CN109933083A - 基于无人机的放牧方法、装置和系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于无人机的放牧方法、装置和系统。该方法包括：通过向畜牧群中第一区域外的牲畜发送第一驱赶信号，将牲畜驱赶至第一区域内；通过向畜牧群发送第二驱赶信号将畜牧群驱赶至预设的放牧路线上；根据无人机的水平坐标位置和预设的放牧路线确定畜牧群的正常移动区域；沿着预设的放牧路线以第一速度飞行，并通过向畜牧群发送第二驱赶信号驱赶畜牧群沿着预设的放牧路线以第一速度在正常移动区域内移动；确定畜牧群中至少一只牲畜超出正常移动区域，向超出正常移动区域的牲畜发送第一驱赶信号。根据本发明实施例提供的基于无人机的放牧方法、装置和系统，可以实现无人机的智能放牧。

Description

基于无人机的放牧方法、装置和系统

技术领域

本发明涉及放牧领域，尤其涉及基于无人机的放牧方法、装置和系统。

背景技术

传统的放牧方式中，牧民可以通过围栏圈围一片草地或用绳索系留牲畜，让牲畜在一个指定的区域内自动的进食和走动。或者，牧民或牧羊犬可以驱赶畜牧群到指定的区域进食，进食之后再将畜牧群驱赶带回。

目前，无人机的发展已趋于成熟并逐渐应用于生活的各个领域。无人机技术方面，无人机的续航时间已达到2小时以上，并且使用者可以通过无线遥控操控无人机在几千米的范围内飞行，或者无人机可以通过预设的路径信息进行拍摄等作业。

随着畜牧业的发展，放牧技术也趋于智能化，逐渐需要智能设备代替牧民或者牧羊犬进行放牧。

发明内容

本发明实施例提供一种基于无人机的放牧方法、装置和系统，可以实现基于无人机的智能放牧。

根据本发明实施例的一方面，提供一种基于无人机的放牧方法，包括：

通过向畜牧群中第一区域外的牲畜发送第一驱赶信号，将所述牲畜驱赶至所述第一区域内；

通过向所述畜牧群发送第二驱赶信号将所述畜牧群驱赶至预设的放牧路线上；

根据无人机的水平坐标位置和所述预设的放牧路线确定所述畜牧群的正常移动区域；

沿着所述预设的放牧路线以第一速度飞行，并通过向所述畜牧群发送所述第二驱赶信号驱赶所述畜牧群沿着所述预设的放牧路线以所述第一速度在所述正常移动区域内移动；

确定所述畜牧群中至少一只牲畜超出所述正常移动区域，向超出所述正常移动区域的牲畜发送所述第一驱赶信号。

根据本发明实施例的一方面，所述通过向畜牧群中第一区域外的牲畜发送第一驱赶信号，将所述牲畜驱赶至所述第一区域内，包括：

利用图像采集装置采集包含畜牧群的图像，在所述包含畜牧群的图像中识别牲畜，并确定牲畜的位置坐标，所述畜牧群包括至少一只牲畜；

根据所述牲畜的位置坐标确定畜牧群的中心位置的位置坐标，并以所述中心位置的位置坐标确定第一区域；

通过向所述第一区域外的牲畜发送第一驱赶信号，将所述牲畜驱赶至所述第一区域内。

根据本发明实施例的一方面，所述利用图像采集装置采集包含畜牧群的图像，在所述包含畜牧群的图像中识别牲畜，并确定牲畜的位置坐标，所述畜牧群包括至少一只牲畜，包括：

在包含畜牧群的图像中提取特征点和特征点在所述图像中的位置信息，所述特征点包括牲畜的特征点和至少两个参考目标的特征点；

根据所述参考目标的特征点在所述图像中的位置信息和预存的所述参考目标的位置坐标确定所述包含畜牧群的图像中各像素点对应的位置坐标；

基于所述包含畜牧群的图像中各像素点对应的位置坐标和所述牲畜的特征点的位置信息，确定牲畜的位置坐标。

根据本发明实施例的一方面，所述包含畜牧群的图像中各像素点的位置信息(x,y)，与所述包含畜牧群的图像中各像素点的位置坐标(X，Y)，之间满足的公式为：

其中，第一参考目标的特征点的位置信息为(x₁,y₁)，第一参考目标的特征点的位置坐标为(X₁，Y₁)；第一参考目标的特征点的位置信息为(x₂,y₂)，第一参考目标的特征点的位置坐标为(X₂，Y₂)。

