CN111142563A - 集群植保无人机作业控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种集群植保无人机作业控制方法，根据各植保机的特征码为每一个植保机编制一个唯一的机号；根据飞机架次及作业次数，确定每一个植保机的作业任务信息；在作业区域地图中实时显示各植保机位置以及电量、药量信息；地面站发送任务信息，该任务信息内容包括：机号+执行内容；植保机核对机号是否与本机机号相同，若相同则存储此条任务信息中的执行内容，返回确认信息；植保机根据起飞指令信息在起飞点上空悬停；根据作业指令进入作业状态；按照回字形路线进行作业；起飞指令和作业指令包括：机号+动作指令，此方案多台植保无人机协同工作，地面站在植保机作业过程中动态调整某一植保机，根据个别情况，按需要单独控制植保机的飞行。
Description
技术领域
本发明涉及无人机飞行控制技术领域，具体涉及一种集群植保无人机作业控制方法。
背景技术
随着土地流转、农业土地生产逐渐规模化，无人机在农业上的应用越来越广泛。采用无人机对农作物喷药是农业植保的发展方向。面对大面积作物，果树类型的高秆作物以及丘陵山区等低的农药喷施，相较于传统的喷药方式，农用植保无人机作业显然更加高效。
现有技术中的植保无人机的飞行控制一般是在飞行前，根据作业地图划定作业范围，在地图上设定航点，规划无人机的飞行路线，然后执行飞行任务。无人机按规划好的航线进行作业。植保无人机从一开始单台控制作业到现在已经可以通过一个控制站控制多台植保无人机共同作业。
我国专利申请201910109051.0，公开日为2019.05.28，一种集群式植保无人机控制系统的控制方法，提供了一种由多台植保无人机协同作业的控制方法，该申请实现无人机的集群式控制，将多个地块整合为一个任务分配给多架无人机，即可以同时进行更大范围的植保作业，大大提高了工作效率。
但是上述集群式植保无人机控制系统的控制方法仍遗留了原植机未解决的缺陷，即它仍是事先存储好航点、航线，按触发指令进行飞行，植保无人机中途无法变更行进路线，无法进行飞行任务的动态规划。此缺陷在现场喷药作业产生明显的限制。实际作业时，由于地形、地块尺寸不尽相同，各地块单位面积的施药量不尽相同，因此各无人机农药的消耗情况是不同步的。而因无法在中途变更路线，植保无人机只能按规范路线执行完毕后才能停止。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：现有技术中植保机在作业过程中无法干预操作，从而不能根据植保无人机单独的作业情况动态调整单一无人机的飞行任务。
一种集群植保无人机作业控制方法，包括如下步骤：
S1:统一所有植保机的通信频道，通过专用数传，向集群内无人机发送无线电波指令，收集各植保机的特征码并统计集群内植保机的数量；
S2：根据各植保机的特征码为每一个植保机编制一个唯一的机号；
S3：通过打点器将植保作业地块形状传输给地面站，形成作业区域地图；
S4：在区域地图中划分起飞区，工作区，障碍区，采用回字型规划算法进行规划，根据飞机架次及作业次数，确定每一个植保机的作业任务信息；在作业区域地图中实时显示各植保机位置以及电量、药量信息；
S5：地面站发送任务信息，该任务信息内容包括：机号+执行内容；
S6：植保机核对任务信息中的机号是否与本机机号相同，若相同则存储此条任务信息中的执行内容，植保机收到任务信息后向地面站返回确认信息；
S7：植保机根据起飞指令信息在起飞点上空悬停；根据作业指令进入作业状态，按照回字形路线进行作业，所述起飞指令和作业指令包括：机号+动作指令。
本发明与现有技术相比，有益效果是：1、多台植保无人机协同工作，能快速完成植保作业，极大提高植保工作效率；2、地面站在植保机作业过程中动态调整某一植保机，根据个别情况，按需要单独控制植保机的飞行，灵活控制，使植保机机动性更强。极大提高了集群整体工作效率。
上述控制方法中，当植保机农药喷洒完毕或电量不足时，植保机返回起飞点并记录返回点坐标，同时向地面站发送通知信息，该通知信息包括：机号+通知内容；植保机返回起飞点后自动关闭电机，自动执行上锁保护。
上述控制方法中，根据返回的植保机作业完成情况，再次起飞前重新规划飞行路线，该重新规划的飞行路线以其反回点坐标为作业起点。
上述控制方法中，植保机在地图中显示的实时位置通过植保机上设置的GPS实现，所述作业区域地图由经纬度信息组成，将GPS反映的坐标与作业区域经纬度对比，将植保机的飞行范围限定在作业区域以内。
具体实施方式
下面对本发明的技术方案进一步说明：
本发明所述集群植保无人机作业控制方法，包括如下步骤：
S1:统一所有植保机的通信频道，通过专用数传，向集群内无人机发送无线电波指令，收集各植保机的特征码并统计集群内植保机的数量；
