CN110488873A - 一种植保无人机作业航线规划方法及系统 - Google Patents

一种植保无人机作业航线规划方法及系统 Download PDF

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Abstract

本发明属于植保无人机作业航线规划技术领域，公开了一种植保无人机作业航线规划方法及系统，植保无人机作业航线规划系统包括太阳能供电模块、视频监控模块、主控模块、无线遥控模块、飞行模块、航线确定模块、导航模块、喷洒模块、避障模块、评价模块、云服务模块及显示模块。本发明通过避障模块降低了植保无人机的事故发生率，也保障了人们的人身安全与财产安全；同时，通过评价模块有效并准确的计算出植保无人机的有效喷洒率、漏喷率、重喷率、班次时间小时生产率、纯喷药时间小时生产率、时间利用率、使用可靠性系数和劳动生产率等喷洒效果参数，从而实现对植保无人机的作业效率和效果的评价，为植保无人机的后续改进工作的开展奠定基础。

Description

一种植保无人机作业航线规划方法及系统
技术领域
本发明属于植保无人机作业航线规划技术领域，尤其涉及一种植保无人机作业航线规划方法系统。
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(固定翼、直升机、多轴飞行器)、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。无人驾驶小型直升机具有作业高度低，飘移少，可空中悬停，无需专用起降机场，旋翼产生的向下气流有助于增加雾流对作物的穿透性，防治效果高，远距离遥控操作，喷洒作业人员避免了暴露于农药的危险，提高了喷洒作业安全性等诸多优点。另外，电动无人直升机喷洒技术采用喷雾喷洒方式至少可以节约50％的农药使用量，节约90％的用水量，这将很大程度的降低资源成本。电动无人机与油动的相比，整体尺寸小，重量轻，折旧率更低、单位作业人工成本不高、易保养。然而，现有植保无人机在降落时容易与障碍物发生碰撞，将会造成一定的财产损失；同时，无人飞机在植保作业时，不能对其作业效果和效率进行评价，容易影响生产成本和农田增收情况。
综上所述，现有技术存在的问题是：
现有植保无人机在降落时容易与障碍物发生碰撞，将会造成一定的财产损失；同时，无人飞机在植保作业时，不能对其作业效果和效率进行评价，容易影响生产成本和农田增收情况。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种植保无人机作业航线规划方法。
本发明是这样实现的，一种植保无人机作业航线规划系统，包括：
太阳能供电模块，与主控模块连接，用于通过太阳能电池板将太阳能转化为电能为植保无人机供电；
视频监控模块，与主控模块连接，用于通过摄像机对植保无人机作业场景进行视频监控；
主控模块，与太阳能供电模块、视频监控模块、无线遥控模块、飞行模块、航线确定模块、导航模块、喷洒模块、避障模块、评价模块、云服务模块、显示模块连接，用于通过主控芯片控制各个模块正常工作；
无线遥控模块，与主控模块连接，用于通过无线通信设备进行无线遥控植保无人机作业；
飞行模块，与主控模块连接，用于通过螺旋桨进行飞行操作；
航线确定模块，与主控模块连接，用于确定植保无人机作业航线；
所述航线确定模块包括蓝牙航线监测器组成的蓝牙监测网络、植保无人机航线确定芯片；
所述的蓝牙航线监测器用于通过网络将获得到的作业范围内所有作业范围需植保的信号强度数据发送到所述植保无人机航线确定芯片；
所述植保无人机航线确定芯片用于计算出作业范围位置并通过网络服务接口将数据提供给导航模块；
所述的作业范围通过内置蓝牙模块连接导航模块并向导航模块提供步态、姿态、行走方向数据；
所述的蓝牙航线监测器包括低功耗蓝牙检测芯片和网络模块，作业范围内置蓝牙模块定时发送广播数据，所述低功耗蓝牙检测芯片通过扫描周围的蓝牙设备型号，过滤出作业范围的蓝牙数据包，得到作业范围蓝牙信号强度；