根据本发明实施例的一方面，所述根据所述牲畜的位置坐标确定畜牧群的中心位置的位置坐标，包括：

在畜牧的位置坐标中，确定最大的横坐标值、最小的横坐标值、最大的纵坐标值和最小的纵坐标值；

将所述最大的横坐标值和所述最小的横坐标值的平均值作为畜牧群的中心位置的横坐标，将所述最大的纵坐标值和所述最小的纵坐标值的平均值作为畜牧群的中心位置的纵坐标。

根据本发明实施例的一方面，所述基于无人机的放牧方法，还包括：

根据进食草场的地理特征确定第二区域，其中第二区域大于第一区域；

通过向所述畜牧群中超出所述第二区域的所述牲畜发送第一驱赶信号，将所述畜牧群驱赶至第二区域内。

根据本发明实施例的一方面，所述基于无人机的放牧方法，还包括：

确定畜牧群实际的进食时长到达预设的进食时长；

以无人机的水平坐标位置为中心，重新确定第三区域，其中第三区域小于第二区域；

通过向所述畜牧群中所述第三区域外的所述牲畜发送所述第一驱赶信号，将所述牲畜驱赶至所述第三区域内；

通过向所述畜牧群发送所述第二驱赶信号将所述畜牧群驱赶至所述预设的放牧路线上。

根据本发明实施例的一方面，所述第一驱赶信号用于聚集畜牧群，包括预先录入的牧民聚集畜牧群的口号和/或噪音信号；所述第二驱赶信号用于驱赶畜牧群，包括以下信号的至少一种：噪音信号、犬吠的模仿信号、牧民驱赶畜牧群口号的模仿信号和电信号。

根据本发明实施例的另一方面，提供一种基于无人机的放牧装置，包括：

第一驱赶模块，用于通过向畜牧群中第一区域外的牲畜发送第一驱赶信号，将所述牲畜驱赶至所述第一区域内；

第二驱赶模块，用于通过向所述畜牧群发送第二驱赶信号将所述畜牧群驱赶至预设的放牧路线上；

第一确定模块，用于根据无人机的水平坐标位置和所述预设的放牧路线确定所述畜牧群的正常移动区域；

第三驱赶模块，用于沿着所述预设的放牧路线以第一速度飞行，并通过向所述畜牧群发送所述第二驱赶信号驱赶所述畜牧群沿着所述预设的放牧路线以所述第一速度在所述正常移动区域内移动；

第四驱赶模块，用于确定所述畜牧群中至少一只牲畜超出所述正常移动区域，向超出所述正常移动区域的牲畜发送所述第一驱赶信号。

根据本发明实施例的再一方面，提供一种基于无人机的放牧系统，其特征在于，所述系统包括：

存储器、处理器、通信接口和总线；

所述存储器、所述处理器和所述通信接口通过所述总线连接并完成相互间的通信；

所述存储器用于存储程序代码；

所述处理器通过读取所述存储器中存储的可执行程序代码来运行与所述可执行程序代码对应的程序，以用于执行根据本发明实施例提供的基于无人机的放牧方法。

根据本发明实施例中的方法、装置和系统，可以通过提前预设放牧路线和进食时长，将放牧路线划分为进食草场和驱赶路线段。当畜牧群在驱赶路线段时，无人机可以沿着放牧路线以固定的速度驱赶畜牧群沿着放牧路线移动，并始终处于一个较小的区域内；当畜牧群在进食草场时，无人机可以将畜牧群分散在一个较大的区域分散进食，从而使整个放牧过程人性化、智能化、准时；无人机能够通过图像采集装置实现对畜牧群的实时监控；无人机可以根据参考目标确定图像采集装置采集的图片中各像素点的位置坐标，实现了图像像素位置信息和位置坐标的准确匹配。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是示出根据本发明一实施例的基于无人机的放牧方法的流程图；

图2是示出本发明另一实施例的基于无人机的放牧方法的流程图；

图3是示出根据本发明一实施例的基于无人机的放牧装置的结构示意图；

图4是示出根据本发明另一实施例的基于无人机的放牧装置的结构示意图；

图5是示出了根据本发明一实施例的基于无人机的放牧系统的示例性硬件架构的结构图；

图6是示出了根据本发明另一实施例的基于无人机的放牧系统的示例性硬件架构的结构图。

具体实施方式

下面将详细描述本发明的各个方面的特征和示例性实施例，为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细描述。应理解，此处所描述的具体实施例仅被配置为解释本发明，并不被配置为限定本发明。对于本领域技术人员来说，本发明可以在不需要这些具体细节中的一些细节的情况下实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本发明的示例来提供对本发明更好的理解。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

为了更好的理解本发明，下面将结合附图，详细描述根据本发明实施例的基于无人机的放牧方法、装置和系统，应注意，这些实施例并不是用来限制本发明公开的范围。

在日常放牧过程中，由于在不同的光照、湿度等环境下草的生长速度不同，草地的肥沃程度、草地受寄生虫侵袭的程度也不尽相同，因此在牧场中需要驱赶畜牧群到草质较好的草地自由进食，同时为了防止畜牧群在草质较差的草地提前进食，当畜牧群经过草质较差的草地时，需要驱赶畜牧群快速通过。因此，在放牧过程中需要一种能够驱赶畜牧群移动的方法。

