CN110597279A - 一种农业无人机的作业方法及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于农业无人机技术领域，尤其为一种农业无人机的作业方法及其控制方法，该农业无人机的作业方法，包括以下步骤：1）对目标作业区域基础信息进行采集分析，所述基础信息包括目标作业区域的位置范围信息和植株生长信息；2）根据所述基础信息确定编队飞行无人机的数量；3）根据基础信息和无人机数量对无人机编队的飞行轨迹和飞行高度进行规划。本发明通过采用无人机编队的方式进行可以大幅度提高对农业植株的喷洒作业效率，同时通过对目标作业区域的地面范围及植株信息进行收集分析，制定好喷洒路径，从而无需人为遥控操作即可完成喷洒作业工作，节省了人力成本，提高了喷洒效率。

Description

一种农业无人机的作业方法及其控制方法

技术领域

本发明涉及农业无人机技术领域，具体为一种农业无人机的作业方法及其控制方法。

背景技术

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，目前的无人机植保大多采用一架无人机进行手动操控的模式进行喷洒，但由于喷洒的范围大，通过手摇操控的方式很难对整个喷洒范围进行全面的观察，作业时操作员需要全身关注避免操作失误，所以操作员必须具备熟练的操作技术，并且经验丰富，这导致人力成本极高，同时一架无人机进行植保作业的效率过低，无法适用大面积农业植株的喷洒工作。

发明内容

（一）解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种农业无人机的作业方法及其控制方法，解决了上述背景技术中提出的问题。

（二）技术方案

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种农业无人机的作业方法，包括以下步骤：

1）对目标作业区域基础信息进行采集分析，所述基础信息包括目标作业区域的位置范围信息和植株生长信息；

2）根据所述基础信息确定编队飞行无人机的数量；

3）根据基础信息和无人机数量对无人机编队的飞行轨迹和飞行高度进行规划；

4）无人机编队根据飞行轨迹和飞行高度进行喷洒作业。

作为本发明的一种优选技术方案，所述目标作业区域为矩形，所述位置范围信息为目标作业区域的GPS信息，所述植株生长信息主要为植株高度信息和植株长势信息。

作为本发明的一种优选技术方案，所述GPS信息通过释放无人机携带测绘仪或图像采集装置对目标作业区域进行采集分析得到，所述GPS信息主要为目标作业区域的边界信息，所述边界信息为目标作业区域的长度信息和宽度信息。

作为本发明的一种优选技术方案，所述植株高度信息和植株长势信息均通过人为对目标作业区域抽样统计得到。

作为本发明的一种优选技术方案，所述步骤2）中无人机的数量确定步骤如下：

①根据所述边界信息释放一架无人机单次行驶携带储液箱可喷洒范围和所需的药液量；

②根据所述边界信息和一架无人机的喷洒范围判断出需要几架无人机组成编队共同作业。

作为本发明的一种优选技术方案，所述单次行驶的路线为目标作业区域的长度或宽度一侧中点到长度或宽度另一侧中点。

作为本发明的一种优选技术方案，所述飞行轨迹包括飞行起点和飞行终点，所述飞行高度的确定步骤如下：

①根据无人机的喷洒范围和植株高度信息判断出无人机的飞行高度。

一种农业无人机的控制方法，采用上述的农业无人机的作业方法。

（三）有益效果

与现有技术相比，本发明提供了一种农业无人机的作业方法，具备以下有益效果：

该农业无人机的作业方法，通过采用无人机编队的方式进行可以大幅度提高对农业植株的喷洒作业效率，同时通过对目标作业区域的地面范围及植株信息进行收集分析，制定好喷洒路径，从而无需人为遥控操作即可完成喷洒作业工作，节省了人力成本，提高了喷洒效率。

附图说明

图1为本发明步骤流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例

请参阅图1，本发明提供以下技术方案：一种农业无人机的作业方法，包括以下步骤：

1）对目标作业区域基础信息进行采集分析，基础信息包括目标作业区域的位置范围信息和植株生长信息。

本实施例中，目标作业区域主要为种植水稻、小麦、棉花、西红柿等低矮作物地势平坦而且空旷的农田上，目标作业区域为矩形，既从天空往下俯视观察目标作业区域为矩形；位置范围信息为目标作业区域的GPS信息，GPS信息通过释放无人机携带测绘仪或图像采集装置对目标作业区域进行采集分析得到，通过人工操控无人机携带测绘仪和图像采集装置沿着目标作业区域的边界进行测绘或录像，由于目标作业区域为矩形，因此方便采用无人机进行测绘或录像，GPS信息主要为目标作业区域的边界信息，既目标作业区域的长度和宽度信息，其中长度和宽度信息可以表明目标作业区域的具体范围值，还可以计算出无人机从长度或宽度一侧飞行到另一侧所需时间；植株生长信息主要为植株高度信息和植株长势信息，植株高度信息和植株长势信息均通过人为对目标作业区域抽样统计得到，工作人员直接对目标作业区域内的植株进行抽样调查即可，同样可以采用无人机携带图像采集装置对目标作业区域的植株生产信息进行采集，方法不仅仅局限于人工抽样调查。

2）根据基础信息确定编队飞行无人机的数量。

本实施例中，无人机的数量确定步骤如下：

①根据边界信息释放一架无人机单次行驶携带储液箱可喷洒范围和所需的药液量；

②根据边界信息和一架无人机的喷洒范围判断出需要几架无人机组成编队共同作业。

单次行驶的路线为目标作业区域的长度或宽度一侧中点到长度或宽度另一侧中点，主要是方便测量出一侧无人机单次行驶的可达到的最大喷洒范围，然后判断出是从目标作业区域的长度一侧或宽度一侧起飞，从而降低无人机的使用数量，既一次通过无人机编队对整个目标作业区域完成喷洒作业的同时，使无人机的数量达到最低。