所述植保无人机航线确定芯片将各个蓝牙航线监测器发送的作业范围的UUID和信号强度的数据对，按照UUID作为主键进行数据更新；需要对某个UUID的设备进行定位计算时，就取出该UUID对应各蓝牙航线监测器最新发来的信号强度数据，进行航线确定计算；
导航模块，与主控模块连接，用于通过导航器根据确定的航线进行作业；所述导航模块包括北斗植保无人机服务器、计算机和控制组件、植保无人机显示屏，北斗植保无人机服务器与植保无人机连接通信，用以发送指令和接收数据，计算机和控制组件用以发送控制指令，植保无人机显示屏用以接收解析和统计数据、实现实时航线作业监测；所述导航器设置有多个，分布在不同区域，包括GNSS信号接收模块、数据处理转换模块；所述数据处理转换模块与北斗植保无人机服务器、GNSS信号接收模块连接，北斗植保无人机服务器通过RDSS通信链路接收下行信号并输出给数据处理转换模块，数据处理转换模块收到下行信号后对通信内容解析，按照要求对植保无人机进行参数配置，并将导航数据进行编排，通过北斗植保无人机服务器和RDSS链路发送给主控模块；
喷洒模块，与主控模块连接，用于通过喷洒机构对农田进行喷洒作业；
避障模块，与主控模块连接，用于通过避障机构进行对障碍进行躲避；通过在植保无人机本体下方安装的测距装置测量植保无人机与降落点之间的高度；通过在植保无人机本体下方安装的摄像机采集植保无人机降落区域的图像；
评价模块，与主控模块连接，用于通过评价程序对植保无人机作业绩效进行评价；通过评价程序将机载作业信息采集装置记录植保无人机的作业幅宽、采集植保无人机的飞行轨迹点的坐标以及统计植保无人机的作业班次时间，及植保无人机的作业幅宽、飞行轨迹点的坐标和作业班次时间发送到云服务器；
云服务模块，与主控模块连接，用于通过云服务器对植保无人机作业数据进行处理；
所述云服务模块设置有多个，分布在不同区域，包括GNSS信号接收模块、数据处理转换模块；所述数据处理转换模块与北斗植保无人机服务器、GNSS信号接收模块连接，北斗植保无人机服务器通过RDSS通信链路接收下行信号并输出给数据处理转换模块，数据处理转换模块收到下行信号后对通信内容解析，按照要求对植保无人机进行参数配置，并将导航数据进行编排，通过北斗植保无人机服务器和RDSS链路发送给主控模块；
显示模块，与主控模块连接，用于通过显示器显示监控植保无人机作业视频数据、绩效评价数据。
进一步，所述导航模块根据确定的航线进行作业中，连通北斗植保无人机服务器，按照需求发出指令，指令通过北斗植保无人机服务器经RDSS链路，向对应的远端监测分系统的指定ID的北斗植保无人机服务器发送；
北斗植保无人机服务器收到通信后，输入数据处理转换模块，由数据处理转换模块按照接口协议进行解析，根据解析内容，向对应设备发出控制指令，进行参数设置，导航终端按照要求向数据处理转换模块输出导航数据，数据处理转换模块对其内容进行解析编排，再通过北斗植保无人机服务器经RDSS链路发向主控模块；
北斗植保无人机服务器收到通信内容后，根据协议进行解析，并将各个区域的计算统计结果进行实时显示。
本发明另一目的在于提供一种植保无人机作业航线规划方法，包括以下步骤：
步骤一，通过太阳能供电模块利用太阳能电池板将太阳能转化为电能为植保无人机供电；通过视频监控模块利用摄像机对植保无人机作业场景进行视频监控；
步骤二，主控模块通过无线遥控模块利用无线通信设备进行无线遥控植保无人机作业；
步骤三，通过飞行模块利用螺旋桨进行飞行操作；通过航线确定模块确定植保无人机作业航线；通过导航模块利用导航器根据确定的航线进行作业；
步骤四，通过喷洒模块利用喷洒机构对农田进行喷洒作业；通过避障模块利用避障机构进行对障碍进行躲避；
步骤五，通过评价模块利用评价程序对植保无人机作业绩效进行评价；
步骤六，通过云服务模块利用云服务器对植保无人机作业数据进行处理；
步骤七，通过显示模块利用显示器显示监控植保无人机作业视频数据、绩效评价数据。
进一步，所述避障模块避障方法如下：