图1是示出根据本发明一实施例的基于无人机的放牧方法的流程图。如图1所示，本实施例中的基于无人机的放牧方法100包括以下步骤：

S110，通过向畜牧群中第一区域外的牲畜发送第一驱赶信号，将牲畜驱赶至第一区域内。

在一些场景中，无人机接收到放牧指令之后，首先需要把零散分布的牲畜聚集在一起。

在S110中，第一区域是预先设定的区域，可以容纳畜牧群中所有的牲畜。在一些具体的示例中，第一区域的面积可以根据畜牧群中牲畜的位置和一只成年牲畜所占面积确定。

第一驱赶信号用于聚集畜牧群。在一些实施例中，第一驱赶信号可是是无人机中预先录入的牧民聚集畜牧群的口号。在一个具体的示例中，无人机在空中停在第一区域中心的正上方的位置，不断播放预先录入的牧民聚集畜牧群的口号，从而聚集畜牧群。

在另一些实施例中，第一驱赶信号可以是噪音信号。在一个具体的实施例中，无人机确定第一区域及第一区域的中心位置后，在第一区域外的某个牲畜远离第一区域的一侧开始，朝着畜牧群的方向飞行并不断播放畜牧群反感的噪音信号，将畜牧群驱赶进入第一区域内。

在一个实施例中，S110的通过向畜牧群中第一区域外的牲畜发送第一驱赶信号，将畜牧群驱赶至第一区域内，还可以包括：

S111，利用图像采集装置采集包含畜牧群的图像，在包含畜牧群的图像中识别牲畜，并确定牲畜的位置坐标，畜牧群包括至少一只牲畜。

在S111中，图像采集装置可以是分辨率CCD数码相机、红外扫描仪、激光扫描仪或数码摄像机等。

在一个实施例中，以羊群为例，羊群被圈养在羊圈的具体场景中，在羊圈无人机可以上升到一个足够高的高度，可以通过无人机自带的拍照装置拍摄。

在一些实施例中，S111可以具体包括：

S1111，在包含畜牧群的图像中提取特征点和特征点在图像中的位置信息，特征点包括牲畜的特征点和至少两个参考目标的特征点。

在S1111中，参考目标的特征点是用于确定图像中每个像素点对应的位置坐标；牲畜的特征点是用于在图像中识别牲畜。

在一些实施例中，可以选取牧场上一些静止不动的标志物作为参考目标，也可以是在牧场上安装标志物作为参考目标。作一个示例，参考目标可以是牧场中的屋顶、牧场中的风力发电机、牧场中的树木或安装于牧场内的标识牌。

在S1111中，提取特征点的方法可以为模板匹配算法、最小核值相似取(SmallUnivalue Segment Assimilating Nucleus，SUSAN)角点检测算法、尺度不变特征转换(Scale-invariant feature transform，SIFT)算法等提取特征点算法。

在一个具体的示例中，在无人机中预存了牲畜的灰度值图像、屋顶的灰度值图像和风力发电机的灰度值图像的具体场景中。

首先，将包含畜牧群的图像转换为包含畜牧群的图像的灰度值图像。

然后，分别利用牲畜的灰度值图像、屋顶的灰度值图像和风力发电机的灰度值图像，在包含畜牧群的图像的灰度值图像中通过图像匹配算法确定牲畜的特征点的位置信息、屋顶的特征点的位置信息和风力发电机的特征点的位置信息。

S1112，根据参考目标的特征点在图像中的位置信息和预存的参考目标的位置坐标确定包含畜牧群的图像中各像素点对应的位置坐标。

在S1112中，作一个具体的示例，在无人机拍摄的包含畜牧群的图像中，还包括屋顶和风力发电机的场景中。

无人机中预存了牲畜的图片、屋顶的图片和风力发电机的图片，同时也预存了该屋顶的位置坐标(X₁，Y₁)和该风力发电机的位置坐标(X₂，Y₂)。利用模板匹配算法，在包含畜牧群的图像中识别出屋顶的位置信息(x₁,y₁)和风力发电机的坐标位置(x₂,y₂)。则包含畜牧群的图像中各像素点的坐标位置(x,y)与对应的位置坐标(X，Y)之间满足公式：

S1113，基于包含畜牧群的图像中各像素点对应的位置坐标和牲畜的特征点的位置信息，确定牲畜的位置坐标。

在S1113中，包含畜牧群的图像中确定牲畜的特征点的坐标位置为(xo，_y0)，则依据公式(1)得到牲畜的位置坐标(X₀,Y₀)为

需要说明的是，本发明实施例中，特征点的位置坐标指特征点的经度和纬度信息；特征点的位置信息指目标动物在包含畜牧群的图像中对应的像素点的坐标位置信息。

在一些实施例中，S111中可以得到多个牲畜的位置坐标，无人机并不能直接根据多个位置坐标确定将畜牧群驱赶至哪个区域内，因此需要先确定一个中心位置，再确定第一区域。

在上述实施例中，无人机可以根据参考目标确定图像采集装置采集的图片中各像素点的位置坐标，实现了图像像素位置信息和位置坐标的准确匹配。

S112，根据牲畜的位置坐标确定畜牧群的中心位置的位置坐标，并以中心位置的位置坐标确定第一区域。

在S112中，第一区域可以为圆形区域或矩形区域。

在S112的一些实施例中，确定第一区域的方法为：

S1121，在畜牧的位置坐标中，确定最大的横坐标值、最小的横坐标值、最大的纵坐标值和最小的纵坐标值。

作一个示例，在多个畜牧的位置坐标(X，Y)中，找到最大的横坐标值，记为X_max；最小的横坐标值，记为X_min；最大的纵坐标值，记为Y_max和最小的纵坐标值，记为Y_min。

