CN110239719A - 无人机精确播种系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种无人机精确播种系统，包括设于无人机上的无人机航拍检测系统、飞控模块、无线传输系统、中控系统、空中播种系统和无人机电源，以及设于地面的信息处理系统地面基站。本发明中无人机按照GPS导航路径，导航到指定位置的上方，通过空中分类的播种装置进行精确播种，并以此为一个流程，从而完成林区植被的精确修复，能够有效完成林区的精确抚育工作，提高林区植被覆盖率。
Description
技术领域
本发明涉及植物种植系统领域，具体涉及一种无人机精确播种系统及方法。
背景技术
无人机播种是指将遥感技术、机器智能技术和无人机技术结合起来，用于植树造林，在播种过程中，需要无人机进行配合。现有的无人机播种只局限于空中单个种类撒种，无法兼顾多种树木森林的精确补种，且由于技术的不成熟，工作效率不高，没有完整的系统和方法。
森林抚育又称林分抚育，是指从造林起到成熟龄以前的森林培育过程中，为保证幼林成活，促进林木生长，改善林木组成和品质及提高森林生产率所采取的各项措施。包括除草、松土、间作、施肥、灌溉、排水、去藤、修枝、抚育采伐、栽植下木等工作。
森林补种是指在出现缺苗的农作物或者植物中，重新种植。目前林业补种技术并不成熟，，补种的树苗因技术的原因不易生长。目前大部分采取人工补种方法，成本消耗较高，效率低，且无法精确判断该地区是否适合补种。
现有的无人机播种是指将遥感技术、机器智能技术和无人机技术结合起来，用于植树造林，在播种过程中，需要无人机进行配合。目前的无人机播种在无人机自动飞控导航作业最大限度的减少了人工和幼苗及种子的接触，从而降低幼苗的受损害程度。但是现有的无人机播种无法实现几类种子的同时控制和在空中的智能选择播撒，且由于技术的不成熟，效率不高，没有完整的系统和方法。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术中大面积种植效率不高，精确度不高且人工成本高昂的问题，提供一种新的无人机播种系统和方法，该方法功能完整可靠，便于在林间实施作业。
为实现上述目的，本发明提供的技术方案是：
一种无人机精确播种系统，包括设于无人机上的无人机航拍检测系统、飞控模块、无线传输系统、中控系统、空中播种系统和无人机电源，以及设于地面的信息处理系统地面基站；所述无人机航拍检测系统包括光谱相机、摄像头，所述无人机航拍检测系统、飞控模块、空中播种系统连接所述中控系统，所述中控系统连接无线传输系统，并与信息处理系统地面基站的无线信号收发装置连接；所述无人机航拍检测系统将遥感图像通过无线传输系统实时传输至信息处理系统地面基站，所述信息处理系统地面基站具有用于对无人机航拍检测系统获得的遥感图像进行分析的植被检测模块，以得到补种轨迹图，所述信息处理系统地面基站通过无线连接将分析得到的补种轨迹图发送回无人机的中控系统，所述中控系统将补种轨迹图的播种信息传递至飞控模块及空中播种系统。
进一步的，所述飞控模块包括定位模块、姿态控制模块和自主飞行模块。
进一步的，所述飞控模块分为自主导航和手动控制两种模式。
进一步的，所述空中播种系统包括舵机、播种盒和接种管，所述接种管连接旋转装置，所述舵机安装在播种盒内，用于控制接种管的旋转装置进行空中旋转。
进一步的，所述播种盒上部分为播种盒盖，所述播种盒盖上端安装固定于无人机云台中心，播种盒壳体穿过无人机云台中心；所述播种盒底部设有若干播种孔，所述播种盒壳体内部通过分种隔板将其中的种子存储空间分隔为若干分隔部分，每个分隔部分对应于播种盒底部的一个播种孔；所述接种管设于播种盒底部，所述接种管的管身连接于安装在播种盒下方的旋转装置，所述旋转装置位于播种孔下部，所述旋转装置转动带动接种管转动，接种管的位置对应于播种盒底部的播种孔时，接种管连通播种孔，相应播种盒分隔部分内的种子通过播种孔进入接种管；所述旋转装置通过舵机连接所述中控系统。
进一步的，所述播种盖通过插销固定在播种盒上，同时播种盖上装有六个固定块并通过螺母将播种盒安装在云台上，所述旋转装置将接种管和播种盒通过螺纹安装在一起；所述播种盒内部均分为四个大小相同的分隔部分，装有不同的四种树种。
进一步的，所述播种盒盖的内侧安装有小风扇，所述小风扇面向下方的播种盒内部，以将播种盒内的种子从播种孔吹出。
采用所述的无人机精确播种系统的种植抚育方法，包括以下步骤：
步骤一：无人机飞至需要种植抚育的林地区域上方，无人机航拍检测系统进行植被覆盖信息采集，利用无人机上的光谱相机和摄像头拍摄林区图像，传输回信息处理系统地面基站，植被检测模块进行林分密度分析并且对林区地势进行分析，生成补种轨迹图；
步骤二：信息处理系统地面基站将植被检测模块获得的补种轨迹图信息传输至无人机的中控系统，无人机中控系统操控飞控模块按指定轨迹飞行，并在飞行时根据补种轨迹图的补种树木种类、数量要求指令空中播种系统进行播种作业，完成林区的精确抚育工作。