S2：根据各植保机的特征码为每一个植保机编制一个唯一的机号；
S3：通过打点器将植保作业地块形状传输给地面站，形成作业区域地图；
S4：在作业区域地图中划分起飞区，工作区，障碍区，采用回字型规划算法进行规划，根据飞机架次及作业次数，确定每一个植保机的作业任务信息；在作业区域地图中实时显示各植保机位置以及电量、药量信息；
S5：地面站发送任务信息，该任务信息内容包括：机号+执行内容；
S6：植保机核对任务信息中的机号是否与本机机号相同，若相同则存储此条任务信息中的执行内容，植保机收到任务信息后向地面站返回确认信息；
S7：植保机根据起飞指令信息在起飞点上空悬停；根据作业指令进入作业状态，按照回字形路线进行作业，所述起飞指令和作业指令包括：机号+动作指令。
本发明为各台植保机编制唯一的机号不仅用于区别各植保机，方便确定不同植保机的作业区域，还用于需要单独控制某一植保机时作为发送指令的指向。
本发明解决了原来植保机作业中无法解决的问题有：
一、某一植保机在飞行中药量不足时无法单独处理。
二、某一植保机在飞行中电量不足时无法单独处理。
三、某一植保机遇到临时障碍物时无法自行避让。
四、植保机飞行范围超出作业区域，脱离有效控制。
对于上述状况，本控制方法采用的解决方法是：
当植保机农药喷洒完毕或电量不足时，植保机返回起飞点并记录返回点坐标，同时向地面站发送通知信息，该通知信息包括：机号+通知内容。实现植保机自主返回到起飞点换药或换电池。
植保机返回起飞点后自动关闭电机，自动执行上锁保护。植保机返回起点后，若起点正处于忙碌中，则控制植保机在起点上方悬停，等待指令降落。
根据返回的植保机作业完成情况，再次起飞前重新规划飞行路线，分配新的作业任务信息，该新的作业任务信息以某一植保机的返回点坐标为作业起点。该新的作业任务信息也包括：机号+执行内容。
未完成初始的作业任务的植保机返航后，原作业任务即终止，新的作业任务覆盖原始任务记录。
本控制方法，在作业区域地图中划分障碍区，在为植保机规划作业任务时即设计了植保机避让障碍物。但是本控制方法中也设计了遇临时的障碍物，植保机通过雷达获取障碍物情况自动进行绕行避让。飞机装有360度避障雷达监测，会自动分析周围障碍物的情况，选择提升高度或向侧面绕行避障植保机自行避让。
上述控制方法中，植保机在地图中显示的实时位置通过植保机上设置的GPS实现，所述作业区域地图由经纬度信息组成，将GPS反映的坐标与作业区域经纬度对比，将植保机的飞行范围限定在作业区域以内。将方法相当于为各植保机建立了一个电子围栏，防植保机碰撞、失联等情况，保护植保机的飞行安全。
本发明与现有技术相比，有益效果是：1、多台植保无人机协同工作，能快速完成植保作业，极大提高植保工作效率；2、地面站在植保机作业过程中动态调整某一植保机，根据个别情况，按需要单独控制植保机的飞行，灵活控制，使植保机机动性更强。极大提高了集群整体工作效率。
Claims (4)
1.一种集群植保无人机作业控制方法，包括如下步骤：
S1:统一所有植保机的通信频道，通过专用数传，向集群内无人机发送无线电波指令，收集各植保机的特征码并统计集群内植保机的数量；
S2：根据各植保机的特征码为每一个植保机编制一个唯一的机号；
S3：通过打点器将植保作业地块形状传输给地面站，形成作业区域地图；
S4：在区域地图中划分起飞区，工作区，障碍区，采用回字型规划算法进行规划，根据飞机架次及作业次数，确定每一个植保机的作业任务信息；在作业区域地图中实时显示各植保机位置以及电量、药量信息；
S5：地面站发送任务信息，该任务信息内容包括：机号+执行内容；
S6：植保机核对任务信息中的机号是否与本机机号相同，若相同则存储此条任务信息中的执行内容，植保机收到任务信息后向地面站返回确认信息；
S7：植保机根据起飞指令信息在起飞点上空悬停；根据作业指令进入作业状态，按照回字形路线进行作业，所述起飞指令和作业指令包括：机号+动作指令。
2.根据权利要求1所述集群植保无人机作业控制方法，其特征是：当植保机农药喷洒完毕或电量不足时，植保机返回起飞点并记录返回点坐标，同时向地面站发送通知信息，该通知信息包括：机号+通知内容；植保机返回起飞点后自动关闭电机，自动执行上锁保护。
3.根据权利要求2所述集群植保无人机作业控制方法，其特征是：根据返回的植保机作业完成情况，再次起飞前重新规划飞行路线，该重新规划的飞行路线以其反回点坐标为作业起点。
4.根据权利要求1所述集群植保无人机作业控制方法，其特征是：植保机在地图中显示的实时位置通过植保机上设置的GPS实现，所述作业区域地图由经纬度信息组成，将GPS反映的坐标与作业区域经纬度对比，将植保机的飞行范围限定在作业区域以内。
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