S1122，将最大的横坐标值和最小的横坐标值的平均值作为畜牧群的中心位置的横坐标，将最大的纵坐标值和最小的纵坐标值的平均值作为畜牧群的中心位置的纵坐标。

作一个示例，根据X_max、X_min、Y_max和Y_min，则确定畜牧群的中心位置的位置坐标为

在S112中，无人机中还需要预设一个值R作为第一区域的半径，根据畜牧区的中心位置的位置坐标和第一区域的半径，确定第一区域的范围。

在S112中确定了第一区域之后，还需要将畜牧群中的所有牲畜驱赶至第一区域内。

S113，通过向第一区域外的牲畜发送第一驱赶信号，将牲畜驱赶至第一区域内。

在S113中，利用S111中确定的牲畜的位置坐标和S112中确定的第一区域的范围，确定牲畜是否位于第一区域外。

在一些实施例中，S113，具体包括：

当根据牲畜的位置坐标判断出牲畜位于第一区域外，则无人机飞行至该牲畜的正上方。

无人机以该牲畜的位置坐标为起点，第一区域的中心为终点飞行，并发送第一驱赶信号，用于将牲畜驱赶至第一区域内。

当无人机从拍摄到的图片中确定牲畜位于第一区域内，则无人机停止发送第一驱赶信号，并飞行至下一个第一区域外的牲畜的正上方。

通过S110，无人机将畜牧群中的牲畜聚集于第一区域内，方便了后续过程中对畜牧群的管理。无人机将畜牧群中牲畜聚集之后，还需要沿着预设的放牧路线放牧，因此需要先将畜牧群驱赶至预设的放牧路线上。

在另一些实施例中，S113，具体包括：

无人机飞行至畜牧群的中心位置的正上方，并发送第一驱赶信号。

无人机从拍摄到的图片中确认畜牧群中所有牲畜位于第一区域内，则停止发送第一区域信号。

S120，通过向畜牧群发送第二驱赶信号将畜牧群驱赶至预设的放牧路线上。

在S120中，第二驱赶信号用于驱赶畜牧群，包括以下信号的至少一种：噪音信号、犬吠的模仿信号、牧民驱赶畜牧群口号的模仿信号和电信号。

在一些实施例中，S120具体包括：

首先，无人机基于畜牧群的中心位置和预设的放牧路线，确定预设的放牧路径上距离畜牧群的中心位置最近的点为目标点。

然后，无人机以畜牧群的中心位置为起点，以目标点为终点，确定驱赶路径，沿着驱赶路径将畜牧群驱赶至预设的放牧路线上。

把畜牧群驱赶至预设的放牧路线上之后，无人机需要沿着预设的放牧路线放牧。为了防止在放牧过程中牲畜过于分离，因此需要将畜牧群中的牲畜始终聚集于一个区域内。

S130，根据无人机的水平坐标位置和预设的放牧路线确定畜牧群的正常移动区域。

在一些具体的场景中，在放牧过程中移动的畜牧群可能不是一个整群，而是几个分散的小群。畜牧群过于分散，可能会踩踏道路两旁的作物。而且每个小的畜牧群的移动方向、移动速度不同会影响放牧的效率，因此在驱赶畜牧群移动的过程中，需要让畜牧群聚集在一个小区域内。

在S130中，正常移动区域可以为圆形正常移动区域或矩形正常移动区域。

在一些实施例中，在预设正常移动区域为矩形正常移动区域的场景中。以无人机的水平位置坐标为矩形正常移动区域的中心；沿着放牧路线的方向上，以无人机中预设的长度L为矩形正常移动区域的长度；沿着垂直于放牧路线的方向上，以无人机中预设的长度D为矩形正常移动区域的宽度。

根据矩形正常移动区域的中心、矩形正常移动区域的长度和矩形正常移动区域的宽度确定矩形正常移动区域。其中，因为无人机沿着预设的放牧路线不断移动，且矩形正常移动区域的中心为无人机的水平位置坐标，因此矩形正常移动区域也是沿着预设的放牧路线不断移动。

在另一些实施例中，在在预设正常移动区域为矩形正常移动区域，无人机的水平坐标位置与无人机采集的图像的中心位置重合的具体场景中。以图像的中心位置信息为矩形正常移动区域的中心；沿着图像的垂直方向上，以无人机中预设的长度L为矩形正常移动区域的长度；沿着图像的水平方向上，以无人机中预设的长度D为矩形正常移动区域的长度。其中，因为图像的中心位置始终在预设的放牧路线上，沿着放牧路线不断移动，且矩形正常移动区域的中心为图像的中心位置，因此矩形正常移动区域也是沿着预设的放牧路线不断移动。

