CN109857141B - 植保无人机喷洒方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种植保无人机喷洒方法和系统，一种植保无人机喷洒系统，包括：植保无人机和地面站；植保无人机包括飞行模块、飞行控制模块和喷洒模块，喷洒模块包括依次连接的水箱、水泵、流量计和喷头；地面站根据作业区域信息、待喷洒作物信息和植保无人机的信息，确定待喷洒作物的目标喷洒量、植保无人机的目标飞行速度和植保无人机的飞行线路信息并发送给飞行控制模块；飞行控制模块控制飞行模块按照飞行线路和目标飞行速度飞行，并通过监控流量计的流量信息，控制水泵的转速和飞行模块的飞行速度，以使水箱中装载的药液按照目标喷洒量从喷头中喷出。本发明公开的植保无人机喷洒方法和系统，可以对植保无人机的喷洒作业进行精细的控制。

Description

植保无人机喷洒方法和系统

技术领域

本发明实施例涉及无人机技术，尤其涉及一种植保无人机喷洒方法和系统。

背景技术

随着无人机技术的发展，各种类型的无人机已经广泛应用于各行业中，提高了各行业的工作效率，并且节省了人力、物力的消耗。植保无人机作为一种新型的农药喷洒设备，近年来也得到了迅猛的发展。

相比于传统的人工喷洒，植保无人机大大节约了所需人力，甚至在设定了相应的自动喷洒程序后，可以实现无人值守的自动喷洒，且由于是在空中喷洒，喷洒的药液更加均匀，药液消耗更少，还能够减少农药残留。相比于大型农业飞机的空中喷洒，植保无人机的成本更低，并且由于植保无人机的飞行高度更低，喷洒效果也更好。

但是，植保无人机普遍采用高浓度、细喷雾、低容量的超低量喷雾技术，为了保证植保无人机的作业质量，需要对植保无人机进行更加精细的控制，而目前对植保无人机的喷洒控制仍存在一定的误差。

发明内容

本发明提供一种植保无人机喷洒方法和系统，以对植保无人机的喷洒作业进行精细的控制。

第一方面，本发明实施例提供一种植保无人机喷洒系统，包括：植保无人机和地面站；

植保无人机包括飞行模块、飞行控制模块和喷洒模块，喷洒模块包括依次连接的水箱、水泵、流量计和喷头；

地面站用于根据作业区域信息、待喷洒作物信息和植保无人机的信息，确定待喷洒作物的目标喷洒量、植保无人机的目标飞行速度和植保无人机的飞行线路信息，将目标喷洒量、目标飞行速度和飞行线路信息发送给飞行控制模块；

飞行控制模块用于控制飞行模块在作业区域中按照飞行线路和目标飞行速度飞行，并通过监控流量计的流量信息，控制水泵的转速和飞行模块的飞行速度，以使水箱中装载的药液按照目标喷洒量从喷头中喷出。

在第一方面一种可能的实现方式中，地面站，具体用于根据待喷洒作物信息确定待喷洒作物的目标喷洒量，根据目标喷洒量和植保无人机的信息确定植保无人机的目标飞行速度，根据作业区域信息确定植保无人机的飞行线路信息。

在第一方面一种可能的实现方式中，飞行控制模块具体用于根据目标喷洒量和目标飞行速度，确定水泵的初始转速，控制飞行模块在作业区域中按照飞行线路和目标飞行速度飞行，并控制水泵按照初始转速转动；通过监控流量计的流量信息，确定喷头中喷出的药液的实际喷洒量，更新目标飞行速度，并调整水泵的转速，以使实际喷洒量等于目标喷洒量。

在第一方面一种可能的实现方式中，地面站，还用于向飞行控制模块发送水泵的转速区间和飞行模块的飞行速度区间；

飞行控制模块，具体用于控制飞行模块飞行至作业区域后，检测飞行模块的当前飞行速度，当飞行模块的当前飞行速度小于目标飞行速度时，根据当前飞行速度、目标飞行速度和转速区间调整水泵的转速并提高当前飞行速度；当当前飞行速度等于目标飞行速度后，通过监控流量计的流量信息，并根据当前飞行速度、流量信息和喷头的喷幅确定喷头中喷出的药液的实际喷洒量，根据实际喷洒量和目标喷洒量的误差，更新目标飞行速度，调整水泵的转速，以使实际喷洒量等于目标喷洒量，其中，水泵的转速位于转速区间内且目标飞行速度位于速度区间内。