1)通过在植保无人机本体下方安装的测距装置测量植保无人机与降落点之间的高度h；通过在植保无人机本体下方安装的摄像机采集植保无人机降落区域的图像；
2)植保无人机上的图像处理模块对采集到的图像进行数据解析；
3)确定降落区域中植保无人机安全降落的实际面积；
4)通过在植保无人机本体上方安装的喇叭提醒操作者(物主)移走降落区域内的障碍物；
5)植保无人机安全降落。
进一步，所述植保无人机的降落点与植保无人机的起飞点为同一点，所述植保无人机的降落区域与植保无人机的起飞区域为同一区域。
进一步，所述步骤1)中，植保无人机自主返航至距降落点H高度处悬停飞行，待3s-5s后，测距装置工作，测量植保无人机与降落点之间的高度h，通过数值比较算法比较h和H，若h小于H，说明在植保无人机的降落点处有障碍物，植保无人机不能安全降落，若h等于H，说明在植保无人机的降落点处无障碍物。
进一步，所述评价模块评价方法如下：
(1)通过评价程序将机载作业信息采集装置记录植保无人机的作业幅宽、采集植保无人机的飞行轨迹点的坐标以及统计植保无人机的作业班次时间，及植保无人机的作业幅宽、飞行轨迹点的坐标和作业班次时间发送到云服务器；
(2)云服务器根据植保无人机的作业幅宽、飞行轨迹点的坐标和作业班次时间计算作业班次时间内相邻作业时刻对应的两个轨迹点之间的喷洒面积；
(3)云服务器根据步骤(2)计算的结果统计作业班次时间内的总喷洒面积，并根据植保无人机的总喷洒面积计算植保无人机的有效喷洒率、漏喷率、重喷率、班次时间小时生产率、纯喷药时间小时生产率、时间利用率、使用可靠性系数和劳动生产率。
进一步，所述步骤(1)包括：
(a)所述机载作业信息采集装置包括定位天线、定位器和主控芯片；所述定位器通过两个定位天线分别采集植保无人机的喷杆的两端的坐标并发送到主控芯片，主控芯片根据植保无人机的喷杆的两端的坐标计算植保无人机的飞行轨迹点的坐标，所述飞行轨迹点的坐标为两个定位天线检测的两个坐标点连线的中点坐标；
(b)所述机载作业信息采集装置的主控单元采集植保无人机内部液泵的工作状态从而统计植保无人机的作业班次时间；
(c)所述机载作业信息采集装置记录植保无人机的作业幅宽并将植保无人机的作业幅宽、飞行轨迹点的坐标和作业班次时间发送到云服务器。
进一步，所述步骤(2)包括：
根据作业班次时间内每一个作业时刻植保无人机的喷杆的延伸方向与飞行轨迹线的夹角、作业幅宽和飞行轨迹点的坐标计算作业班次时间内每一个作业时刻的轨迹点对应的两个喷洒端点的坐标；
连接作业班次时间内相邻作业时刻对应的两个轨迹点的喷洒端点，得到四边形的喷洒形状，计算四边形的喷洒形状的面积从而得到班次作业时间内相邻作业时刻对应的两个轨迹点之间的喷洒面积。
本发明的优点及积极效果为：
本发明通过避障模块根据测距装置与摄像机的结合使用，准确判断植保无人机在降落区域进行降落时的安全性，从而降低了植保无人机的事故发生率，也保障了人们的人身安全与财产安全；同时，通过评价模块有效并准确的计算出植保无人机的有效喷洒率、漏喷率、重喷率、班次时间小时生产率、纯喷药时间小时生产率、时间利用率、使用可靠性系数和劳动生产率等喷洒效果参数，从而实现对植保无人机的作业效率和效果的评价，为植保无人机的后续改进工作的开展奠定基础。
本发明的航线确定模块包括蓝牙航线监测器组成的蓝牙监测网络、植保无人机航线确定芯片；所述的蓝牙航线监测器用于通过网络将获得到的作业范围内所有作业范围需植保的信号强度数据发送到所述植保无人机航线确定芯片；所述植保无人机航线确定芯片用于计算出作业范围位置并通过网络服务接口将数据提供给导航模块；所述的作业范围通过内置蓝牙模块连接导航模块并向导航模块提供步态、姿态、行走方向数据；所述的蓝牙航线监测器包括低功耗蓝牙检测芯片和网络模块，作业范围内置蓝牙模块定时发送广播数据，所述低功耗蓝牙检测芯片通过扫描周围的蓝牙设备型号，过滤出作业范围的蓝牙数据包，得到作业范围蓝牙信号强度；所述植保无人机航线确定芯片将各个蓝牙航线监测器发送的作业范围的UUID和信号强度的数据对，按照UUID作为主键进行数据更新；需要对某个UUID的设备进行定位计算时，就取出该UUID对应各蓝牙航线监测器最新发来的信号强度数据，实现了航线确定。