S140，沿着预设的放牧路线以第一速度飞行，并通过向畜牧群发送第二驱赶信号驱赶畜牧群沿着预设的放牧路线以第一速度在正常移动区域内移动。

在S140中，第一速度可以是由预设的放牧路线和放牧时间确定的，也可以是预设的速度。

在一个示例中，在放牧路线分为进食草场和驱赶路线段的具体场景中。牧民利用无人机的控制平台，设定放牧时间为2小时，选择放牧路线，并放牧路线中选择2个进食草场。无人机根据牧民的设定，首先在每个进食草场各分配0.5小时的进食时长，然后将剩余的1小时分配给驱赶路线段。最后，用放牧路线段的长度除以1小时，即确定第一速度。

S150，确定畜牧群中至少一只牲畜超出正常移动区域，向超出正常移动区域的牲畜发送第一驱赶信号。

在一些示例中，首先，无人机根据采集的图像和正常移动区域，在无人机采集的图像中确定正常移动区域，并将图像中正常移动区域外的区域称为异常移动区域。

其次，在异常移动区域内，利用模板匹配算法和预设的牲畜的灰度值图像，确定异常移动区域是否存在牲畜的特征点。

然后，若确定异常移动区域内存在牲畜的特征点，则确定畜牧群中至少一只牲畜超出正常移动区域，并在采集的图像中获取牲畜的特征点的位置信息。

最后，无人机发送第一驱赶信号，当确定畜牧群中所有牲畜都在正常移动区域内，停止发送第一驱赶信号。

根据本发明实施例的无人机的放牧方法，无人机能够驱赶畜牧群以特定的速度，沿着预设的放牧路线行走；在放牧过程中，无人机能够聚拢畜牧群，使畜牧群始终在一定的区域内；并通过图像采集装置实现对畜牧群的实时监控。

在上述实施例中，无人机能够实现驱赶畜牧群按照预设的放牧路线行走，但是在整个放牧过程中，畜牧群需要在草质较好的草场停下来进食。因此，无人机还需要在进食草场上实现对畜牧群的监控。

为了便于理解，图2是示出本发明另一实施例的基于无人机的放牧方法的流程图。图2与图1相同的步骤采用了相同的编号。如图2所示，基于无人机的放牧方法200基本相同于基于无人机的放牧方法100，不同之处在于，基于无人机的放牧方法200还可以包括：

S160，根据进食草场的地理特征确定第二区域，其中第二区域的面积大于第一区域。

在S160中，进食草场的地理特征可以是进食草场的颜色特征、进食草场的纹理特征或进食草场的边缘特征。

在一些实施例中，首先，无人机上升至可以观察到进食草场的整个区域的高度。然后，无人机利用图像采集装置采集包括进食草场的整个区域的图片，在包括进食草场全貌的图片中利用图像边缘提取算法提取进食草场的边缘特征。最后，根据进食草场的边缘特征确定进食草场的整个区域，并将进食草场的整个区域确定为第二区域。

根据S160中根据进食草场的地理特征确定的第二区域，且第二区域大于第一区域，畜牧群可以在一个较大的区域内进食，使无人机的放牧方法更加智能化、人性化。

S170，通过向畜牧群中超出第二区域的牲畜发送第二驱赶信号，将所述畜牧群驱赶至第一区域内。

在一些实施例中，S170具体包括：

S171，确定畜牧群中至少一只牲畜超出第二区域。

S171中确定畜牧群中至少一只牲畜超出第二区域的方法与S150中确定畜牧群中至少一只牲畜超出正常移动区域的方法相同。

S172，向超出正常移动区域的牲畜发送第一驱赶信号，将所述畜牧群驱赶至第二区域内。

在一些场景中，当畜牧群在进食草场进食的时间到达无人机中预设的进食时长。此时，无人机需要将畜牧群聚拢，并继续沿着放牧路线驱赶。

因此，在一些实施例中，无人机的放牧方法200还包括：

确定畜牧群实际的进食时长到达预设的进食时长。

作一个具体的示例，无人机到达进食草场后，从零时零分零秒开始计算畜牧群实际的进食时长。若无人机内预设的进食时长为0.5小时，当无人机计算的畜牧群实际的进食时长到达0.5小时后，无人机需要沿着预设的放牧路线继续驱赶畜牧群。

在一个具体的示例中，当无人机确定畜牧群实际的进食时长到达预设的进食时长，此时畜牧群中的牲畜正分散在第二区域内。因为第二区域大于第一区域，无人机沿着预设的放牧路线继续驱赶畜牧群之前，需要先将畜牧群聚集于一个小于第二区域的第三区域内。

以无人机的水平坐标位置为中心，重新确定第三区域，其中第三区域的面积小于第二区域。

在一些实施例中，首先，可以在无人机中预设一个值R′作为第三区域的半径。然后，根据无人机的水平坐标位置和第三区域的半径，确定圆形的第三区域。

在另一些实施例中，可以在无人机采集的图像中，将无人机的水平坐标位置视为无人机采集的图像的中心位置。然后，以无人机采集的图像的中心位置为中心，在无人机采集的图像中预设第三区域的长度和第三区域的宽带。最后，根据无人机采集的图像的中心位置、第三区域的长度和第三区域的宽带，确定矩形的第三区域。