所述植被检测模块分析的信息包括地形信息、植被覆盖率信息、树种信息，获得的补种轨迹图中的播种信息包括补种轨迹路线、补种树种、补种数量。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明将播种系统搭载在自主导航无人机上，无人机飞行在林地上方，进行植被覆盖信息采集，在完成信息采集后，将信息返回给地面基站，地面基站进行林分分析与地势分析，将需种植区域GPS位置定点标注，得出该林区缺少何树种，无人机按照GPS导航路径，导航到指定位置的上方，通过空中分类的播种装置进行精确播种，并以此为一个流程，从而完成林区植被的精确修复，能够有效完成林区的精确抚育工作，提高林区植被覆盖率。
附图说明
图1是无人机平面图。
图2是播种总装置。
图3是播种装置横切面及其内部装置。
图4是播种盒竖剖面效果图。
图5是精确播种效果俯视图
图6是精确播种效果平面图。
图7是系统结构图。
图中：1-播种盒，2-摄像头，3-无人机旋翼，4-无人机云台，5-无人机机身；6-播种孔，7-舵机，8-分种隔板，9-固定装置，10-播种盒盖，11-插销,12-小风扇，13-播种盒壳体，14-旋转装置，15-接种管。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。
一种无人机精确播种系统，包括设于无人机上的无人机航拍检测系统、飞控模块、无线传输系统、中控系统、空中播种系统和无人机电源，以及设于地面的信息处理系统地面基站；无人机包括无人机机身5、电调、无人机旋翼3、电池、脚架、无人机云台4。
所述无人机航拍检测系统包括光谱相机、摄像头2，所述无人机航拍检测系统、飞控模块、空中播种系统连接所述中控系统，所述中控系统连接无线传输系统，并与信息处理系统地面基站的无线信号收发装置连接；所述无人机航拍检测系统将遥感图像通过无线传输系统实时传输至信息处理系统地面基站，所述信息处理系统地面基站具有用于对无人机航拍检测系统获得的遥感图像进行分析的植被检测模块，以得到补种轨迹图，所述信息处理系统地面基站通过无线连接将分析得到的补种轨迹图发送回无人机的中控系统，所述中控系统将补种轨迹图的播种信息传递至飞控模块及空中播种系统。
所述飞控模块包括定位模块、姿态控制模块和自主飞行模块。
所述空中播种系统包括舵机7、播种盒1和接种管15，所述接种管15连接旋转装置14，所述舵机7安装在播种盒1内，用于控制接种管15的旋转装置14进行空中旋转。
所述播种盒1上部分为播种盒盖10，所述播种盒盖10上端通过固定装置9安装固定于无人机云台4中心，播种盒壳体13穿过无人机云台4中心；所述播种盒底部设有若干播种孔6，所述播种盒壳体13内部通过分种隔板8将其中的种子存储空间分隔为若干分隔部分，每个分隔部分对应于播种盒底1部的一个播种孔6；所述接种管15设于播种盒底部，所述接种管15的管身连接于安装在播种盒1下方的旋转装置14，所述旋转装置14位于播种孔6下部，所述旋转装置14转动带动接种管15转动，接种管15的位置对应于播种盒1底部的播种孔6时，接种管15连通播种孔6，相应播种盒分隔部分内的种子通过播种孔6进入接种管15；所述旋转装置14通过舵机7连接所述中控系统。
所述播种盖通过插销11固定在播种盒1上，同时播种盖上装有六个固定块并通过螺母将播种盒1安装在云台上，所述旋转装置14将接种管15和播种盒1通过螺纹安装在一起；所述播种盒1内部均分为四个大小相同的分隔部分，装有不同的四种树种。
所述播种盒盖10的内侧安装有小风扇12，所述小风扇12面向下方的播种盒1内部，以将播种盒1内的种子从播种孔6吹出。
播种孔6与旋转装置相连，平时不拆卸，种子添加可以通过打开播种盒盖10加入，在不播种时接种管15的孔与隔板对齐，播种孔6被隔板挡住，种子不会漏出。播种时通过旋转装置14将接种管15的孔与播种孔6对应，因为旋转速度较快所以基本无种子漏出。
本发明采用所述的无人机精确播种系统的种植抚育方法，包括以下步骤：
步骤一：无人机飞至需要种植抚育的林地区域上方，无人机航拍检测系统进行植被覆盖信息采集，利用无人机上的光谱相机和摄像头2拍摄林区图像，传输回信息处理系统地面基站，植被检测模块进行林分密度分析并且对林区地势进行分析，生成补种轨迹图；
步骤二：信息处理系统地面基站将植被检测模块获得的补种轨迹图信息传输至无人机的中控系统，无人机中控系统操控飞控模块按指定轨迹飞行，并在飞行时根据补种轨迹图的补种树木种类、数量要求指令空中播种系统进行播种作业，完成林区的精确抚育工作。
所述植被检测模块分析的信息包括地形信息、植被覆盖率信息、树种信息，获得的补种轨迹图中的播种信息包括补种轨迹路线、补种树种、补种数量。
