CN109857137A - 植保无人机、操控终端、信息处理中心以及协同控制方法、系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了植保无人机、操控终端、信息处理中心以及协同控制方法、系统，所述的一种植保无人机的控制方法，包括以下步骤，1)将植保无人机与操控飞手进行绑定或解绑，2)接收作业航线；3)接收操控飞手指令并执行作业航线，同时同步上传状态信息；4)执行完该作业航线后返航或再次接收新工作航线。作业系统引入“植保队”的概念，可以有效促进植保作业飞手之间的多人协同、多机协同作业，并实时进行信息共享。

Description

植保无人机、操控终端、信息处理中心以及协同控制方法、 系统

技术领域

本发明属于无人机控制技术领域，具体涉及一种植保无人机、操控终端、信息处理中心以及协同控制方法、系统。

背景技术

在这个高新科技空前发展的时代，人们已经欣然接受高科技带给生活的变化，无人机植保正逐步进入大众的视野。无人机作业机动灵活，可以在多种异常环境下执行任务，同时极大地节约了人力成本和时间成本。国家也相继推出一系列的政策来鼓励发展无人机植保作业，先后在多个省份推出农机购置补贴政策，加速农机新产品试验鉴定和推广应用，支持促进农机产品技术创新和研发生产，更好满足广大农民群众对新型农业机械日益增长的需要。目前，在国内已经形成了完整的无人机产业链，其中整机制造商和零部件参与企业超过2000家，初步形成了颇具规模的产业集群。

在无人机植保高速发展的大环境下，辅助无人机作业的app软件和管理平台也相继推出。无人机植保作业人员借助手机app，可以实现对飞机实时数据的掌握、对地块的测绘和数据采集、动态规划飞行作业航线、实时进行相关参数设置、即时发送作业指令等功能。

但是现有技术仍存在以下缺点：

1.现有辅助植保的app软件，多专注于个体用户单项作业功能的实现，对植保作业的整体流程缺乏合理的把控，对植保作业价值开发深度不够。

2.作业成员之间沟通交流不方便，缺少协作分工，以至于不能有效地利用既有资源。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种植保无人机、终端及站点的控制方法以及协同控制方法。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种植保无人机的控制方法，包括以下步骤，