在以无人机的水平坐标位置为中心，重新确定第三区域的步骤中，确定了第三区域之后，无人机还需要将畜牧群中所有牲畜聚集于第三区域内。

通过向畜牧群中第三区域外的牲畜发送第一驱赶信号，将牲畜驱赶至第三区域内。

在通过向畜牧群中第三区域外的牲畜发送第一驱赶信号，将牲畜驱赶至第三区域内的步骤中，将牲畜驱赶至第三区域内的方法和S113中将牲畜驱赶至第一区域内的方法相同。

通过向畜牧群发送第二驱赶信号将畜牧群驱赶至预设的放牧路线上。

在通过向畜牧群发送第二驱赶信号将畜牧群驱赶至预设的放牧路线上的步骤中，通过向畜牧群发送第二驱赶信号将畜牧群驱赶至预设的放牧路线上的方法与S120中通过向畜牧群发送第二驱赶信号将畜牧群驱赶至预设的放牧路线上的方法相同。

根据本发明实施例中的无人机的放牧方法，无人机可以实现在进食草场上对畜牧群的监控，使进食过程中畜牧群的牲畜始终处于一定的区域内。

下面分别结合附图3和附图4，详细介绍根据本发明一实施例的无人机的放牧装置。

图3是示出根据本发明一实施例的基于无人机的放牧装置的结构示意图。如图3所示，无人机的放牧装置300包括：

第一驱赶模块310，用于通过向畜牧群中第一区域外的牲畜发送第一驱赶信号，将牲畜驱赶至第一区域内。

在一些实施例中，第一驱赶模块310，具体包括：

第一识别子模块311，用于利用图像采集装置采集包含畜牧群的图像，在包含畜牧群的图像中识别牲畜，并确定牲畜的位置坐标，畜牧群包括至少一只牲畜。

在一些实施例中，第一识别子模块311，具体用于：

在包含畜牧群的图像中提取特征点和特征点在图像中的位置信息，特征点包括牲畜的特征点和至少两个参考目标的特征点。

根据参考目标的特征点在图像中的位置信息和预存的参考目标的位置坐标确定包含畜牧群的图像中各像素点对应的位置坐标。

基于包含畜牧群的图像中各像素点对应的位置坐标和牲畜的特征点的位置信息，确定牲畜的位置坐标。

在本发明的一些实施例中，包含畜牧群的图像中各像素点的位置信息(x,y)，与包含畜牧群的图像中各像素点的的位置坐标(X，Y)，之间满足的公式为：

其中，第一参考目标的特征点的位置信息为(x₁,y₁)，第一参考目标的特征点的位置坐标为(X₁，Y₁)；第一参考目标的特征点的位置信息为(x₂,y₂)，第一参考目标的特征点的位置坐标为(X₂，Y₂)。

第一确定子模块312，用于根据牲畜的位置坐标确定畜牧群的中心位置的位置坐标，并以中心位置的位置坐标确定第一区域。

第一驱赶子模块310，用于通过向第一区域外的牲畜发送第一驱赶信号，将牲畜驱赶至第一区域内。

第二驱赶模块320，用于通过向畜牧群发送第二驱赶信号将畜牧群驱赶至预设的放牧路线上。

第一确定模块330，用于根据无人机的水平坐标位置和预设的放牧路线确定畜牧群的正常移动区域。

第三驱赶模块340，用于沿着预设的放牧路线以第一速度飞行，并通过向畜牧群发送第二驱赶信号驱赶畜牧群沿着预设的放牧路线以第一速度在正常移动区域内移动。

第四驱赶模块350，用于确定畜牧群中至少一只牲畜超出正常移动区域，向超出正常移动区域的牲畜发送第一驱赶信号。

图4是示出根据本发明另一实施例的基于无人机的放牧装置400的结构示意图，图4与图3相同或等同的结构使用相同的标号。如图4所示，无人机的放牧装置400基本相同于无人机的放牧装置300，不同之处在于，无人机的放牧装置400还包括：

第二确定模块360，用于根据进食草场的地理特征确定第二区域，其中第二区域大于第一区域。

第五驱赶模块370，用于通过向畜牧群中超出第二区域的牲畜发送第一驱赶信号，将畜牧群驱赶至第二区域内。

在本发明的一些实施例中，无人机的放牧装置400，还包括

第三确定模块，用于确定畜牧群实际的进食时长到达预设的进食时长。

第四确定模块，用于以无人机的水平坐标位置为中心，重新确定第三区域，其中第三区域小于第二区域。

第六驱赶模块，用于通过向畜牧群中第三区域外的牲畜发送第一驱赶信号，将牲畜驱赶至第三区域内。

第七驱赶模块，用于通过向畜牧群发送第二驱赶信号将畜牧群驱赶至预设的放牧路线上。

结合图1-图4描述的根据本发明实施例的基于无人机的放牧方法和装置可以由基于无人机的放牧系统实现。图5是示出了根据本发明一实施例的基于无人机的放牧系统的示例性硬件架构的结构图。