该精确种植系统用于农作物的精确播种插苗以及补种措施，包括无人机光谱检测和空中播种系统。
所述自主导航模块包括自主导航和手动控制两种模式，自主导航由GPS定位模块完成，无人机将依照预定航线进行飞行；所述的手控模式由技术员通过遥控器操控完成，所述的遥控器可以控制无人机飞行和监控系统状态。
该系统根据光谱检测系统得出该林区缺少何树种，地势陡峭，植被覆盖率低的结论。信息处理系统地面基站给出指令驱使无人机到指定位置进行相应树种的播种。所述的无人机在植物的上方或侧方进行播种，播种完后，无人机按照GPS导航路径，导航到下一片植株的上方或者侧方，重复上述检测和精确种植过程，完成植物的精确种植。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何形式上的限制，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，依据本发明的技术实质，对以上实施例所作的任何简单的修改、等同替换与改进等，均仍属于本发明技术方案的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种无人机精确播种系统，其特征在于：包括设于无人机上的无人机航拍检测系统、飞控模块、无线传输系统、中控系统、空中播种系统和无人机电源，以及设于地面的信息处理系统地面基站；所述无人机航拍检测系统包括光谱相机、摄像头，所述无人机航拍检测系统、飞控模块、空中播种系统连接所述中控系统，所述中控系统连接无线传输系统，并与信息处理系统地面基站的无线信号收发装置连接；所述无人机航拍检测系统将遥感图像通过无线传输系统实时传输至信息处理系统地面基站，所述信息处理系统地面基站具有用于对无人机航拍检测系统获得的遥感图像进行分析的植被检测模块，以得到补种轨迹图，所述信息处理系统地面基站通过无线连接将分析得到的补种轨迹图发送回无人机的中控系统，所述中控系统将补种轨迹图的播种信息传递至飞控模块及空中播种系统。
2.根据权利要求1所述的无人机精确播种系统，其特征在于：所述飞控模块包括定位模块、姿态控制模块和自主飞行模块。
3.根据权利要求3所述的无人机精确播种系统，其特征在于：所述飞控模块分为自主导航和手动控制两种模式。
4.根据权利要求1所述的无人机精确播种系统，其特征在于：所述空中播种系统包括舵机、播种盒和接种管，所述接种管连接旋转装置，所述舵机安装在播种盒内，用于控制接种管的旋转装置进行空中旋转。
5.根据权利要求4所述的无人机精确播种系统，其特征在于：所述播种盒上部分为播种盒盖，所述播种盒盖上端安装固定于无人机云台中心，播种盒壳体穿过无人机云台中心；所述播种盒底部设有若干播种孔，所述播种盒壳体内部通过分种隔板将其中的种子存储空间分隔为若干分隔部分，每个分隔部分对应于播种盒底部的一个播种孔；所述接种管设于播种盒底部，所述接种管的管身连接于安装在播种盒下方的旋转装置，所述旋转装置位于播种孔下部，所述旋转装置转动带动接种管转动，接种管的位置对应于播种盒底部的播种孔时，接种管连通播种孔，相应播种盒分隔部分内的种子通过播种孔进入接种管；所述旋转装置通过舵机连接所述中控系统。
6.根据权利要求5所述的无人机精确播种系统，其特征在于：所述播种盖通过插销固定在播种盒上，同时播种盖上装有六个固定块并通过螺母将播种盒安装在云台上，所述旋转装置将接种管和播种盒通过螺纹安装在一起；所述播种盒内部均分为四个大小相同的分隔部分，装有不同的四种树种。
7.根据权利要求5所述的无人机精确播种系统，其特征在于：所述播种盒盖的内侧安装有小风扇，所述小风扇面向下方的播种盒内部，以将播种盒内的种子从播种孔吹出。
8.采用权利要求1所述的无人机精确播种系统的种植抚育方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤一：无人机飞至需要种植抚育的林地区域上方，无人机航拍检测系统进行植被覆盖信息采集，利用无人机上的光谱相机和摄像头拍摄林区图像，传输回信息处理系统地面基站，植被检测模块进行林分密度分析并且对林区地势进行分析，生成补种轨迹图；
步骤二：信息处理系统地面基站将植被检测模块获得的补种轨迹图信息传输至无人机的中控系统，无人机中控系统操控飞控模块按指定轨迹飞行，并在飞行时根据补种轨迹图的补种树木种类、数量要求指令空中播种系统进行播种作业，完成林区的精确抚育工作。
9.根据权利要求8所述的种植抚育方法，其特征在于：所述植被检测模块分析的信息包括地形信息、植被覆盖率信息、树种信息，获得的补种轨迹图中的播种信息包括补种轨迹路线、补种树种、补种数量。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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