1)将植保无人机与操控飞手进行绑定或解绑，

2)接收作业航线；

3)接收操控飞手指令并执行作业航线，同时同步上传状态信息；

4)执行完该作业航线后返航或再次接收新工作航线。

在上述技术方案中，还包括接收操控飞手指令进行返航或停止作业的步骤。

一种操控终端的控制方法，包括，

1)操控飞手注册为成员的步骤；

2)队员发起或接受组队邀请，以及脱离组队的步骤；

3)搜寻植保无人机并与其绑定或解绑并将绑定信息上传的步骤；

4)发起作业任务或根据选定地块发起作业任务的步骤；

5)选择接受、指定或被指定作业任务的步骤。

在上述技术方案中，还包括接受作业任务的操控飞手选择并启动其绑定无人机进行作业的步骤。

在上述技术方案中，还创建地块步骤，其包括，

1)查询待创建地块是否已被创建，

2)若未创建则进行测绘，若创建则直接使用已有地块信息或再测绘后更新地块信息。

一种信息处理中心的控制方法，包括以下步骤，

1)接收或根据选定地块创建作业任务；

2)将作业任务推送至队组内所有或部分指定队员；

3)接收反馈的实际作业的无人机的信息；

4)将作业任务分解为作业航线并直接分发至无人机；

5)接收启动指令并将解析后指示无人机执行对应作业航线；

6)实时接收执行作业航线的植保无人机状态，并将处理后状态信息转发至终端；

7)完成作业任务并存储作业信息。

在上述技术方案中，所述的步骤6)中还包括重新分配作业航线至接受或指定无人机的步骤。

在上述技术方案中，还包括对队组内队员加入或移除，以及对队员进行植保无人机绑定或解绑的步骤。

在上述技术方案中，多个所述的组队构成团队，包括按指令将团队内的植保无人机与队员解绑的步骤。

一种植保无人机的协同控制方法，包括以下步骤，

1)操控飞手搜寻植保无人机并与其绑定，绑定信息上传至信息处理中心；

2)发起或接受组队要求并组队，发起人或指定成员为组队管理员并将组队信息存储；

3)队员发出作业任务或发出根据选定地块创建作业任务的指令；

4)信息处理中心接受或创建作业任务，并推送至所述组队内所有或部分成员，或者仅自己可见；

5)成员选择接受或被指定接受作业任务；

6)成员上传待作业的无人机信息；

7)信息处理中心根据待作业的无人机计算作业航线并传送至对应的无人机；

8)信息处理中心接到操控飞手启动控制后，信息处理中心控制无人机执行作业航线，

9)无人机执行作业航线并实时向站点上传作业信息；

10)信息处理中心接受并存储作业信息直至该作业任务全部完成。

在上述技术方案中，还包括队员将未完成作业任务推送给所有或指定成员的步骤。

一种植保无人机的协同控制系统，包括，

操控终端，用以接收操控操作并上传，接收交互信息并显示；所述的操控操作包括植保无人机进行与飞手的绑定或解绑操作，飞手的组队或脱队操作，上传作业任务的操作，选定作业的植保无人机的操作；

信息处理中心，用以接收并执行所述的操控操作以生成操控指令，同时生成交互信息发送至操控终端；

植保无人机，接收操控指令并执行同时向操控终端或信息处理中心发送作业信息。

本发明的优点和有益效果为：

为适应日新月异的物联网大环境，促进资源合理配置，同时优化植保作业成员之间的协作，本方案提出了基于物联网和大数据的农业植保队协作方案，适用于手机app，同时可以搭载云后台，实现飞控设备借助基于网络云平台的数据传输设备，如4G通信模块等、实时与云后台进行通信，并把实时数据传递到手机端app进行显示和指导作业，同时云后台将接收到的有效数据进行解析和存储。作业系统引入“植保队”的概念，可以有效促进植保作业飞手之间的多人协同、多机协同作业，并实时进行信息共享。

附图说明

图1为组队流程示意图。

图2为测绘流程示意图。

图3所示为协同控制系统示意图。

图4为飞手用户信息在关系型数据库中存储的表模型。

图5保队信息在关系型数据库中存储的表模型。

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，可以根据以上附图获得其他的相关附图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合具体实施例进一步说明本发明的技术方案。

实施例一

一种植保无人机的控制方法，包括以下步骤，

1)将植保无人机与操控飞手进行绑定或解绑，当某飞手要接管某架无人机进行实际作业时，如果该无人机已经被接管，即绑定，需要先解除无人机与原接管人的绑定关系，才能再接管；

2)接收信息处理中心发送来的作业航线；

3)接收操控飞手指令并执行作业航线，同时同步上传状态信息；如通过航灯上传信息，航灯每秒钟会向后台传递一次数据，数据内容包括：飞机编号、架次号、当前时间、飞机的经纬度高、星数、飞行速度、喷洒流量、航向角、等即时信息。

4)执行完该作业航线后返航或再次接收新工作航线。

其中，还包括接收操控飞手指令进行返航或停止作业的步骤。

操控飞手概念的引入，将无人机与操控者脱离了固有的从属关系，便于合理分配人机，提高整体的作业效率，其中，无人机在某一时刻最多能被一个人接管，接管之后可以使用该飞机进行作业；无人机和飞手的绑定关系是动态的：操控飞手，即飞机接管人可以取消接管，解绑后的飞机又可以被其他飞手接管；其中，加油(充电)、加水加药、维修保养这些都需要飞手去做。

实施例二

一种操控终端的控制方法，该操控终端可以为定制的操控器，或者安装有app的手机，即利用app实现控制终端与信息处理中心的的通讯，其控制方法包括，

1)操控飞手注册为成员的步骤；

2)队员发起或接受组队邀请，以及脱离组队的步骤；组队时，组队发起人，即默认队长根据飞手用户名或者飞手注册时所用的手机号码进行用户搜索，搜索到之后再进行邀请；其中，一个飞手可以属于多个组队，即可以属于多个植保队；但是无人机在某个时刻只能属于一个植保队，当要拉取的无人机已在其他植保队时，必须先将无人机移出原植保队，否则无法添加。

3)搜寻植保无人机并与其绑定或解绑并将绑定信息上传的步骤；

4)发起作业任务或根据选定地块发起作业任务的步骤；

5)选择接受、指定或被指定作业任务的步骤。

其中，飞手用户账号需要通过手机号码进行注册，且每个手机号码在本系统中只能注册一次。注册时，用户会被分配一个聊天室的身份编号，作为出入聊天室的唯一标识。为满足实际的业务需求，飞手用户信息在关系型数据库中存储的表模型如下图所示：