如图5所示，无人机的放牧系统500包括输入设备501、输入接口502、处理器503、存储器504、输出接口505、以及输出设备506。其中，输入接口502、处理器503、存储器504、以及输出接口505通过总线510相互连接，输入设备501和输出设备506分别通过输入接口502和输出接口505与总线510连接，进而与无人机的放牧系统500的其他组件连接。具体地，输入设备501接收来自外部的输入信息，并通过输入接口502将输入信息传送到处理器503；处理器503基于存储器504中存储的计算机可执行指令对输入信息进行处理以生成输出信息，将输出信息临时或者永久地存储在存储器504中，然后通过输出接口505将输出信息传送到输出设备506；输出设备506将输出信息输出到无人机的放牧系统500的外部供用户使用。

在一个实施例中，图5所示的无人机的放牧系统500可以被实现为包括：存储器504，被配置为存储程序；接收单元501，被配置为接收各网络设备的端口流量信息、简单网络管理协议自陷告警信息和端口描述信息；处理器503，被配置为运行存储器中存储的程序，以执行本发明一实施例的基于无人机的放牧方法。

图6是示出了根据本发明另一实施例的基于无人机的放牧系统的示例性硬件架构的结构图。

如图6所示，无人机的放牧系统600包括输入设备601、输入接口602、处理器603、存储器604、输出接口605、以及输出设备606。其中，输入接口602、处理器603、存储器604、以及输出接口605通过总线610相互连接，输入设备601和输出设备606分别通过输入接口602和输出接口605与总线610连接，进而与无人机的放牧系统600的其他组件连接。具体地，输入设备601接收来自外部的输入信息，并通过输入接口602将输入信息传送到处理器603；处理器603基于存储器604中存储的计算机可执行指令对输入信息进行处理以生成输出信息，将输出信息临时或者永久地存储在存储器604中，然后通过输出接口605将输出信息传送到输出设备606；输出设备606将输出信息输出到无人机的放牧系统600的外部供用户使用。

在一个实施例中，图6所示的无人机的放牧系统600可以被实现为包括：存储器604，被配置为存储程序；接收单元601，被配置为接收各网络设备的端口流量信息、简单网络管理协议自陷告警信息和端口描述信息；处理器603，被配置为运行存储器中存储的程序，以执行本发明另一实施例的基于无人机的放牧方法。

需要明确的是，本发明并不局限于上文所描述并在图中示出的特定配置和处理。为了简明起见，这里省略了对已知方法的详细描述。在上述实施例中，描述和示出了若干具体的步骤作为示例。但是，本发明的方法过程并不限于所描述和示出的具体步骤，本领域的技术人员可以在领会本发明的精神后，作出各种改变、修改和添加，或者改变步骤之间的顺序。

以上所述的结构框图中所示的功能块可以实现为硬件、软件、固件或者它们的组合。当以硬件方式实现时，其可以例如是电子电路、专用集成电路(ASIC)、适当的固件、插件、功能卡等等。当以软件方式实现时，本发明的元素是被用于执行所需任务的程序或者代码段。程序或者代码段可以存储在机器可读介质中，或者通过载波中携带的数据信号在传输介质或者通信链路上传送。“机器可读介质”可以包括能够存储或传输信息的任何介质。机器可读介质的例子包括电子电路、半导体存储器设备、ROM、闪存、可擦除ROM(EROM)、软盘、CD-ROM、光盘、硬盘、光纤介质、射频(RF)链路，等等。代码段可以经由诸如因特网、内联网等的计算机网络被下载。

还需要说明的是，本发明中提及的示例性实施例，基于一系列的步骤或者装置描述一些方法或系统。但是，本发明不局限于上述步骤的顺序，也就是说，可以按照实施例中提及的顺序执行步骤，也可以不同于实施例中的顺序，或者若干步骤同时执行。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，上述描述的系统、模块和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。应理解，本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于无人机的放牧方法，其特征在于，所述方法包括：