其中无人机携带的储液箱是可以更换的，由于药液量决定了一架无人机单次可喷洒的范围，为了保证一次行驶即可完成目标作业区域的喷洒工作，因此在计算出一架无人机单次在目标作业区域行驶过程中喷洒所需的药液量后，将无人机上的储液箱更换为相应容量的储液箱，最好储液箱容量大于实际所需药液量，单无人机可载荷量是一定的，因此需要保证无人机可以正常飞行是最大可载重的储液桶加上药液的重量，同时每个无人机可喷洒药液的范围都是不断变化的，无人机单次行驶距离与喷施范围成反比， 喷施范围是指无人机进行喷洒时可以喷射到植株表面的最大范围，由于药液需要通过无人机携带的喷洒装置喷洒出，其中喷洒装置的喷头位置布局时固定的，在无人机作业过程中，通常沿目标作业区域的长度或者宽度方向做直线飞行，由于喷洒过程中，单位面积上需要喷施的药物的量是确定的，即储液箱(所能喷洒的植株面积是确定的，因此，无人机单次行驶距离会跟随喷洒范围的增大而减小，可以通过控制喷洒装置上的电磁阀进行调节，通过改变管路的流量来降低喷洒范围，为了保证一次性可全部喷洒完成，既储液箱药液使用完成后，无人机恰好处于作业区域的边界处而非中间位置，从而可以大大节省换药时间，提高作业效率，本实施例中需要了解到无人机在目标作业区域行驶中的最佳喷洒范围，既一次行驶完成后，储液箱内的药液在最佳喷洒范围下可以对无人机行驶路径上的植株进行全部喷洒作业，从而确定需要使用多少架无人机，确保无人机的数量达到最小值，同时每个无人机之间的间距是根据最佳喷洒范围确定的，确保相邻两个无人机喷洒作业过程中不会出现重复交叉喷洒。

3）根据基础信息和无人机数量对无人机编队的飞行轨迹和飞行高度进行规划。

本实施例中，飞行轨迹包括飞行起点和飞行终点，飞行高度的确定步骤如下：

①根据无人机的喷洒范围和植株高度信息判断出无人机的飞行高度。

其中飞行起点和飞行终点均在目标作业区域的范围之外，当判断出从那一侧进入到目标作业区域完成喷洒作业所需的无人机数量最小，既可确定无人机编队的飞行起点和飞行终点，通常情况下，直接从长度一侧飞行为最优，其中无人机的飞行高度对无人机的喷洒范围具有影响，因此需要对无人机的高度进行确定，保证无人机携带喷洒装置对植株进行喷洒过程中，喷洒出来的物质能够准确地附着在植株表面而不会在空气压力的作用下漂至其他区域。

4）无人机编队根据飞行轨迹和飞行高度进行喷洒作业。

本实施例中，无人机编队直接按照飞行轨迹的飞行起点垂直起飞到飞行高度，然后沿着直线飞行到飞行终点即可，其中无人机编队的多架飞机可以按照从左到右或从右到左按照时间间隔依次飞行，其中飞行时间间隔相等，时间间隔可以为10s、20s或30s，这样无人机飞行到飞行终点后，可以给工作人员对无人机的电池进行更换、对无人机的药液进行补充等操作提供足够的时间，避免无人机同时到达没有足够的时间进行操作，由于正常的种植范围需要分为多个目标作业区域，因此当无人机编队完成一个目标作业区域的喷洒作业后，需要对下一个目标作业区域进行喷洒作业，从而为了节约时间，可以选择依次飞行。

一种农业无人机的控制方法，采用上述的农业无人机的作业方法。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种农业无人机的作业方法，其特征在于：包括以下步骤：

对目标作业区域基础信息进行采集分析，所述基础信息包括目标作业区域的位置范围信息和植株生长信息；

根据所述基础信息确定编队飞行无人机的数量；

根据基础信息和无人机数量对无人机编队的飞行轨迹和飞行高度进行规划；

无人机编队根据飞行轨迹和飞行高度进行喷洒作业。

2.根据权利要求1所述的一种农业无人机的作业方法，其特征在于：所述目标作业区域为矩形，所述位置范围信息为目标作业区域的GPS信息，所述植株生长信息主要为植株高度信息和植株长势信息。

3.根据权利要求2所述的一种农业无人机的作业方法，其特征在于：所述GPS信息通过释放无人机携带测绘仪或图像采集装置对目标作业区域进行采集分析得到，所述GPS信息主要为目标作业区域的边界信息，所述边界信息为目标作业区域的长度信息和宽度信息。

4.根据权利要求2所述的一种农业无人机的作业方法，其特征在于：所述植株高度信息和植株长势信息均通过人为对目标作业区域抽样统计得到。

5.根据权利要求1所述的一种农业无人机的作业方法，其特征在于：所述步骤2）中无人机的数量确定步骤如下：

①根据所述边界信息释放一架无人机单次行驶携带储液箱可喷洒范围和所需的药液量；

②根据所述边界信息和一架无人机的喷洒范围判断出需要几架无人机组成编队共同作业。

6.根据权利要求5所述的一种农业无人机的作业方法，其特征在于：所述单次行驶的路线为目标作业区域的长度或宽度一侧中点到长度或宽度另一侧中点。

7.根据权利要求1所述的一种农业无人机的作业方法，其特征在于：所述飞行轨迹包括飞行起点和飞行终点，所述飞行高度的确定步骤如下：

①根据无人机的喷洒范围和植株高度信息判断出无人机的飞行高度。

8.一种农业无人机的控制方法，其特征在于：采用如权利1-7任一项所述的农业无人机的作业方法。