本发明的导航模块包括北斗植保无人机服务器、计算机和控制组件、植保无人机显示屏，北斗植保无人机服务器与植保无人机连接通信，用以发送指令和接收数据，植保无人机安装有计算机和控制组件和植保无人机显示屏，计算机和控制组件用以发送控制指令，植保无人机显示屏用以接收解析和统计数据、实现实时航线作业监测；所述导航器设置有多个，分布在不同区域，包括GNSS信号接收模块、数据处理转换模块；所述数据处理转换模块与北斗植保无人机服务器、GNSS信号接收模块连接，北斗植保无人机服务器通过RDSS通信链路接收下行信号并输出给数据处理转换模块，数据处理转换模块收到下行信号后对通信内容解析，按照要求对植保无人机进行参数配置，并将导航数据进行编排，通过北斗植保无人机服务器和RDSS链路发送给主控模块，实现了智能作业。
附图说明
图1是本发明实施例提供的植保无人机作业航线规划方法流程图。
图2是本发明实施例提供的植保无人机作业航线规划系统结构框图。
图中：1、太阳能供电模块；2、视频监控模块；3、主控模块；4、无线遥控模块；5、飞行模块；6、航线确定模块；7、导航模块；8、喷洒模块；9、避障模块；10、评价模块；11、云服务模块；12、显示模块。
图3是本发明实施例提供的航线确定模块示意图。
图中：6-1、蓝牙航线监测器；6-2、蓝牙监测网络；6-3、植保无人机航线确定芯片。
图4是本发明实施例提供的导航模块示意图。
图中：7-1、北斗植保无人机服务器；7-2、计算机和控制组件；7-3、植保无人机显示屏。
具体实施方式
为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下。
现有植保无人机在降落时容易与障碍物发生碰撞，将会造成一定的财产损失；同时，无人飞机在植保作业时，不能对其作业效果和效率进行评价，容易影响生产成本和农田增收情况。
为解决上述问题，下面结合附图对本发明的结构作详细的描述。
如图1所示，本发明提供的植保无人机作业航线规划方法包括以下步骤：
S101，通过太阳能供电模块利用太阳能电池板将太阳能转化为电能为植保无人机供电。通过视频监控模块利用摄像机对植保无人机作业场景进行视频监控。
S102，主控模块通过无线遥控模块利用无线通信设备进行无线遥控植保无人机作业。
S103，通过飞行模块利用螺旋桨进行飞行操作。通过航线确定模块确定植保无人机作业航线。通过导航模块利用导航器根据确定的航线进行作业。
S104，通过喷洒模块利用喷洒机构对农田进行喷洒作业。通过避障模块利用避障机构进行对障碍进行躲避。
S105，通过评价模块利用评价程序对植保无人机作业绩效进行评价。
S106，通过云服务模块利用云服务器对植保无人机作业数据进行处理。
S107，通过显示模块利用显示器显示监控植保无人机作业视频数据、绩效评价数据。
如图2所示，本发明实施例提供的植保无人机作业航线规划系统包括：太阳能供电模块1、视频监控模块2、主控模块3、无线遥控模块4、飞行模块5、航线确定模块6、导航模块7、喷洒模块8、避障模块9、评价模块10、云服务模块11、显示模块12。
太阳能供电模块1，与主控模块3连接，用于通过太阳能电池板将太阳能转化为电能为植保无人机供电。
视频监控模块2，与主控模块3连接，用于通过摄像机对植保无人机作业场景进行视频监控。
主控模块3，与太阳能供电模块1、视频监控模块2、无线遥控模块4、飞行模块5、航线确定模块6、导航模块7、喷洒模块8、避障模块9、评价模块10、云服务模块11、显示模块12连接，用于通过主控芯片控制各个模块正常工作。
无线遥控模块4，与主控模块3连接，用于通过无线通信设备进行无线遥控植保无人机作业。
飞行模块5，与主控模块3连接，用于通过螺旋桨进行飞行操作。
航线确定模块6，与主控模块3连接，用于确定植保无人机作业航线。