在第一方面一种可能的实现方式中，飞行控制模块，还用于若实际喷洒量小于预设阈值时，保存当前喷洒位置，并控制飞行模块返航，并将当前喷洒位置发送给地面站。

第二方面，本发明实施例还提供了一种植保无人机喷洒方法，包括：

根据作业区域信息、待喷洒作物信息和植保无人机的信息，确定待喷洒作物的目标喷洒量、植保无人机的目标飞行速度和植保无人机的飞行线路信息；

控制植保无人机在作业区域中按照飞行线路和目标飞行速度飞行；

通过监控植保无人机喷洒药液的流量信息，控制植保无人机控制药液喷洒流量的水泵的转速和植保无人机的飞行速度，以使植保无人机水箱中装载的药液按照目标喷洒量从喷头中喷出。

在第二方面一种可能的实现方式中，根据作业区域信息、待喷洒作物信息和植保无人机的信息，确定待喷洒作物的目标喷洒量、植保无人机的目标飞行速度和植保无人机的飞行线路信息，包括：

根据待喷洒作物信息确定待喷洒作物的目标喷洒量，根据目标喷洒量和植保无人机的信息确定植保无人机的目标飞行速度，根据作业区域信息确定植保无人机的飞行线路信息。

在第二方面一种可能的实现方式中，控制植保无人机在作业区域中按照飞行线路和目标飞行速度飞行，包括：

根据目标喷洒量和目标飞行速度，确定水泵的初始转速，控制植保无人机在作业区域中按照飞行线路和目标飞行速度飞行，并控制水泵按照初始转速转动；

通过监控植保无人机喷洒药液的流量信息，控制植保无人机控制药液喷洒流量的水泵的转速和植保无人机的飞行速度，以使植保无人机水箱中装载的药液按照目标喷洒量从喷头中喷出，包括：

通过监控植保无人机喷洒药液的流量信息，确定喷头中喷出的药液的实际喷洒量，更新目标飞行速度，并调整水泵的转速，以使实际喷洒量等于目标喷洒量。

在第二方面一种可能的实现方式中，该方法还包括：

确定植保无人机的水泵的转速区间和植保无人机的飞行速度区间；

控制植保无人机飞行至作业区域后，检测植保无人机的当前飞行速度，当植保无人机的当前飞行速度小于目标飞行速度时，根据当前飞行速度、目标飞行速度和转速区间调整水泵的转速并提高当前飞行速度；

通过监控植保无人机喷洒药液的流量信息，确定喷头中喷出的药液的实际喷洒量，更新目标飞行速度，并调整水泵的转速，以使实际喷洒量等于目标喷洒量，包括：

当当前飞行速度等于目标飞行速度后，通过监控植保无人机喷洒药液的流量信息，并根据当前飞行速度、流量信息和喷头的喷幅确定喷头中喷出的药液的实际喷洒量，根据实际喷洒量和目标喷洒量的误差，更新目标飞行速度，调整水泵的转速，以使实际喷洒量等于目标喷洒量，其中，水泵的转速位于转速区间内且目标飞行速度位于速度区间内。

在第二方面一种可能的实现方式中，该方法还包括：

若实际喷洒量小于预设阈值时，保存当前喷洒位置，并控制植保无人机返航。

本发明实施例提供的植保无人机喷洒方法和系统，包括植保无人机和地面站，地面站根据作业区域信息、待喷洒作物信息和植保无人机的信息，确定待喷洒作物的目标喷洒量、植保无人机的目标飞行速度和植保无人机的飞行线路信息，并将目标喷洒量、目标飞行速度和飞行线路信息发送给飞行控制模块，植保无人机中的飞行控制模块控制飞行模块在作业区域中按照飞行线路和目标飞行速度飞行，并通过监控流量计的流量信息，控制植保无人机中的水泵的转速和飞行模块的飞行速度，以使水箱中装载的药液按照目标喷洒量从喷头中喷出，由于通过对流量计的流量信息进行监控，并同时对水泵的转速和飞行模块的飞行速度进行闭环调整，从而可以对植保无人机的喷洒作业进行精细的控制，以满足植保无人机进行喷洒作业的需求。

附图说明

图1为本发明实施例提供的植保无人机喷洒系统实施例一的结构示意图；

图2为植保无人机进行喷洒作业的线路示意图；

图3为本发明实施例提供的植保无人机喷洒方法实施例一的流程图；

图4和图5为本发明实施例提供的植保无人机喷洒方法实施例二的流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

