CN109353521A - 一种精准喷洒的无人机系统及其控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种精准喷洒的无人机系统，属于农作物植保技术领域，包括用于收发及处理信息的无人机控制器、收集舵机信息及根据无人机控制器指令控制舵机相应动作的舵机信息模块、用于实现与遥控器和后台指挥中心通讯的无线通信模块，其在进行喷药作业前，其可以根据地面农作物状态，划定对应区域的药物施药量，将施药量与待施药地区关联，生成包含有区域面积、地形和施药量的作业处方图，作为后期喷洒作业的指导，在喷洒时，其能根据现场状态对飞行高度、航线、飞行速度和出药管电磁阀开关量等进行修正，同时配合全景摄像头像和内置的GPS定位系统来实现无人机的准确定位，其能实现无人机作业时的精准喷洒。
Description
技术领域
本发明涉及植保技术领域，具体是一种精准喷洒的无人机系统及其控制方法。
背景技术
随着科技发展，传统型农业生产模式逐步被机械化、信息化的方式所替代，采用无人机进行低空作业，具有使用灵活、体积小、成本低等特点，能够大幅度提升农林植被飞行作业的效率和精准度。目前国内农业用途的无人轻小型飞机产业处于研究和初步试用阶段，我国农业航空技术总体还处在起步阶段。
采用无人机进行农药喷洒逐渐获得越来越多的关注。但是无人机由于操作的复杂性和环境的多变性，无法做到准确的喷洒，基于此，本申请提出了一种精准喷洒的无人机系统及其控制方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种精准喷洒的无人机系统及其控制方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种精准喷洒的无人机系统，包括用于收发及处理信息的无人机控制器、收集舵机信息及根据无人机控制器指令控制舵机相应动作的舵机信息模块、用于实现与遥控器和后台指挥中心通讯的无线通信模块，所述无人机控制器与增压泵和出药管电磁阀电性连接，所述无人机控制器还与流量传感器电性连接，流量传感器、无人机控制器和出药管电磁阀形成反馈调节。
作为本发明再进一步的方案：所述舵机信息模块收集的舵机信息包括陀螺信号、航向信号、航偏角信号和电机信号。
作为本发明再进一步的方案：所述无人机控制器还控制连接有用于对风速和环境温度进行检测的风速传感器和温度传感器。
作为本发明再进一步的方案：还包括用于定位无人机当前所在位置的GPS定位系统。
作为本发明再进一步的方案：所述无人机控制器还连接有全景摄像头。
作为本发明再进一步的方案：还包括与无人机控制器电性连接的、用于检测药桶内液位的液位传感器。
一种精准喷洒的无人机系统的控制方法，包括以下步骤：
S1，载入待施药地区地图，根据地面农作物状态，划定对应区域的药物施药量，将施药量与待施药地区关联，生成包含有区域面积、地形和施药量的作业处方图；
S2，根据作业处方图，设定无人机航线，该航线包括无人机运动至对应位置处的飞行高度、飞行速度和出药管电磁阀开关量；
S3，无人机在喷洒作业开始时，利用其内置的全景摄像头对地形图像进行拍摄，并传回无人机控制器，无人机控制器根据所获得的地形图像和内置的GPS定位系统判定无人机当前所属位置是否与作业处方图的航线起始位置重合，直至无人机运动时设定航线的起点位置，按照预先的设定值进行喷洒；
S4，喷洒过程中，根据风速传感器、温度传感器传回的数据，实时的对飞行高度、航线、飞行速度和出药管电磁阀开关量的设定量进行修正。
作为本发明再进一步的方案：步骤S4中，喷洒过程中液位传感器实时向无人机控制器发送药桶内的液位信息，在药桶内的液位低于设定的阈值时，液位传感器实时向无人机控制器发出信号，控制无人机返航加药。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：在进行喷药作业前，其可以根据地面农作物状态，划定对应区域的药物施药量，将施药量与待施药地区关联，生成包含有区域面积、地形和施药量的作业处方图，作为后期喷洒作业的指导，在喷洒时，其能根据现场状态对飞行高度、航线、飞行速度和出药管电磁阀开关量等进行修正，同时配合全景摄像头像和内置的GPS定位系统来实现无人机的准确定位，其能实现无人机作业时的精准喷洒。