导航模块7，与主控模块3连接，用于通过导航器根据确定的航线进行作业。
喷洒模块8，与主控模块3连接，用于通过喷洒机构对农田进行喷洒作业。
避障模块9，与主控模块3连接，用于通过避障机构进行对障碍进行躲避。
评价模块10，与主控模块3连接，用于通过评价程序对植保无人机作业绩效进行评价。
云服务模块11，与主控模块3连接，用于通过云服务器对植保无人机作业数据进行处理。
显示模块12，与主控模块3连接，用于通过显示器显示监控植保无人机作业视频数据、绩效评价数据。
如图3所示，航线确定模块6，包括蓝牙航线监测器6-1组成的蓝牙监测网络6-2、植保无人机航线确定芯片6-3。
所述的蓝牙航线监测器6-1用于通过蓝牙监测网络6-2将获得到的作业范围内所有作业范围需植保的信号强度数据发送到所述植保无人机航线确定芯片；
所述植保无人机航线确定芯片6-3用于计算出作业范围位置并通过网络服务接口将数据提供给导航模块。
所述的作业范围通过内置蓝牙模块连接导航模块并向导航模块提供步态、姿态、行走方向数据。
所述的蓝牙航线监测器包括低功耗蓝牙检测芯片和网络模块，作业范围内置蓝牙模块定时发送广播数据，所述低功耗蓝牙检测芯片通过扫描周围的蓝牙设备型号，过滤出作业范围的蓝牙数据包，得到作业范围蓝牙信号强度。
所述植保无人机航线确定芯片将各个蓝牙航线监测器发送的作业范围的UUID和信号强度的数据对，按照UUID作为主键进行数据更新；需要对某个UUID的设备进行定位计算时，就取出该UUID对应各蓝牙航线监测器最新发来的信号强度数据，进行航线确定计算。
如图4所示，导航模块7包括北斗植保无人机服务器7-1、计算机和控制组件7-2、植保无人机显示屏7-3，北斗植保无人机服务器7-1与植保无人机连接通信，用以发送指令和接收数据，导航模块安装有计算机和控制组件7-2和植保无人机显示屏7-3，计算机和控制组件用以发送控制指令，植保无人机显示屏7-3用以接收解析和统计数据、实现实时航线作业监测；所述导航器设置有多个，分布在不同区域，包括GNSS信号接收模块、数据处理转换模块；所述数据处理转换模块与北斗植保无人机服务器、GNSS信号接收模块连接，北斗植保无人机服务器通过RDSS通信链路接收下行信号并输出给数据处理转换模块，数据处理转换模块收到下行信号后对通信内容解析，按照要求对植保无人机进行参数配置，并将导航数据进行编排，通过北斗植保无人机服务器和RDSS链路发送给主控模块。
所述导航模块根据确定的航线进行作业中，连通北斗植保无人机服务器，按照需求发出指令，指令通过北斗植保无人机服务器经RDSS链路，向对应的远端监测分系统的指定ID的北斗植保无人机服务器发送。
北斗植保无人机服务器收到通信后，输入数据处理转换模块，由数据处理转换模块按照接口协议进行解析，根据解析内容，向对应设备发出控制指令，进行参数设置，导航终端按照要求向数据处理转换模块输出导航数据，数据处理转换模块对其内容进行解析编排，再通过北斗植保无人机服务器经RDSS链路发向主控模块。
北斗植保无人机服务器收到通信内容后，根据协议进行解析，并将各个区域的计算统计结果进行实时显示。
下面结合具体实施例对本发明作进一步描述。
实施例1
本发明提供的避障模块9避障方法如下：
1)通过在植保无人机本体下方安装的测距装置测量植保无人机与降落点之间的高度h。通过在植保无人机本体下方安装的摄像机采集植保无人机降落区域的图像。
2)植保无人机上的图像处理模块对采集到的图像进行数据解析。
3)确定降落区域中植保无人机安全降落的实际面积。
4)通过在植保无人机本体上方安装的喇叭提醒操作者(物主)移走降落区域内的障碍物。
5)植保无人机安全降落。
本发明提供的植保无人机的降落点与植保无人机的起飞点为同一点，所述植保无人机的降落区域与植保无人机的起飞区域为同一区域。
本发明提供的步骤1)中，植保无人机自主返航至距降落点H高度处悬停飞行，待3s-5s后，测距装置工作，测量植保无人机与降落点之间的高度h，通过数值比较算法比较h和H，若h小于H，说明在植保无人机的降落点处有障碍物，植保无人机不能安全降落，若h等于H，说明在植保无人机的降落点处无障碍物。