植保无人机是无人机在农业领域的重要应用领域，即将农业生产中所需使用的各种药剂装载在水箱中，由无人机携带水箱在待喷洒作物上空飞行，同时控制水箱中的药剂喷洒在作物上。由于植保无人机成本低、喷洒效率高，已经广泛应用于农业生产中。为了提高植保无人机的喷洒效率，目前植保无人机已经无需人工操作飞行和喷洒，而是采用自动的智能化喷洒方式进行喷洒，但由于不同作物、不同药剂的喷洒量不同，植保无人机所采用的喷洒水泵的转速与压力值之间的线性度不高，导致采用简单的控制方式对植保无人机进行喷洒控制已经无法满足农业生产中的精细化管理需求。本发明提供一种植保无人机的喷洒系统和喷洒方法，通过对植保无人机的飞行速度、喷洒量等参数进行实时监控和调整，提高植保无人机的喷洒效率。

图1为本发明实施例提供的植保无人机喷洒系统实施例一的结构示意图，如图1所示，本实施例提供的植保无人机喷洒系统包括植保无人机11和地面站12。植保无人机11包括飞行模块13、飞行控制模块14和喷洒模块15，喷洒模块15包括依次连接的水箱16、水泵17、流量计18和喷头19。

地面站12位于地面的机房中，由植保作业人员进行控制和管理，并对作业中的植保无人机11进行监控。在地面站12中保存有植保无人机11的相应信息，并可以与植保无人机11进行通信，植保作业人员可以在地面站12中对植保无人机11的作业任务进行设置。地面站12将作业任务发送至植保无人机11后，植保无人机11中的飞行控制模块14即可根据作业任务控制植保无人机11中的飞行模块13和喷洒模块15完成喷洒任务。地面站12可以同时对多个植保无人机11进行管理和控制。

地面站12用于根据作业区域信息、待喷洒作物信息和植保无人机11的信息，确定待喷洒作物的目标喷洒量、植保无人机11的目标飞行速度和植保无人机11的飞行线路信息，将目标喷洒量、目标飞行速度和飞行线路信息发送给飞行控制模块14。由于不同的作物、不同喷洒药液的喷洒量是不同的，不同植保无人机11的喷洒能力也不同，因此，为了使植保无人机11完成喷洒作业，首先需要确定待喷洒区域的目标喷洒量、飞行线路、目标飞行速度等信息。

其中飞行线路信息是根据作业区域信息和植保无人机的信息确定的，如图2所示，图2为植保无人机进行喷洒作业的线路示意图，其中区域21为作业区域，宽度22为植保无人机11的喷洒宽度，那么即可确定植保无人机11的飞行线路为线路23，从而可以对区域21实现全覆盖的喷洒作业。目标喷洒量根据待喷洒作物的信息确定，其单位一般为毫升/亩，例如对于小麦等大田作物的亩用量为800毫升/亩～1200毫升/亩，苹果等果树的亩用量为2500毫升/亩～3500毫升/亩，当然，对于不同的具体作物、作物的不同种植方式和不同的喷洒药液，其亩用量会有一定区别，总之，在确定了待喷洒作物和待喷洒药液后，即可确定目标喷洒量。植保无人机11在进行喷洒作业时，其单位时间内能够喷洒药液的喷洒量位于一定的区间范围内，且具有缺省的单位时间喷洒量指标，在确定了飞行线路信息和目标喷洒量后，即可计算出植保无人机11的目标飞行速度，该目标飞行速度一般根据植保无人机11的缺省单位时间喷洒量确定。植保无人机11的缺省单位时间喷洒量一般设置为植保无人机11的单位时间喷洒量区间的中值，以便植保无人机11在喷洒作业过程中进行调整。

地面站12将目标喷洒量、目标飞行速度和飞行线路信息发送给飞行控制模块14之后，飞行控制模块14即可控制飞行模块13飞行至作业区域中按照飞行线路进行飞行并控制喷洒模块15进行喷洒作业。飞行模块13即为独立的无人机，喷洒模块15为完成药液喷洒作业所需的各种器件的组合，包括依次连接的水箱16、水泵17、流量计18和喷头19。飞行控制模块14能够与地面站12进行通信，接收地面站12发送的相关信息，并对飞行模块13进行飞行控制，并对喷洒模块15进行监控和喷洒控制。飞行控制模块14对飞行模块13进行飞行控制的具体方法与现有的无人机飞行控制方法类似，在本发明实施例中不再赘述，只要为飞行控制模块14提供了飞行线路信息和目标飞行速度、飞行高度等信息，飞行控制模块14即可对飞行模块13进行自动的飞行控制，控制飞行模块13在作业区域中按照飞行线路和目标飞行速度飞行。飞行控制模块14还通过监控流量计18的流量信息，确定喷洒模块15喷洒出的药液的实际流量，再结合飞行模块13的实际飞行速度，即可计算出植保无人机11的实际喷洒量。由于天气、风向等因素，导致植保无人机11按照地面站12发送的相关信息进行喷洒作业时的实际喷洒量可能与目标喷洒量不同，从而可能影响喷洒作业的效果。因此，飞行控制模块14需要对流量计18的流量信息进行监控，以及对飞行模块13的实际飞行速度进行监控，从而计算出植保无人机11的实际喷洒量。而当实际喷洒量与目标喷洒量不同时，为了保证喷洒作业的质量，就需要对水泵17的转速或飞行模块13的飞行速度进行调整，从而使得水箱16中装载的药液按照目标喷洒量从喷头19中喷出。

