一种用于植保无人机的依据田块智能调节喷幅的方法及系统
技术领域
本发明属于植保无人机技术领域,具体涉及一种用于植保无人机的依据田块智能调节喷幅的方法及系统。
背景技术
植保无人机,又名无人飞行器,顾名思义是用于农林植物保护作业的无人驾驶飞机,该型无人飞机由飞行平台、导航飞控、喷洒机构三部分组成,通过地面遥控或导航飞控,来实现喷洒作业,可以喷洒药剂、种子、粉剂等。随着无人机植保技术的发展,以及无人机植保具有的对作物损害小、农药利用率高等特点,越来越多的农户或农场主开始采用无人机进行植保作业,特别是利用植保无人机进行农药喷洒和化肥喷洒等等。
在现有的无人机实施植保喷洒时喷幅固定,遇到田块不规则时会造成农药的浪费,且在喷洒过程中易因田块面积发生漏喷现象,对田块植被的保护覆盖程度造成影响。
发明内容
本发明目的是提供一种用于植保无人机的依据田块智能调节喷幅的方法及系统,用以解决上述提到的因喷幅不变遇到田块不规则时会造成农药的浪费,且在喷洒过程中易因田块面积发生漏喷现象,对田块植被的保护覆盖程度造成影响。
本发明解决其技术问题采用的技术方案是,提出一种用于植保无人机的依据田块智能调节喷幅的方法,包括以下步骤:获取田块区域的当前天气信息,根据所述当前天气信息确立是否进行无人机喷洒;当确定喷洒后通过图像反馈田块边界形状生成飞行轨迹信息,并由飞行轨迹信息确立飞行速度;根据所述飞行速度生成喷洒喷幅信号完成无人机喷洒。
进一步优选地,所述当前天气信息包括所需喷洒田块区域的降雨量和风速,在降雨量未超过预设值或是风速未达至预设速度时生成第一监测信息,在降雨量超出预设值或是风速超过预设速度时生成第二监测信息。
进一步优选地,所述“获取田块区域的当前天气信息,根据所述当前天气信息确立是否进行无人机喷洒”具体包括若接收到第一监测信息,发送巡视田块指令至植保无人机;若接收到第二监测信息,发送禁止喷洒指令至植保无人机。
进一步优选地,所述“当确定喷洒后通过图像反馈田块边界形状生成飞行轨迹信息,并由飞行轨迹信息确立飞行速度”具体包括在接收到巡视田块指令后沿田块边界飞行根据图像反馈判别田块是否为规则图形,若为规则图形生成第一飞行轨迹信息;若为不规则图形则规划出面积覆盖所述不规则图形的规则图形,由新规则图形生成第二飞行轨迹信息。
进一步优选地,所述第一轨迹信息具体为根据出发地与初始到达田块边界一端设有第一速度;设定初始到达田块边界一端为起始航点,该边界另一端为第二航点,根据初始喷幅对应于与该边界相邻的另一边界上设第三航点,并由第三航点平行初始田块边界方向至与边界交点处设为第四航点,并依此设定航点,无人机沿顺序航点飞行且每个航点间的飞行速度为第二速度;在设定至田块末端边界前计算该航点与末端边界的距离,若距离与初始喷幅不一致且距离最大不超过初始喷幅2倍则通过改变速度调节喷幅,确保剩余田块可全部喷洒,该期间飞行速度为第三飞行速度。
进一步优选地,所述第二飞行轨迹信息与第一轨迹信息步骤相同,其田块边界改为新规划的图形边界。
进一步优选地,所述“根据所述飞行速度生成喷洒喷幅信号完成无人机喷洒”具体为达到第一飞行速度时不进行喷洒,生成第一喷洒喷幅信号;达到第二飞行速度时喷洒初始喷幅,生成第二喷洒喷幅信号;所述第三飞行速度为区间速度,当达到第三飞行速度区间时根据喷幅与当前速度的正线性关系得出喷幅,生成第三喷洒喷幅信号;所述喷洒喷幅信号实时发送至植保无人机完成喷洒。
本发明解决其技术问题采用的另一技术方案是,提出一种用于植保无人机的依据田块智能调节喷幅的系统,包括控制终端、信号传输模块、信号接收模块,所述控制终端通过信号传输模块接收信号接收模块的信号,所述信号接收模块包括天气监测模块,用于田块区域的降雨量和风速的监测,并确立是否进行无人机喷洒;和图像采集模块,通过摄像装置拍摄田块边界传送至显示屏并生成飞行轨迹信息,由飞行轨迹信息确立飞行速度。