实施例2
本发明提供的评价模块10评价方法如下：
(1)通过评价程序将机载作业信息采集装置记录植保无人机的作业幅宽、采集植保无人机的飞行轨迹点的坐标以及统计植保无人机的作业班次时间，及植保无人机的作业幅宽、飞行轨迹点的坐标和作业班次时间发送到云服务器。
(2)云服务器根据植保无人机的作业幅宽、飞行轨迹点的坐标和作业班次时间计算作业班次时间内相邻作业时刻对应的两个轨迹点之间的喷洒面积。
(3)云服务器根据步骤(2)计算的结果统计作业班次时间内的总喷洒面积，并根据植保无人机的总喷洒面积计算植保无人机的有效喷洒率、漏喷率、重喷率、班次时间小时生产率、纯喷药时间小时生产率、时间利用率、使用可靠性系数和劳动生产率。
本发明提供的步骤(1)包括：
(a)所述机载作业信息采集装置包括定位天线、定位器和主控芯片。所述定位器通过两个定位天线分别采集植保无人机的喷杆的两端的坐标并发送到主控芯片，主控芯片根据植保无人机的喷杆的两端的坐标计算植保无人机的飞行轨迹点的坐标，所述飞行轨迹点的坐标为两个定位天线检测的两个坐标点连线的中点坐标。
(b)所述机载作业信息采集装置的主控单元采集植保无人机内部液泵的工作状态从而统计植保无人机的作业班次时间。
(c)所述机载作业信息采集装置记录植保无人机的作业幅宽并将植保无人机的作业幅宽、飞行轨迹点的坐标和作业班次时间发送到云服务器。
本发明提供的步骤(2)包括：
根据作业班次时间内每一个作业时刻植保无人机的喷杆的延伸方向与飞行轨迹线的夹角、作业幅宽和飞行轨迹点的坐标计算作业班次时间内每一个作业时刻的轨迹点对应的两个喷洒端点的坐标。
连接作业班次时间内相邻作业时刻对应的两个轨迹点的喷洒端点，得到四边形的喷洒形状，计算四边形的喷洒形状的面积从而得到班次作业时间内相邻作业时刻对应的两个轨迹点之间的喷洒面积。
在上述实施例中，可以全部或部分地通过软件、硬件、固件或者其任意组合来实现。当使用全部或部分地以计算机程序产品的形式实现，所述计算机程序产品包括一个或多个计算机指令。在计算机上加载或执行所述计算机程序指令时，全部或部分地产生按照本发明实施例所述的流程或功能。所述计算机可以是通用计算机、专用计算机、计算机网络、或者其他可编程装置。所述计算机指令可以存储在计算机可读存储介质中，或者从一个计算机可读存储介质向另一个计算机可读存储介质传输，例如，所述计算机指令可以从一个网站站点、计算机、服务器或数据中心通过有线(例如同轴电缆、光纤、数字用户线(DSL)或无线(例如红外、无线、微波等)方式向另一个网站站点、计算机、服务器或数据中心进行传输)。所述计算机可读取存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质或者是包含一个或多个可用介质集成的服务器、数据中心等数据存储设备。所述可用介质可以是磁性介质，(例如，软盘、硬盘、磁带)、光介质(例如，DVD)、或者半导体介质(例如固态硬盘SolidState Disk(SSD))等。
以上所述仅是对本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改，等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种植保无人机作业航线规划系统，其特征在于，所述植保无人机作业航线规划系统包括：
太阳能供电模块，与主控模块连接，用于通过太阳能电池板将太阳能转化为电能为植保无人机供电；
视频监控模块，与主控模块连接，用于通过摄像机对植保无人机作业场景进行视频监控；
主控模块，与太阳能供电模块、视频监控模块、无线遥控模块、飞行模块、航线确定模块、导航模块、喷洒模块、避障模块、评价模块、云服务模块、显示模块连接，用于通过主控芯片控制各个模块正常工作；
无线遥控模块，与主控模块连接，用于通过无线通信设备进行无线遥控植保无人机作业；