由于植保无人机11中所采用的喷头19一般为压力喷头，为了保证药液的喷雾效果，压力值必须保持在一定的范围内，也即控制水箱16中药液喷出流量的水泵17的转速要保持在一定的范围内，而水泵17的转速与压力值之间的线性度不高，也即，水泵17的转速与流量计18所检测到的流量信息之间的线性度不高。因此无法仅通过水泵17的转速与飞行模块13的飞行速度计算出实际喷洒量。而在飞行线路、飞行高度固定的情况下，影响植保无人机11的实际喷洒量的因素包括植保无人机11的飞行速度和水泵17的转速。那么就需要通过流量计18对水泵17输出的药液流量进行监控，判断喷头19的实际喷洒量与目标喷洒量是否相同，若不同，则对飞行模块13的飞行速度或水泵17的转速进行闭环调整，使得实际喷洒量与目标喷洒量趋向相同。也就是在每次对飞行模块13的飞行速度或水泵17的转速进行调整后，都将实际喷洒量与目标喷洒量进行比较，并进行进一步地调整。

具体地，飞行控制模块14具体用于根据目标喷洒量和目标飞行速度，确定水泵17的初始转速，水泵17的初始转速为植保无人机11按照飞行线路和目标飞行速度飞行时，从水泵17流出的药液的理论喷洒量等于目标喷洒量的理论转速。然后飞行控制模块14控制飞行模块13在作业区域中按照飞行线路和目标飞行速度飞行，并控制水泵17按照初始转速转动；通过监控流量计18的流量信息，确定喷头19中喷出的药液的实际喷洒量，更新目标飞行速度，并调整水泵17的转速，以使实际喷洒量等于目标喷洒量。

本实施例提供的植保无人机喷洒系统，包括植保无人机和地面站，地面站根据作业区域信息、待喷洒作物信息和植保无人机的信息，确定待喷洒作物的目标喷洒量、植保无人机的目标飞行速度和植保无人机的飞行线路信息，并将目标喷洒量、目标飞行速度和飞行线路信息发送给飞行控制模块，植保无人机中的飞行控制模块控制飞行模块在作业区域中按照飞行线路和目标飞行速度飞行，并通过监控流量计的流量信息，控制植保无人机中的水泵的转速和飞行模块的飞行速度，以使水箱中装载的药液按照目标喷洒量从喷头中喷出，由于通过对流量计的流量信息进行监控，并同时对水泵的转速和飞行模块的飞行速度进行闭环调整，从而可以对植保无人机的喷洒作业进行精细的控制，以满足植保无人机进行喷洒作业的需求。

进一步地，由于喷头19普遍为压力喷头，为了保证喷雾效果，喷头19的压力值需要在一定范围内，也即水泵17输出的流量压力需要在一定范围内，即对应于水泵17的转速需要在一定范围内。另外，为了保证喷洒作业的质量，使得药液能够均匀地喷洒与作物表面，植保无人机的飞行速度也要在一定范围内。因此，地面站12还可以根据植保无人机11的信息，向飞行控制模块14发送水泵17的转速区间和飞行模块13的飞行速度区间。水泵17的转速区间包括最高转速和最低转速，飞行模块13的飞行速度区间可以包括最低飞行速度和最高飞行速度也可以仅包括最高飞行速度。

飞行控制模块14在接收到转速区间和飞行速度区间后，在对飞行模块13和水泵17进行调整的过程中，就需要在水泵17的转速位于转速区间之间，以及飞行模块13的实际飞行速度在飞行速度区间的前提下，使得实际喷洒流量趋向目标喷洒流量。具体地，飞行控制模块14，具体用于控制飞行模块13飞行至作业区域后，检测飞行模块13的当前飞行速度，当飞行模块13的当前飞行速度小于目标飞行速度时，根据当前飞行速度、目标飞行速度和转速区间调整水泵17的转速并提高当前飞行速度。由于在飞行模块13到达作业区域后，将飞行速度调整至目标飞行速度需要一定的时间，在这段调整的时间内，由于飞行模块13的实际飞行速度与目标飞行速度不同，那么就需要对水泵17的转速进行实时地调整，具体地调整方法例如采用公式R＝V1/Vt0*(Rmax-Rmin)*0.5-Rmin，计算水泵17的目标转速R，其中V1为飞行模块13的当前飞行速度，Vt0为目标飞行速度，Rmax为水泵17的最高转速，Rmin为水泵17的最低转速。由于飞行模块13的飞行速度处于持续的调整中，因此在对水泵17的转速进行调整后，间隔一定时间(例如100毫秒)就再次对飞行模块13的实际飞行速度与目标飞行速度进行比较，并持续地对水泵17的转速进行调整，直到飞行模块13的实际飞行速度与目标飞行速度相同。