飞手用户信息在关系型数据库中存储的表模型如下图4所示：其中，

在用户表模型中，关键字段解释：

用户名——用户登录的方式之一

真实姓名——用户在植保队聊天室的身份标识

区号——区分手机号码所属区域，便于精确的正则校验

手机号码——注册用，也是登录的方式之一，每个手机号码在系统只能注册一次

密码——用户登录校验

聊天室唯一标识——用户进出植保队聊天室的唯一身份标识

头像——用户在客户端显示的头像信息

每个飞手用户是一个独立的个体，有自主创建植保队和被拉入植保队的权利，一旦飞手组建了植保队就成为了植保队员。根据实际业务需求，植保队信息在关系型数据库中存储的表模型如图5所示：

在植保队表模型中，关键字段解释：

植保队名称——植保队及植保队聊天室的标识

植保队状态——植保队状态1标识已解散0标识正常

聊天室唯一标识——植保队聊天室区别于其他聊天室的唯一标识

植保公司——不同植保队在一起可以组建一个植保公司

创建人——创建植保队的飞手用户

队长——植保队队长，默认是植保队创建人，队长身份可以转让

植保队长可以通过名称搜索植保用户，并邀请其加入到自己所在的植保队，被邀请人同意后即成为该植保队成员。植保队成员可以根据飞机编号和搜索附近飞机将飞机拉入植保队，被拉入植保队的飞机对所有成员可见。在植保队界面可以进行植保队的切换，植保队语音聊天实时提醒，在植保队聊天室界面可以进一步进入植保队员和飞机的列表。在用户界面可以拨打指定用户网络电话，在植保队无人机界面可以对植保队内的植保机进行基本信息查询和相应的维护操作。

在控制逻辑上，以app为例，app端具有权限控制，App端有队长和队员的划分，队长默认为植保队的创建人，队长身份可以转让给其他的植保队成员。队长有权邀请新成员加入植保队，还有移除队内成员、解散植保队，以及移除植保队飞机的权利。另外，队员可以在植保队任务列表中选择未指派的任务进行认领，队长不仅可以认领任务，还有权指派未被执行的任务给指定的植保队员。还有一些特殊功能，如飞机设备调参，也是需要具备相应的权限才能进行的。

同时还包括接受作业任务的操控飞手选择并启动其绑定无人机进行作业的步骤，多个飞手组成一个植保队进行协同作业，可有效提高作业效率，而且飞手可分属不同植保队，有效保证作飞手的工作量需求，其中，一个飞手在某一植保队内的飞机有数量限制，如最多接管三架飞机以便保证整体的效率和公平。

同时，还创建地块步骤，其包括，

1)查询待创建地块是否已被创建，

具体地包括，

1.App上植保队地块列表会显示植保队所有已测绘地块信息(包括地块创建人、地块所有人、创建时间等信息)；

2.植保队员创建地块成功之后会向app群聊天室推送一条新创建的地块信息(包括地块位置、地块创建人、地块所有人、创建时间等信息)

3.飞手登录后台网站也可以查看到地块列表，并查看地块在地图上的详细地理位置

2)若未创建则进行测绘，若创建则直接使用已有地块信息或再测绘后更新地块信息。测绘涉及到的技术手段有多种：如手动标点、地面站采点、采点器采点等，其基本原理是获取地块的边界点和地块上障碍物点坐标，并将坐标信息传递到云后台，经过解析后存入数据库。植保队成员创建的地块可以分享到植保队，群消息中会实时推送新创建的地块信息，包括地块的创建人信息、地块的面积和坐标等基本信息。测绘的目的是在测绘好的地块上创建作业任务，进行标准化、自动化的作业。

实施例三

一种信息处理中心的控制方法，该信息处理中心可以为移动式信息站或者云后台等，包括以下步骤，

1)接收或根据选定地块创建作业任务；

2)将作业任务推送至队组内所有或部分指定队员；

3)接收反馈的实际作业的无人机的信息；

4)将作业任务分解为作业航线并直接分发至无人机；

5)接收启动指令并将解析后指示无人机执行对应作业航线；

6)实时接收执行作业航线的植保无人机状态，并将处理后状态信息转发至终端；

7)完成作业任务并存储作业信息。

信息处理中心会根据无人机信息中的垄宽、作业设备的容量以及电池续航能力等参数规划出作业航线，让该架次飞机去执行，如果飞机执行完这几条航线还有电量，就会按照规划好的路线返回到指定位置进行加药和换电池，假如未执行完该架次所规划的航线药用完了或者电量不足了，就会在断药处打上断点，飞机返航，待补充完药剂或更换完电池之后再接着断点处进行作业。