进一步优选地,所述控制终端还电连接有电机驱动模块、速度调节模块、显示模块和喷洒喷幅调节模块,电机驱动模块用于驱动植保无人机沿飞行轨迹信息飞行,所述速度调节模块用于根据飞行轨迹信息调节飞行速度,所述显示模块用于显示摄像装置拍摄画面,所述喷洒喷幅调节模块根据飞行速度控制置于喷杆端处的喷头开度。
本发明的有益效果:由图像反馈田块边界形状生成飞行轨迹信息,进一步根据飞行轨迹确立阶段飞行速度,通过对比飞行速度与喷洒喷幅设定的线性关系控制植保无人机的喷幅,进而达到根据田块自动调节喷幅以确保田块保护覆盖率最大化。
附图说明
图1为本发明实施例一种用于植保无人机的依据田块智能调节喷幅的方法的程序流程图;
图2为本发明实施例一种用于植保无人机的依据田块智能调节喷幅的方法的整体流程图中步骤S1的详细流程图;
图3为本发明实施例一种用于植保无人机的依据田块智能调节喷幅的方法的整体流程图中步骤S2的详细流程图;
图4 为本发明实施例一种用于植保无人机的依据田块智能调节喷幅的系统的整体结构框图;
图5为本发明实施例一种用于植保无人机的依据田块智能调节喷幅的系统中速度与增幅的关系图;
图6为本发明实施例一种用于植保无人机的依据田块智能调节喷幅的方法中一种飞行轨迹图。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明实施例和/或现有技术中的技术方案,下面将对照附图说明本发明的具体实施方式。显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,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,还可以根据这些附图获得其他的附图,并获得其他的实施方式。另,涉及方位的属于仅表示各部件间的相对位置关系,而不是绝对位置关系。
请参阅图1,本发明实施例的一种用于植保无人机的依据田块智能调节喷幅的方法,包括S1获取田块区域的当前天气信息,根据所述当前天气信息确立是否进行无人机喷洒;S2当确定喷洒后通过图像反馈田块边界形状生成飞行轨迹信息,并由飞行轨迹信息确立飞行速度;S3根据所述飞行速度生成喷洒喷幅信号完成无人机喷洒。
此实施例确定需喷洒田地的当前天气信息后由图像识别田块图形,通过观测边界规划生成飞行轨迹,并由飞行轨迹规划速度以使植保无人机沿飞行轨迹喷洒;喷洒过程中植保无人机的喷幅由飞行速度调节,确保在喷洒过程中飞行速度缓和且不出现漏喷现象,降低农药喷洒成本。
如图2所示,所述当前天气信息包括所需喷洒田块区域的降雨量和风速,S11在降雨量未超过预设值或是风速未达至预设速度时生成第一监测信息,S12在降雨量超出预设值或是风速超过预设速度时生成第二监测信息;S13若接收到第一监测信息,发送巡视田块指令至植保无人机;S14若接收到第二监测信息,发送禁止喷洒指令至植保无人机。
此方法中的当前天气信息包括田块所在区域的降雨量和风速,若未来两小时内出现阴雨、暴雨或是降雨量达到预设值则放弃喷洒计划,因降雨量会导致喷洒的农药被雨水冲洗,造成浪费;若出现晴天或是降雨量未达预设值则可执行喷洒计划;若出现刮风情况,风速过大会导致植保无人机在喷洒时农药被风吹散,严重影响喷洒效率,也降低了农药覆盖率,因而放弃喷洒计划;若出现无风或是微风则可执行喷洒计划,此实施例的预设风速可为3米每秒。
在接收到第一监测信息时可启动无人机,确立飞行轨迹和飞行速度后进行喷洒;在接收到第二监测信息时无人机不启动,等待下一信息。