当当前飞行速度等于目标飞行速度后，通过监控流量计18的流量信息，并根据当前飞行速度、流量信息和喷头19的喷幅确定喷头19中喷出的药液的实际喷洒量，根据实际喷洒量和目标喷洒量的误差，更新目标飞行速度，调整水泵17的转速，以使实际喷洒量等于目标喷洒量，其中，水泵17的转速位于转速区间内且目标飞行速度位于速度区间内。可以采用公式M1＝F1*667/(60*V1*W)计算实际喷洒量M1，M1的单位为毫升/亩，F1为流量计18检测到的流量值，单位为毫升/分钟，V1为飞行模块13的当前飞行速度，W为喷头19的喷幅。

需要说明的是，为了避免喷洒的药液对传统涡轮型流量计的腐蚀和沉积，导致流量计18检测到的流量不准，在本发明实施例中，采用压力计替代传统的涡轮性流量计作为流量计18。通过读取压力计上的压强来推到出当前的流量，流量F＝V*S＝SQRT((C-P)*2)*S，其中V为流速，S为喷头19的截面积，SQRT为平方根函数，P为压力计上的压强读数。作为流量计18的压强计需要安装在水泵17下游，以便更准确地读取压强值。

在计算出实际喷洒量M1后，将M1与目标喷洒量Mt0进行比较，若M1与Mt0相同，那么意味着实际喷洒量与目标喷洒量相同，无需进行调整。若M1与Mt0不同，那么还需要判断水泵17的当前转速R1是否已经到达转速区间边界。在这里需要进行如下两个判断：(M1<Mt0，且R1＝Rmax)或者(M1>Mt0，且R1＝Rmin)，也即是否已经无法通过调整水泵17的转速使得实际喷洒量达到目标喷洒量。若判断为否，也就是水泵17的当前转速R1还未到达最高转速或最低转速，那么就对水泵17的当前转速进行调整，设定水泵17的目标转速R＝R1*Mt0/M1，此时如果计算出的目标转速R>Rmax，则设定R＝Rmax，若R<rmin，则设定R＝Rmin。在调整了水泵17的转速后，经过一定时间的延时(例如100毫秒)，再次对实际喷洒量进行检测和计算，并重复进行水泵17转速的调整，从而实现闭环的控制。

而当判断：(M1<Mt0，且R1＝Rmax)或者(M1>Mt0，且R1＝Rmin)为是时，意味着无法通过调整水泵17的转速使得实际喷洒量达到目标喷洒量，那么就需要对飞行模块13的目标飞行速度进行调整，计算新的目标飞行速度Vt0＝M1*V1/Mt0，由于飞行模块13的飞行速度需要位于速度区间内，在计算出新的目标飞行速度后，还需要判断新的目标飞行速度是否位于速度区间内。若否则意味着植保无人机11已经无法在作业区域内实现目标喷洒量，飞行控制模块14需要向地面站12发送提示信息，并停止喷洒作业，等待地面站12指示或者返航。需要说明的是飞行控制模块14计算出新的目标飞行速度后，还需要向地面站12发送更新后的目标飞行速度。在更新了目标飞行速度后，飞行控制模块14将控制飞行模块13以更新后的目标飞行速度进行飞行。