将将植保作业的实时数据和业务数据传递到信息处理中心，如云后台，并进行存储和汇总，利用这些有效的数据可以进行下一步的数据整合分析，从汇总的数据中可以汇总得出有用的数据信息，如：飞行里程、总作业面积、累计飞行里程、累计完成任务数等信息，用以指导生产、量化作业效率。同时，还可以对接第三方服务，推送业务数据，实现资源共享，而且将植保作业的各生产要素有机整合在一起，为植保用户搭建了一个协作平台，在此平台上可以进行及时有效的沟通交流，有效地提高了生产效率，并解决了植保资源利用率不高的问题，通过植保队内部一整套完整的管理技术，为植保作业严谨、高效提供了保障。

进一步地，多个所述的组队构成团队，包括按指令将团队内的植保无人机与队员解绑的步骤。即引入植保公司概念。一定范围内相互协作的飞手可以共同组建一个植保队，不同区域的多个植保队又可以组建一个植保公司，由植保公司管理员进行统一管理和协调。

实施例四

一种植保无人机的协同控制方法，包括以下步骤，

1)操控飞手搜寻植保无人机并与其绑定，绑定信息上传至信息处理中心；

2)发起或接受组队要求并组队，发起人或指定成员为组队管理员并将组队信息存储；

3)队员发出作业任务或发出根据选定地块创建作业任务的指令；

4)信息处理中心接受或创建作业任务，并推送至所述组队内所有或部分成员，或者仅自己可见；

5)成员选择接受或被指定接受作业任务；

6)成员上传待作业的无人机信息；

7)信息处理中心根据待作业的无人机计算作业航线并传送至对应的无人机；

8)信息处理中心接到操控飞手启动控制后，信息处理中心控制无人机执行作业航线，

9)无人机执行作业航线并实时向站点上传作业信息；

10)信息处理中心接受并存储作业信息直至该作业任务全部完成。

其中，还包括队员将未完成作业任务推送给所有或指定成员的步骤。

本方案是“云”“人”、“地”、“机”的有机组合。融合了物联网技术的基于网络云平台的数据传输设备，如4G通信模块等与地面站及手机app整体交互方案。其中，人指的是从事植保作业的飞手用户，人的因素在整个组合中起到发起和推动的重要作用。地是指待作业的农田地块，云，指信息处理中心，如云后台，机即为植保无人机，飞行控制设备装配基于网络云平台的数据传输设备，如4G通信模块等根据既定通讯协议与地面站进行实时信息交互，地面端可以根据基于网络云平台的数据传输设备，如4G通信模块等返回的信息掌握飞行设备的位置、喷洒流量、飞行速度、航向角度等实时数据信息。该信息除用于指导飞机实时作业外，也会作为进一步大数据分析挖掘的重要原材料。采用与云后台相结合的植保队管理技术，植保队作为植保用户组建的群落，可以实现植保队内部信息的即时共享，保证植保信息的及时传达和明确分工。

实施例五

本发明还同时公开了一种植保无人机的协同控制系统，其包括，

操控终端，如装载于手机的app等，可以实现便捷操控，作为植保无人机和后续信息处理中心的交互节点，其用以接收操控操作并上传，接收交互信息并显示；所述的操控操作包括植保无人机进行与飞手的绑定或解绑操作，飞手的组队或脱队操作，上传作业任务的操作，选定作业的植保无人机的操作；当然，还包括其他操作，如临时结束作业或者继续其他未竟作业等；

信息处理中心，如后云台处理中心，用以接收并执行所述的操控操作以生成操控指令，同时生成交互信息发送至操控终端；作为最主要的信息处理模块，承担了大部分的信息计算和转换，有效减轻终端的计算负担，而且便于数据的维护和安全；

植保无人机，接收操控指令并执行同时向操控终端或信息处理中心发送作业信息。

而且，为了配合植保作业，同时弥补app在指导作业方面的不足，在云后台上搭建网站，可以在浏览器客户端对植保队各组成要素进行管理，同时新增管理员权限，解决一些app端无法解决的问题。比如：植保公司内部的两个植保队A和B，A植保队成员打算拉取某架飞机到自己的植保队，也赢得了公司领导的同意，但是该飞机目前在B植保队，根据植保队内部控制的机制，A植保队成员是不能成功拉取该飞机的。此时需要联系到B植保队队长，由队长将该飞机移出B植保队，但是不能保证第一时间就能联系到B植保队队长，这就会耽误实际作业。而网站管理员用户的存在就可以解决这个问题，网站管理员拥有比队长更高的权限，可以将飞机强制移除当前所在植保队。除此之外，网站管理员还可以对植保队内成员、地块、任务进行批量操作，比如批量删除无用的地块信息等。