飞行模块，与主控模块连接，用于通过螺旋桨进行飞行操作；
航线确定模块，与主控模块连接，用于确定植保无人机作业航线；所述航线确定模块包括蓝牙航线监测器组成的蓝牙监测网络、植保无人机航线确定芯片；所述的蓝牙航线监测器用于通过网络将获得到的作业范围内所有作业范围需植保的信号强度数据发送到所述植保无人机航线确定芯片；所述植保无人机航线确定芯片用于计算出作业范围位置并通过网络服务接口将数据提供给导航模块；所述的作业范围通过内置蓝牙模块连接导航模块并向导航模块提供步态、姿态、行走方向数据；所述的蓝牙航线监测器包括低功耗蓝牙检测芯片和网络模块，作业范围内置蓝牙模块定时发送广播数据，所述低功耗蓝牙检测芯片通过扫描周围的蓝牙设备型号，过滤出作业范围的蓝牙数据包，得到作业范围蓝牙信号强度；所述植保无人机航线确定芯片将各个蓝牙航线监测器发送的作业范围的UUID和信号强度的数据对，按照UUID作为主键进行数据更新；需要对某个UUID的设备进行定位计算时，就取出该UUID对应各蓝牙航线监测器最新发来的信号强度数据，进行航线确定计算；
导航模块，与主控模块连接，用于通过导航器根据确定的航线进行作业；所述导航模块包括北斗植保无人机服务器、计算机和控制组件、植保无人机显示屏，北斗植保无人机服务器与植保无人机连接通信，用以发送指令和接收数据，计算机和控制组件用以发送控制指令，植保无人机显示屏用以接收解析和统计数据、实现实时航线作业监测；所述导航器设置有多个，分布在不同区域，包括GNSS信号接收模块、数据处理转换模块；所述数据处理转换模块与北斗植保无人机服务器、GNSS信号接收模块连接，北斗植保无人机服务器通过RDSS通信链路接收下行信号并输出给数据处理转换模块，数据处理转换模块收到下行信号后对通信内容解析，按照要求对植保无人机进行参数配置，并将导航数据进行编排，通过北斗植保无人机服务器和RDSS链路发送给主控模块；
喷洒模块，与主控模块连接，用于通过喷洒机构对农田进行喷洒作业；
避障模块，与主控模块连接，用于通过避障机构进行对障碍进行躲避；通过在植保无人机本体下方安装的测距装置测量植保无人机与降落点之间的高度；通过在植保无人机本体下方安装的摄像机采集植保无人机降落区域的图像；
评价模块，与主控模块连接，用于通过评价程序对植保无人机作业绩效进行评价；通过评价程序将机载作业信息采集装置记录植保无人机的作业幅宽、采集植保无人机的飞行轨迹点的坐标以及统计植保无人机的作业班次时间，及植保无人机的作业幅宽、飞行轨迹点的坐标和作业班次时间发送到云服务器；
云服务模块，与主控模块连接，用于通过云服务器对植保无人机作业数据进行处理；
显示模块，与主控模块连接，用于通过显示器显示监控植保无人机作业视频数据、绩效评价数据。
2.如权利要求1所述的植保无人机作业航线规划系统，其特征在于，所述导航模块根据确定的航线进行作业中，连通北斗植保无人机服务器，按照需求发出指令，指令通过北斗植保无人机服务器经RDSS链路，向对应的远端监测分系统的指定ID的北斗植保无人机服务器发送；
北斗植保无人机服务器收到通信后，输入数据处理转换模块，由数据处理转换模块按照接口协议进行解析，根据解析内容，向对应设备发出控制指令，进行参数设置，导航终端按照要求向数据处理转换模块输出导航数据，数据处理转换模块对其内容进行解析编排，再通过北斗植保无人机服务器经RDSS链路发向主控模块；
北斗植保无人机服务器收到通信内容后，根据协议进行解析，并将各个区域的计算统计结果进行实时显示。
3.一种如权利要求1所述植保无人机作业航线规划系统的植保无人机作业航线规划方法，其特征在于，所述植保无人机作业航线规划方法包括以下步骤：
步骤一，通过太阳能供电模块利用太阳能电池板将太阳能转化为电能为植保无人机供电；通过视频监控模块利用摄像机对植保无人机作业场景进行视频监控；
步骤二，主控模块通过无线遥控模块利用无线通信设备进行无线遥控植保无人机作业；
步骤三，通过飞行模块利用螺旋桨进行飞行操作；通过航线确定模块确定植保无人机作业航线；通过导航模块利用导航器根据确定的航线进行作业；