当更新了飞行模块13的目标飞行速度后，或者通过对实际喷洒量和目标喷洒量进行比较后，确定实际喷洒量和目标喷洒量相同，则可以进行进一步地判断，通过比较飞行模块13的实际飞行路径和飞行线路，判断飞行模块13是否不在喷洒路径上。需要说明的是，由于实际喷洒量和目标喷洒量很难完全相同，可以采用公式ABS(M1-Mt0)/Mt0<0.05判断实际喷洒量和目标喷洒量是否相同，即实际喷洒量M1和目标喷洒量Mt0只差是否小于预设阈值，其中公式中的ABS表示取绝对值。上述公式中的预设阈值可以根据实际需求进行调整，在本实施例中以0.05为例。若判断飞行模块13不在喷洒路径上，则飞行控制模块14对飞行模块13的飞行线路进行调整。飞行模块14可以每间隔一定时间(例如100毫秒)对飞行模块13的是否不在喷洒路径上进行判断。若判断飞行模块13在喷洒路径上，那么可以继续采用公式M1＝F1*667/(60*V1*W)计算实际喷洒量M1。记着再根据公式M1<Mt0*0.5判断水箱16中的药液是否喷洒完毕。上述公式中的系数0.5可以根据实际需求进行调整，即判断实际喷洒量是否与目标喷洒量相差较大，若满足上述公式，意味着两者相差过大，这是由于水箱16中药液不足，导致流量计18检测到的流量值变小而造成的，那么飞行控制模块14就保存当前喷洒位置，并控制飞行模块13返航，并将当前喷洒位置发送给地面站12。若根据公式M1<Mt0*0.5判断水箱16中的药液未喷洒完毕，那么可以进一步地对水泵17的当前转速进行调整，设定水泵17的目标转速R＝R1*Mt0/M1，此时如果计算出的目标转速R>Rmax，则设定R＝Rmax，若R<rmin，则设定R＝Rmin。在调整了水泵17的转速后，经过一定时间的延时(例如100毫秒)，再次对实际喷洒量进行检测和计算，并重复进行水泵17转速的调整，从而实现闭环的控制。

图3为本发明实施例提供的植保无人机喷洒方法实施例一的流程图，如图3所示，本实施例提供的方法包括：

步骤S301，根据作业区域信息、待喷洒作物信息和植保无人机的信息，确定待喷洒作物的目标喷洒量、植保无人机的目标飞行速度和植保无人机的飞行线路信息。

本实施例提供的植保无人机喷洒方法用于控制植保无人机进行药液喷洒作业，其中植保无人机需要与地面站配合组成植保无人机喷洒系统，植保无人机喷洒系统的结构如图1所示。

步骤S302，控制植保无人机在作业区域中按照飞行线路和目标飞行速度飞行。

步骤S303，通过监控植保无人机喷洒药液的流量信息，控制植保无人机控制药液喷洒流量的水泵的转速和植保无人机的飞行速度，以使植保无人机水箱中装载的药液按照目标喷洒量从喷头中喷出。

本实施例提供的植保无人机喷洒方法用于对图1所示的植保无人机喷洒系统进行喷洒控制，其具体的实现方法和技术效果已经在图1所示实施例中进行了详细阐述，此处不再赘述。

进一步地，在图3所示实施例的基础上，步骤S301包括：根据待喷洒作物信息确定待喷洒作物的目标喷洒量，根据目标喷洒量和植保无人机的信息确定植保无人机的目标飞行速度，根据作业区域信息确定植保无人机的飞行线路信息。

进一步地，在图3所示实施例的基础上，控制植保无人机在作业区域中按照飞行线路和目标飞行速度飞行，包括：根据目标喷洒量和目标飞行速度，确定水泵的初始转速，控制植保无人机在作业区域中按照飞行线路和目标飞行速度飞行，并控制水泵按照初始转速转动；通过监控植保无人机喷洒药液的流量信息，控制植保无人机控制药液喷洒流量的水泵的转速和植保无人机的飞行速度，以使植保无人机水箱中装载的药液按照目标喷洒量从喷头中喷出，包括：通过监控植保无人机喷洒药液的流量信息，确定喷头中喷出的药液的实际喷洒量，更新目标飞行速度，并调整水泵的转速，以使实际喷洒量等于目标喷洒量。

进一步地，在图3所示实施例的基础上，该方法还包括：确定植保无人机的水泵的转速区间和植保无人机的飞行速度区间；控制植保无人机飞行至作业区域后，检测植保无人机的当前飞行速度，当植保无人机的当前飞行速度小于目标飞行速度时，根据当前飞行速度、目标飞行速度和转速区间调整水泵的转速并提高当前飞行速度；当当前飞行速度等于目标飞行速度后，通过监控植保无人机喷洒药液的流量信息，并根据当前飞行速度、流量信息和喷头的喷幅确定喷头中喷出的药液的实际喷洒量，根据实际喷洒量和目标喷洒量的误差，更新目标飞行速度，调整水泵的转速，以使实际喷洒量等于目标喷洒量，其中，水泵的转速位于转速区间内且目标飞行速度位于速度区间内。

进一步地，在图3所示实施例的基础上，该方法还包括：若实际喷洒量小于预设阈值时，保存当前喷洒位置，并控制植保无人机返航。

实际上，本发明实施例提供的植保无人机喷洒方法，主要分为三个步骤，第一是根据待喷洒作物的类型和作业区域确定目标喷洒量、目标飞行速度、飞行线路等信息；第二是根据初始阶段的飞行速度、水泵转速等数据，更新目标飞行速度，使得实际喷洒量趋向于目标喷洒量；第三是保持目标飞行速度不变，通过调整水泵转速，使得实际喷洒量趋向于目标喷洒量。