附图说明
图1为一种精准喷洒的无人机系统的结构示意图。
图2为一种精准喷洒的无人机系统的控制方法的工作流程图。
图3为一种精准喷洒的无人机系统的控制方法中作业处方图的结构示意图。
图中：100-无人机控制器、101-舵机信息模块、102-风速传感器、103-温度传感器、104-全景摄像头、105-GPS定位系统、106-无线通信模块、107-遥控器、108-后台指挥中心、109-流量传感器、110-增压泵、111-出药管电磁阀、112-液位传感器、1011-陀螺信号、1012-航向信号、1013-航偏角信号、1014-电机信号。
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。
实施例1
请参阅图1，本发明实施例中，一种精准喷洒的无人机系统，包括用于收发及处理信息的无人机控制器100、收集舵机信息及根据无人机控制器100指令控制舵机相应动作的舵机信息模块101、用于实现与遥控器107和后台指挥中心108通讯的无线通信模块106，此处，舵机信息模块101收集的舵机信息包括陀螺信号1011、航向信号1012、航偏角信号1013和电机信号1014，根据上述信息，无人机可以保持稳定、精准的飞行，也是实现精准喷洒的前提条件。本实施例中，遥控器107可以通过无线通信模块106实现对无人机的进程操作，而后台指挥中心108则通过无线通信模块106与无人机控制器100进行数据通讯，可以接收无人机控制器100发出的信息，亦可以对无人机控制器100进行远程控制，所述无人机控制器100与增压泵110和出药管电磁阀111电性连接，通过控制增压泵110的启停和出药管电磁阀111开关量，能实现对喷药量的控制，其在此处无人机控制器100可以根据预先设定的施药量实现自动控制。作为优选，所述无人机控制器100还与流量传感器109电性连接，通过流量传感器109可以实时的检测出药管的出药量，流量传感器109、无人机控制器100和出药管电磁阀111可以形成反馈调节，实现对流量的精准控制，以保证精准喷洒的有效进行。并且，由于无人机在实际运行时，受天气（温度、风力）等影响较大，因此，在本实施例中，所述无人机控制器100还控制连接有用于对风速和环境温度进行检测的风速传感器102和温度传感器103。
实施例2
请参阅图1，本发明实施例中，在实施例1的基础上，一种精准喷洒的无人机系统，还包括用于定位无人机当前所在位置的GPS定位系统，其可以与预先制作好的作业处方图进行比对，指引无人机运动在起始位置或沿设定的航线飞行。当然，为了提升定位的准确性，所述无人机控制器100还连接有全景摄像头104，全景摄像头104可以对无人机当前所述环境进行拍摄，其与作业处方图中的地貌信息进行比对，同时配合GPS定位系统，能够准确的定位无人机位置。
实施例3
请参阅图1，本发明实施例中，在实施例2的基础上，一种精准喷洒的无人机系统，还包括与无人机控制器100电性连接的、用于检测药桶内液位的液位传感器112，其能准确的对药桶内的液位进行检测，及时反馈药量，当然，药量使用完后，可以向无人机控制器100发送信号，无人机控制器100可以标记位置后返航加药。
实施例4
请参阅图2～3，本发明实施例中，一种精准喷洒的无人机系统的控制方法，包括以下步骤：
S1，载入待施药地区地图，根据地面农作物状态，划定对应区域的药物施药量，将施药量与待施药地区关联，生成包含有区域面积、地形和施药量的作业处方图，以喷洒除虫药为例，待施药地区分为A、B、C、D四个地块，根据病虫害的严重程度，可以选择施药量为4L/亩、3L/亩、5.5L/亩和6.5L/亩，而且可以显示不同地块的面积大小，同时根据地块的地形，可以选择无人机的飞形高度，例如图3所示的作业处方图；
S2，根据作业处方图，设定无人机航线，该航线包括无人机运动至对应位置处的飞行高度、飞行速度和出药管电磁阀开关量，此处出药管电磁阀开关量是根据当前地块的病虫害的严重程度，病虫害的严重程度大，则增加用药量，如病虫害的严重程度轻，则减少用药量，即出药管电磁阀开关量减小；
