在于，所述预测系统包括：

阈值设定模块，用于预先设定所述植保无人机返航加药的阈值；

液位比较模块，用于将检测到的药箱液位与液位阈值比较;

定位模块，用于定位所述植保无人机的位置，与所述基站控制系统进行通信，确保所述植保无人机返回所述地面基站；

机载通信模块，用于所述机载系统与所述地面基站信息交互。

3.根据权利要求1所述的一种植保无人机自动加药系统，其特征在于，所述控制系统还包括：陀螺罗盘和方位修正模块；所述方位修正模块用于在植保无人机返航并降落时，结合地面罗盘数据和所述陀螺罗盘，计算出植保无人机与地面基准的距离、高度以及罗盘偏移角度，对植保无人机的降落的位置 和方向进行修正，使所述植保无人机停靠在所述地面基站的唯一位置和唯一方向。

4.根据权利要求3所述的一种植保无人机自动加药系统，其特征在于，所述地面基站还包括：地面罗盘和基站通信模块；所述地面罗盘用于采集地面罗盘数据；基站通讯模块用于实现所述地面罗盘和所述陀螺罗盘之间数据交互。

5.一种植保无人机自动加药方法，其特征在于，具体步骤包括如下：

S1.在植保无人机作业过程中，液位传感器采集药箱内剩余药量数据；

S2.预测系统将检测到的药箱液位与液位阈值比较：

S3.预测系统控制植保无人机返航，降落并停靠到基站的唯一位置和唯一方向；

S4.地面基站探测到无人机停靠后，对停靠的无人机进行加药操作。

6.根据权利要求5所述的一种无人机自动加药方法，其特征在于，S2具体包括：（1）如果药箱液位不小于液位阈值，返回步骤S1继续进行液位实时检测；

（2）如果药箱液位小于液位阈值，进入步骤S3；

（3）根据预测系统预先设定的喷洒面积，完成喷洒任务前的最后一次喷洒时，若剩余药量小于液位阈值，能够完成喷洒任务，则植保无人机完成任务进行返航。

7.根据权利要求5所述的一种无人机自动加药方法，其特征在于，S3具体包括：

S31.控制系统控制植保无人机开始返航，并通过定位模块的定位数据返回到地面基站上方；

S32.植保无人机开始降落，在降落过程中，机载通信模块保持与基站通信模块的通讯，接收来自地面基站的罗盘数据；

S33.控制系统结合地面罗盘数据和陀螺罗盘数据，计算出植保无人机与地面基准的距离、高度以及罗盘偏移角度，对植保无人机的降落的位置和方向进行修正，使植保无人机停靠在基站的唯一位置和唯一方向。