图4和图5为本发明实施例提供的植保无人机喷洒方法实施例二的流程图，如图4和图5所示，本实施例提供的方法包括：

步骤S401，确定目标喷洒量、目标飞行速度、飞行线路信息。

本步骤与步骤S301相同。

步骤S402，控制植保无人机进入作业区域，开始作业。

在植保无人机进入作业区域后，按照飞行线路、目标飞行速度等信息开始进行喷洒作业。

步骤S403，判断V1<Vt0。其中V1为当前飞行速度，Vt0为目标飞行速度，若判断结果为是，则执行步骤S404，若判断结果为否，则执行步骤S405。

步骤S404，设定水泵转速值R＝V1/Vt0*(Rmax-Rmin)*0.5-Rmin并提高飞行速度。其中Rmax为水泵的最大转速，Rmin为水泵的最小转速。执行完毕后，延时100毫秒后再次执行步骤S403。

步骤S405，计算当前喷洒量M1＝F1*667/(60*V1*W)。其中F1为植保无人机的当前流量值，W为植保无人机的喷幅。

步骤S406，判断(M1<Mt0，且R1＝Rmax)或者(M1>Mt0，且R1＝Rmin)。其中M1为实际喷洒量，Mt0为目标喷洒量，R1为水泵的当前转速。若判断为是则执行步骤S407，若判断为否，则执行步骤S411。

步骤S407，更新目标飞行速度Vt0＝M1*V1/Mt0。

步骤S408，判断Vt0是否位于飞行速度区间。若是则执行步骤S409，否则执行步骤S410。

步骤S409，无法实现目标喷洒量，退出作业。

步骤S410，进入步骤S501。

步骤S411，判断ABS(M1-Mt0)/Mt0<0.05。若是则执行步骤S410，否则执行步骤S412。

步骤S412，更新水泵转速R＝R1*Mt0/M1，如果R>Rmax，则R＝Rmax，如果R<rmin，则R＝Rmin。执行完毕后，延时100毫秒后再次执行步骤S405。

步骤S501，判断当前是否不在喷洒路径上。若是则执行步骤S502，否则，延时100毫秒后再次执行步骤S501。

步骤S502，计算当前喷洒量M1＝F1*667/(60*V1*W)。

步骤S503，判断M1<Mt0*0.5。若是则执行步骤S504，否则执行步骤S505。

步骤S504，确定药液喷洒完毕，保存当前位置并返航。

步骤S505，更新水泵转速R＝R1*Mt0/M1，如果R>Rmax，则R＝Rmax，如果R<rmin，则R＝Rmin。执行完毕后，延时100毫秒后再次执行步骤S501。

需要说明的是，图4和图5中，各常数的值可以根据实际作业环境、植保无人机的性能进行调整，不以图中为限。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (6)

1.一种植保无人机喷洒系统，其特征在于，包括：植保无人机和地面站；

所述植保无人机包括飞行模块、飞行控制模块和喷洒模块，所述喷洒模块包括依次连接的水箱、水泵、流量计和喷头；

所述地面站用于根据作业区域信息、待喷洒作物信息和所述植保无人机的信息，确定所述待喷洒作物的目标喷洒量、所述植保无人机的目标飞行速度和所述植保无人机的飞行线路信息，将所述目标喷洒量、所述目标飞行速度和所述飞行线路信息发送给所述飞行控制模块；

所述飞行控制模块用于控制所述飞行模块在所述作业区域中按照所述飞行线路和所述目标飞行速度飞行，并通过监控所述流量计的流量信息，控制所述水泵的转速和所述飞行模块的飞行速度，以使所述水箱中装载的药液按照目标喷洒量从所述喷头中喷出；

所述飞行控制模块具体用于根据所述目标喷洒量和所述目标飞行速度，确定所述水泵的初始转速，控制所述飞行模块在所述作业区域中按照所述飞行线路和所述目标飞行速度飞行，并控制所述水泵按照所述初始转速转动；通过监控所述流量计的流量信息，确定所述喷头中喷出的药液的实际喷洒量，更新所述目标飞行速度，并调整所述水泵的转速，以使所述实际喷洒量等于所述目标喷洒量；