通过向畜牧群中第一区域外的牲畜发送第一驱赶信号，将所述牲畜驱赶至所述第一区域内；

通过向所述畜牧群发送第二驱赶信号将所述畜牧群驱赶至预设的放牧路线上；

根据无人机的水平坐标位置和所述预设的放牧路线确定所述畜牧群的正常移动区域；

沿着所述预设的放牧路线以第一速度飞行，并通过向所述畜牧群发送所述第二驱赶信号驱赶所述畜牧群沿着所述预设的放牧路线以所述第一速度在所述正常移动区域内移动；

确定所述畜牧群中至少一只牲畜超出所述正常移动区域，向超出所述正常移动区域的牲畜发送所述第一驱赶信号。

2.根据权利要求1所述的基于无人机的放牧方法，其特征在于，所述通过向畜牧群中第一区域外的牲畜发送第一驱赶信号，将所述牲畜驱赶至所述第一区域内，包括：

利用图像采集装置采集包含畜牧群的图像，在所述包含畜牧群的图像中识别牲畜，并确定牲畜的位置坐标，所述畜牧群包括至少一只牲畜；

根据所述牲畜的位置坐标确定畜牧群的中心位置的位置坐标，并以所述中心位置的位置坐标确定第一区域；

通过向所述第一区域外的牲畜发送第一驱赶信号，将所述牲畜驱赶至所述第一区域内。

3.根据权利要求2所述的基于无人机的放牧方法，其特征在于，所述利用图像采集装置采集包含畜牧群的图像，在所述包含畜牧群的图像中识别牲畜，并确定牲畜的位置坐标，所述畜牧群包括至少一只牲畜，包括：

在包含畜牧群的图像中提取特征点和特征点在所述图像中的位置信息，所述特征点包括牲畜的特征点和至少两个参考目标的特征点；

根据所述参考目标的特征点在所述图像中的位置信息和预存的所述参考目标的位置坐标确定所述包含畜牧群的图像中各像素点对应的位置坐标；

基于所述包含畜牧群的图像中各像素点对应的位置坐标和所述牲畜的特征点的位置信息，确定牲畜的位置坐标。

4.根据权利要求3所述的基于无人机的放牧方法，其特征在于，所述包含畜牧群的图像中各像素点的位置信息(x,y)，与所述包含畜牧群的图像中各像素点的位置坐标(X，Y)，之间满足的公式为：

其中，第一参考目标的特征点的位置信息为(x₁,y₁)，第一参考目标的特征点的位置坐标为(X₁，Y₁)；第一参考目标的特征点的位置信息为(x₂,y₂)，第一参考目标的特征点的位置坐标为(X₂，Y₂)。

5.根据权利要求2所述的基于无人机的放牧方法，其特征在于，所述根据所述牲畜的位置坐标确定畜牧群的中心位置的位置坐标，包括：

在畜牧的位置坐标中，确定最大的横坐标值、最小的横坐标值、最大的纵坐标值和最小的纵坐标值；

将所述最大的横坐标值和所述最小的横坐标值的平均值作为畜牧群的中心位置的横坐标，将所述最大的纵坐标值和所述最小的纵坐标值的平均值作为畜牧群的中心位置的纵坐标。

6.根据权利要求1所述的基于无人机的放牧方法，其特征在于，所述基于无人机的放牧方法，还包括：

根据进食草场的地理特征确定第二区域，其中第二区域大于第一区域；

通过向所述畜牧群中超出所述第二区域的所述牲畜发送第一驱赶信号，将所述畜牧群驱赶至第二区域内。

7.根据权利要求6所述的基于无人机的放牧方法，其特征在于，所述基于无人机的放牧方法，还包括：

确定畜牧群实际的进食时长到达预设的进食时长；

以无人机的水平坐标位置为中心，重新确定第三区域，其中第三区域小于第二区域；

通过向所述畜牧群中所述第三区域外的所述牲畜发送所述第一驱赶信号，将所述牲畜驱赶至所述第三区域内；

通过向所述畜牧群发送所述第二驱赶信号将所述畜牧群驱赶至所述预设的放牧路线上。

8.根据权利要求1所述的基于无人机的放牧方法，其特征在于，所述第一驱赶信号用于聚集畜牧群，包括预先录入的牧民聚集畜牧群的口号和/或噪音信号；所述第二驱赶信号用于驱赶畜牧群，包括以下信号的至少一种：噪音信号、犬吠的模仿信号、牧民驱赶畜牧群口号的模仿信号和电信号。

9.一种基于无人机的放牧装置，其特征在于，所述装置包括：

第一驱赶模块，用于通过向畜牧群中第一区域外的牲畜发送第一驱赶信号，将所述牲畜驱赶至所述第一区域内；

第二驱赶模块，用于通过向所述畜牧群发送第二驱赶信号将所述畜牧群驱赶至预设的放牧路线上；

第一确定模块，用于根据无人机的水平坐标位置和所述预设的放牧路线确定所述畜牧群的正常移动区域；

第三驱赶模块，用于沿着所述预设的放牧路线以第一速度飞行，并通过向所述畜牧群发送所述第二驱赶信号驱赶所述畜牧群沿着所述预设的放牧路线以所述第一速度在所述正常移动区域内移动；

第四驱赶模块，用于确定所述畜牧群中至少一只牲畜超出所述正常移动区域，向超出所述正常移动区域的牲畜发送所述第一驱赶信号。

10.一种基于无人机的放牧系统，其特征在于，所述系统包括：

存储器、处理器、通信接口和总线；

所述存储器、所述处理器和所述通信接口通过所述总线连接并完成相互间的通信；

所述存储器用于存储程序代码；

所述处理器通过读取所述存储器中存储的可执行程序代码来运行与所述可执行程序代码对应的程序，以用于执行以下如权利要求1-8任一权利要求所述方法。