步骤四，通过喷洒模块利用喷洒机构对农田进行喷洒作业；通过避障模块利用避障机构进行对障碍进行躲避；
步骤五，通过评价模块利用评价程序对植保无人机作业绩效进行评价；
步骤六，通过云服务模块利用云服务器对植保无人机作业数据进行处理；
步骤七，通过显示模块利用显示器显示监控植保无人机作业视频数据、绩效评价数据。
4.如权利要求1所述的植保无人机作业航线规划方法，其特征在于，步骤四中，所述避障模块避障方法如下：
1)通过在植保无人机本体下方安装的测距装置测量植保无人机与降落点之间的高度h；通过在植保无人机本体下方安装的摄像机采集植保无人机降落区域的图像；
2)植保无人机上的图像处理模块对采集到的图像进行数据解析；
3)确定降落区域中植保无人机安全降落的实际面积；
4)通过在植保无人机本体上方安装的喇叭提醒操作者移走降落区域内的障碍物；
5)植保无人机安全降落。
5.如权利要求4所述的植保无人机作业航线规划方法，其特征在于，所述植保无人机的降落点与植保无人机的起飞点为同一点，所述植保无人机的降落区域与植保无人机的起飞区域为同一区域；
所述步骤1)中，植保无人机自主返航至距降落点H高度处悬停飞行，待3s-5s后，测距装置工作，测量植保无人机与降落点之间的高度h，通过数值比较算法比较h和H，若h小于H，说明在植保无人机的降落点处有障碍物，植保无人机不能安全降落，若h等于H，说明在植保无人机的降落点处无障碍物。
6.如权利要求3所述的植保无人机作业航线规划方法，其特征在于，步骤五中，所述评价模块评价方法如下：
(1)通过评价程序将机载作业信息采集装置记录植保无人机的作业幅宽、采集植保无人机的飞行轨迹点的坐标以及统计植保无人机的作业班次时间，及植保无人机的作业幅宽、飞行轨迹点的坐标和作业班次时间发送到云服务器；
(2)云服务器根据植保无人机的作业幅宽、飞行轨迹点的坐标和作业班次时间计算作业班次时间内相邻作业时刻对应的两个轨迹点之间的喷洒面积；
(3)云服务器根据步骤(2)计算的结果统计作业班次时间内的总喷洒面积，并根据植保无人机的总喷洒面积计算植保无人机的有效喷洒率、漏喷率、重喷率、班次时间小时生产率、纯喷药时间小时生产率、时间利用率、使用可靠性系数和劳动生产率。
7.如权利要求6所述的植保无人机作业航线规划方法，其特征在于，所述步骤(1)包括：
(a)所述机载作业信息采集装置包括定位天线、定位器和主控芯片；所述定位器通过两个定位天线分别采集植保无人机的喷杆的两端的坐标并发送到主控芯片，主控芯片根据植保无人机的喷杆的两端的坐标计算植保无人机的飞行轨迹点的坐标，所述飞行轨迹点的坐标为两个定位天线检测的两个坐标点连线的中点坐标；
(b)所述机载作业信息采集装置的主控单元采集植保无人机内部液泵的工作状态从而统计植保无人机的作业班次时间；
(c)所述机载作业信息采集装置记录植保无人机的作业幅宽并将植保无人机的作业幅宽、飞行轨迹点的坐标和作业班次时间发送到云服务器；
所述步骤(2)包括：
根据作业班次时间内每一个作业时刻植保无人机的喷杆的延伸方向与飞行轨迹线的夹角、作业幅宽和飞行轨迹点的坐标计算作业班次时间内每一个作业时刻的轨迹点对应的两个喷洒端点的坐标；
连接作业班次时间内相邻作业时刻对应的两个轨迹点的喷洒端点，得到四边形的喷洒形状，计算四边形的喷洒形状的面积从而得到班次作业时间内相邻作业时刻对应的两个轨迹点之间的喷洒面积。
8.一种计算机程序产品，其特征在于，所述计算机程序产品运行与计算机处理器，运行时实现权利要求3～7任意一项所述的植保无人机作业航线规划方法。
9.一种终端，其特征在于，所述终端搭载实现权利要求3～7任意一项所述植保无人机作业航线规划方法的处理器。
10.一种计算机可读存储介质，包括指令，当其在计算机上运行时，使得计算机执行如权利要求3-7任意一项所述的植保无人机作业航线规划方法。
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