如图3所示,所述“当确定喷洒后通过图像反馈田块边界形状生成飞行轨迹信息,并由飞行轨迹信息确立飞行速度”具体包括S21在接收到巡视田块指令后沿田块边界飞行根据图像反馈判别田块是否为规则图形,若为规则图形生成第一飞行轨迹信息;S22若为不规则图形则规划出面积覆盖所述不规则图形的规则图形,由新规则图形生成第二飞行轨迹信息。
图像可通过无人机下方的摄像头拍摄并传送至显示界面,在接收到第一监测信息后无人机飞至目标田块进行探测并规划出图形,若目标田块为规则图形,例如长方形、正方形、梯形等,则将规则图形规划出第一飞行轨迹信息;若为不规则图形则自动生成可完全覆盖原图形的规则图形,其可通过设定延长不规则图形的某边界至围成图形覆盖原图形,生成的规则图形保证覆盖的同时减少了轨迹规划,这样在确保完全喷洒覆盖的同时节省成本,并将此规则图形边界生成第二飞行轨迹。
可如图6所示,本实施例中一种第一轨迹信息可为根据出发地与初始到达田块边界一端设有第一速度;设定初始到达田块边界一端为起始航点,该边界另一端为第二航点,根据初始喷幅对应于与该边界相邻的另一边界上设第三航点,并由第三航点平行初始田块边界方向至与边界交点处设为第四航点,并依此设定航点,无人机沿顺序航点飞行且每个航点间的飞行速度为第二速度;在设定至田块末端边界前计算该航点与末端边界的距离,若距离与初始喷幅不一致且距离最大不超过初始喷幅2倍则通过改变速度调节喷幅,确保剩余田块可全部喷洒,该期间飞行速度为第三飞行速度。
特别的,所述第二飞行轨迹信息与第一轨迹信息步骤相同,其田块边界改为新规划的图形边界。
如图5所示的关系图中当达到第一飞行速度时不进行喷洒,生成第一喷洒喷幅信号;达到第二飞行速度时喷洒初始喷幅,生成第二喷洒喷幅信号;所述第三飞行速度为区间速度,当达到第三飞行速度区间时根据喷幅与当前速度的正线性关系得出喷幅,生成第三喷洒喷幅信号;所述喷洒喷幅信号实时发送至植保无人机完成喷洒。
此实施例的第一飞行速度为无人机飞至目标田块的速度,可设为恒定值,为确保省时可将恒定值调高;在喷洒时间无人机沿轨迹飞行设定为恒定的第二飞行速度,所述第二飞行速度低于第一飞行速度,保证均匀喷洒至田块农作物上;在田块末端的速度根据当前航点到末端边界的距离与初始喷幅作对比得出,例如初始喷幅为3米,距离为4米,此期间的速度与喷幅呈正比关系,提高速度至喷幅为4米完成喷洒,保证不漏喷。
需要注意的是,第二飞行速度可在第三飞行速度区间之间,初始喷幅在第三飞行速度区间对应的喷幅之间,此情况为刚好航点到末端边界的距离与初始喷幅相同,即继续保持第二飞行速度喷洒。
如图4所示,本发明实施例的一种用于植保无人机的依据田块智能调节喷幅的系统,包括控制终端、信号传输模块、信号接收模块,所述控制终端通过信号传输模块接收信号接收模块的信号,所述信号接收模块包括天气监测模块,用于田块区域的降雨量和风速的监测,并确立是否进行无人机喷洒;和图像采集模块,通过摄像装置拍摄田块边界传送至显示屏并生成飞行轨迹信息,由飞行轨迹信息确立飞行速度。
所述控制终端还电连接有电机驱动模块、速度调节模块、显示模块和喷洒喷幅调节模块,电机驱动模块用于驱动植保无人机沿飞行轨迹信息飞行,所述速度调节模块用于根据飞行轨迹信息调节飞行速度,所述显示模块用于显示摄像装置拍摄画面,所述喷洒喷幅调节模块根据飞行速度控制置于喷杆端处的喷头开度。
此实施例的控制终端可为PLC控制器,显示模块接收到的图形数据可发送至PLC生成轨迹信息并由电机驱动模块控制飞行,速度调节器与喷头控制器均由PLC根据图5所示的关系图控制。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明,不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干简单推演或替换,都应当视为属于本发明的保护范围。