所述地面站，还用于向所述飞行控制模块发送所述水泵的转速区间和所述飞行模块的飞行速度区间；

所述飞行控制模块，具体用于控制所述飞行模块飞行至所述作业区域后，检测所述飞行模块的当前飞行速度，当所述飞行模块的当前飞行速度小于所述目标飞行速度时，根据所述当前飞行速度、所述目标飞行速度和所述转速区间调整所述水泵的转速并提高所述当前飞行速度；当所述当前飞行速度等于所述目标飞行速度后，通过监控所述流量计的流量信息，并根据所述当前飞行速度、所述流量信息和所述喷头的喷幅确定所述喷头中喷出的药液的实际喷洒量，根据所述实际喷洒量和所述目标喷洒量的误差，更新所述目标飞行速度，调整所述水泵的转速，以使所述实际喷洒量等于所述目标喷洒量，其中，所述水泵的转速位于所述转速区间内且所述目标飞行速度位于所述速度区间内。

2.根据权利要求1所述的植保无人机喷洒系统，其特征在于，所述地面站，具体用于根据所述待喷洒作物信息确定所述待喷洒作物的目标喷洒量，根据所述作业区域信息和所述植保无人机的信息确定所述植保无人机的飞行线路信息，根据所述目标喷洒量和所述植保无人机的信息以及所述植保无人机的飞行路线信息确定所述植保无人机的目标飞行速度。

3.根据权利要求1所述的植保无人机喷洒系统，其特征在于，所述飞行控制模块，还用于若所述实际喷洒量小于预设阈值时，保存当前喷洒位置，并控制所述飞行模块返航，并将当前喷洒位置发送给所述地面站。

4.一种植保无人机喷洒方法，其特征在于，包括：

根据作业区域信息、待喷洒作物信息和植保无人机的信息，确定所述待喷洒作物的目标喷洒量、所述植保无人机的目标飞行速度和所述植保无人机的飞行线路信息；

控制所述植保无人机在所述作业区域中按照所述飞行线路和所述目标飞行速度飞行；

通过监控所述植保无人机喷洒药液的流量信息，控制所述植保无人机控制药液喷洒流量的水泵的转速和所述植保无人机的飞行速度，以使所述植保无人机水箱中装载的药液按照所述目标喷洒量从喷头中喷出；

所述控制所述植保无人机在所述作业区域中按照所述飞行线路和所述目标飞行速度飞行，包括：

根据所述目标喷洒量和所述目标飞行速度，确定所述水泵的初始转速，控制所述植保无人机在所述作业区域中按照所述飞行线路和所述目标飞行速度飞行，并控制所述水泵按照所述初始转速转动；

所述通过监控所述植保无人机喷洒药液的流量信息，控制所述植保无人机控制药液喷洒流量的水泵的转速和所述植保无人机的飞行速度，以使所述植保无人机水箱中装载的药液按照所述目标喷洒量从喷头中喷出，包括：

通过监控所述植保无人机喷洒药液的流量信息，确定所述喷头中喷出的药液的实际喷洒量，更新所述目标飞行速度，并调整所述水泵的转速，以使所述实际喷洒量等于所述目标喷洒量；

确定所述植保无人机的水泵的转速区间和所述植保无人机的飞行速度区间；

控制所述植保无人机飞行至所述作业区域后，检测所述植保无人机的当前飞行速度，当所述植保无人机的当前飞行速度小于所述目标飞行速度时，根据所述当前飞行速度、所述目标飞行速度和所述转速区间调整所述水泵的转速并提高所述当前飞行速度；

所述通过监控所述植保无人机喷洒药液的流量信息，确定所述喷头中喷出的药液的实际喷洒量，更新所述目标飞行速度，并调整所述水泵的转速，以使所述实际喷洒量等于所述目标喷洒量，包括：

当所述当前飞行速度等于所述目标飞行速度后，通过监控所述植保无人机喷洒药液的流量信息，并根据所述当前飞行速度、所述流量信息和所述喷头的喷幅确定所述喷头中喷出的药液的实际喷洒量，根据所述实际喷洒量和所述目标喷洒量的误差，更新所述目标飞行速度，调整所述水泵的转速，以使所述实际喷洒量等于所述目标喷洒量，其中，所述水泵的转速位于所述转速区间内且所述目标飞行速度位于所述速度区间内。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述根据作业区域信息、待喷洒作物信息和植保无人机的信息，确定所述待喷洒作物的目标喷洒量、所述植保无人机的目标飞行速度和所述植保无人机的飞行线路信息，包括：

根据所述待喷洒作物信息确定所述待喷洒作物的目标喷洒量，根据所述作业区域信息和所述植保无人机的信息确定所述植保无人机的飞行线路信息，根据所述目标喷洒量和所述植保无人机的信息以及所述植保无人机的飞行路线信息确定所述植保无人机的目标飞行速度。

6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

若所述实际喷洒量小于预设阈值时，保存当前喷洒位置，并控制所述植保无人机返航。

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