S3，无人机在喷洒作业开始时，利用其内置的全景摄像头对地形图像进行拍摄，并传回无人机控制器，无人机控制器根据所获得的地形图像和内置的GPS定位系统判定无人机当前所属位置是否与作业处方图的航线起始位置重合，直至无人机运动时设定航线的起点位置，按照预先的设定值进行喷洒；
S4，喷洒过程中，根据风速传感器、温度传感器传回的数据，实时的对飞行高度、航线、飞行速度和出药管电磁阀开关量的设定量进行修正。
作为优选的，步骤S4中，喷洒过程中液位传感器实时向无人机控制器发送药桶内的液位信息，在药桶内的液位低于设定的阈值时，液位传感器实时向无人机控制器发出信号，控制无人机返航加药。
需要特别说明的是，本技术方案中，在进行喷药作业前，其可以根据地面农作物状态，划定对应区域的药物施药量，将施药量与待施药地区关联，生成包含有区域面积、地形和施药量的作业处方图，作为后期喷洒作业的指导，在喷洒时，其能根据现场状态对飞行高度、航线、飞行速度和出药管电磁阀开关量等进行修正，同时配合全景摄像头像和内置的GPS定位系统来实现无人机的准确定位，其能实现无人机作业时的精准喷洒。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (8)
1.一种精准喷洒的无人机系统，包括：
无人机控制器（100），用于收发及处理信息；
无线通信模块（106），用于实现无人机控制器（100）与遥控器（107）和后台指挥中心（108）通讯；
舵机信息模块（101），用于收集舵机信息及根据无人机控制器（100）指令控制舵机相应动作；
其特征在于，所述无人机控制器（100）与增压泵（110）和出药管电磁阀（111）电性连接，所述无人机控制器（100）还与流量传感器（109）电性连接，流量传感器（109）、无人机控制器（100）和出药管电磁阀（111）形成反馈调节。
2.根据权利要求1所述的一种精准喷洒的无人机系统，其特征在于，所述舵机信息模块（101）收集的舵机信息包括陀螺信号（1011）、航向信号（1012）、航偏角信号（1013）和电机信号（1014）。
3.根据权利要求2所述的一种精准喷洒的无人机系统，其特征在于，所述无人机控制器（100）还控制连接有用于对风速和环境温度进行检测的风速传感器（102）和温度传感器（103）。
4.根据权利要求3所述的一种精准喷洒的无人机系统，其特征在于，还包括用于定位无人机当前所在位置的GPS定位系统。
5.根据权利要求4所述的一种精准喷洒的无人机系统，其特征在于，所述无人机控制器（100）还连接有全景摄像头（104）。
6.根据权利要求1所述的一种精准喷洒的无人机系统，其特征在于，还包括与无人机控制器（100）电性连接的、用于检测药桶内液位的液位传感器（112）。
7.一种根据权利要求1-6任一所述的精准喷洒的无人机系统的控制方法，包括以下步骤：
S1，载入待施药地区地图，根据地面农作物状态，划定对应区域的药物施药量，将施药量与待施药地区关联，生成包含有区域面积、地形和施药量的作业处方图；
S2，根据作业处方图，设定无人机航线，该航线包括无人机运动至对应位置处的飞行高度、飞行速度和出药管电磁阀开关量；
S3，无人机在喷洒作业开始时，利用其内置的全景摄像头对地形图像进行拍摄，并传回无人机控制器，无人机控制器根据所获得的地形图像和内置的GPS定位系统判定无人机当前所属位置是否与作业处方图的航线起始位置重合，直至无人机运动时设定航线的起点位置，按照预先的设定值进行喷洒；
S4，喷洒过程中，根据风速传感器、温度传感器传回的数据，实时的对飞行高度、航线、飞行速度和出药管电磁阀开关量的设定量进行修正。
8.根据权利要求7所述的一种精准喷洒的无人机系统的控制方法，其特征在于，步骤S4中，喷洒过程中液位传感器实时向无人机控制器发送药桶内的液位信息，在药桶内的液位低于设定的阈值时，液位传感器实时向无人机控制器发出信号，控制无人机返航加药。
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