为了易于说明，实施例中使用了诸如“上”、“下”、“左”、“右”等空间相对术语，用于说明图中示出的一个元件或特征相对于另一个元件或特征的关系。应该理解的是，除了图中示出的方位之外，空间术语意在于包括装置在使用或操作中的不同方位。例如，如果图中的装置被倒置，被叙述为位于其他元件或特征“下”的元件将定位在其他元件或特征“上”。因此，示例性术语“下”可以包含上和下方位两者。装置可以以其他方式定位(旋转90度或位于其他方位)，这里所用的空间相对说明可相应地解释。

而且，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个与另一个具有相同名称的部件区分开来，而不一定要求或者暗示这些部件之间存在任何这种实际的关系或者顺序。

以上对本发明做了示例性的描述，应该说明的是，在不脱离本发明的核心的情况下，任何简单的变形、修改或者其他本领域技术人员能够不花费创造性劳动的等同替换均落入本发明的保护范围。

Claims (12)

1.一种植保无人机的控制方法，其特征在于：包括以下步骤，

1)将植保无人机与操控飞手进行绑定或解绑，

2)接收作业航线；

3)接收操控飞手指令并执行作业航线，同时同步上传状态信息；

4)执行完该作业航线后返航或再次接收新工作航线。

2.如权利要求1所述的植保无人机的控制方法，其特征在于：还包括接收操控飞手指令进行返航或停止作业的步骤。

3.一种操控终端的控制方法，其特征在于：包括，

1)操控飞手注册为成员的步骤；

2)队员发起或接受组队邀请，以及脱离组队的步骤；

3)搜寻植保无人机并与其绑定或解绑并将绑定信息上传的步骤；

4)发起作业任务或根据选定地块发起作业任务的步骤；

5)选择接受、指定或被指定作业任务的步骤。

4.如权利要求3所述的操控终端的控制方法，其特征在于：还包括接受作业任务的操控飞手选择并启动其绑定无人机进行作业的步骤。

5.如权利要求3所述的操控终端的控制方法，其特征在于：还创建地块步骤，其包括，

1)查询待创建地块是否已被创建，

2)若未创建则进行测绘，若创建则直接使用已有地块信息或再测绘后更新地块信息。

6.一种信息处理中心的控制方法，其特征在于：包括以下步骤，

1)接收或根据选定地块创建作业任务；

2)将作业任务推送至队组内所有或部分指定队员；

3)接收反馈的实际作业的无人机的信息；

4)将作业任务分解为作业航线并直接分发至无人机；

5)接收启动指令并将解析后指示无人机执行对应作业航线；

6)实时接收执行作业航线的植保无人机状态，并将处理后状态信息转发至终端；

7)完成作业任务并存储作业信息。

7.根据权利要求6所述的操控终端的控制方法，其特征在于：所述的步骤6)中还包括重新分配作业航线至接受或指定无人机的步骤。

8.根据权利要求6所述的操控终端的控制方法，其特征在于：还包括对队组内队员加入或移除，以及对队员进行植保无人机绑定或解绑的步骤。

9.根据权利要求6所述的操控终端的控制方法，其特征在于：多个所述的组队构成团队，包括按指令将团队内的植保无人机与队员解绑的步骤。

10.一种植保无人机的协同控制方法，其特征在于，包括以下步骤，

1)操控飞手搜寻植保无人机并与其绑定，绑定信息上传至信息处理中心；

2)发起或接受组队要求并组队，发起人或指定成员为组队管理员并将组队信息存储；

3)队员发出作业任务或发出根据选定地块创建作业任务的指令；

4)信息处理中心接受或创建作业任务，并推送至所述组队内所有或部分成员，或者仅自己可见；

5)成员选择接受或被指定接受作业任务；

6)成员上传待作业的无人机信息；

7)信息处理中心根据待作业的无人机计算作业航线并传送至对应的无人机；

8)信息处理中心接到操控飞手启动控制后，信息处理中心控制无人机执行作业航线，

9)无人机执行作业航线并实时向站点上传作业信息；

10)信息处理中心接受并存储作业信息直至该作业任务全部完成。

11.如权利要求10所述的植保无人机的协同控制方法，其特征在于，还包括队员将未完成作业任务推送给所有或指定成员的步骤。

12.一种植保无人机的协同控制系统，其特征在于，包括，

操控终端，用以接收操控操作并上传，接收交互信息并显示；所述的操控操作包括植保无人机进行与飞手的绑定或解绑操作，飞手的组队或脱队操作，上传作业任务的操作，选定作业的植保无人机的操作；

信息处理中心，用以接收并执行所述的操控操作以生成操控指令，同时生成交互信息发送至操控终端；

植保无人机，接收操控指令并执行同时向操控终端或信息处理中心发送作业信息。