CN113342018A - 无人飞行器及无人飞行器控制方法、喷洒系统及喷洒方法 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供了一种无人飞行器及无人飞行器控制方法、喷洒系统及喷洒方法；其中，无人飞行器包括：飞行器主体，飞行器主体之上设置有动力单元、喷洒单元以及控制单元；动力单元，包括气体容器以及至少两组旋翼；喷洒单元，包括喷洒容器以及喷洒模组；控制单元，配置为控制气体容器内的气压以至少控制飞行器主体的升降，以及，控制至少两组旋翼以调整飞行器主体的高度和/或姿态；控制单元还配置为，控制喷洒模组输出喷洒容器内的待喷洒物。通过本发明实施例，可以解决相关技术中植保无人机作业过程中无法同时满足作业效率以及作业精细程度的要求的问题，以达到在实现高效作业的同时亦可确保作业精细要求的效果。

Description

无人飞行器及无人飞行器控制方法、喷洒系统及喷洒方法

技术领域

本发明涉及无人飞行器领域，具体而言，涉及一种无人飞行器及无人飞行器控制方法、喷洒系统及喷洒方法。

背景技术

植保无人机作为农药喷洒作业过程中的新型辅助设备，近年来得以迅猛地发展。目前，绝大多数植保无人机采用旋翼机，其存在载重量小、能耗高、作业效率低等问题，而相对载重量较大的固定翼飞机、气艇等飞行器，又存在喷洒范围控制不够精细等问题。

针对上述相关技术中，植保无人机作业过程中无法同时满足作业效率以及作业精细程度的要求的问题，相关技术中尚未提出有效的解决方案。

发明内容

本发明实施例提供一种无人飞行器及无人飞行器控制方法、喷洒系统及喷洒方法，以至少解决相关技术中植保无人机作业过程中无法同时满足作业效率以及作业精细程度的要求的问题。

根据本发明的一个实施例，提供了一种无人飞行器，所述无人飞行器包括：

飞行器主体，所述飞行器主体之上设置有动力单元、喷洒单元以及控制单元；

所述动力单元，包括气体容器以及至少两组旋翼；

所述喷洒单元，包括喷洒容器以及喷洒模组；

所述控制单元，配置为控制所述气体容器内的气压以至少控制所述飞行器主体的升降，以及，控制所述至少两组旋翼以调整所述飞行器主体的高度和/或姿态；所述控制单元还配置为，控制所述喷洒模组输出所述喷洒容器内的待喷洒物。

在一可选实施例中，所述控制单元包括一组或多组调节机构，其中，所述一组或多组调节机构分别设置于所述气体容器的一个或多个预设位置之上；

所述调节机构包括充气阀与排气阀；其中，所述充气阀配置为导通以向所述气体容器内充入气体，所述排气阀配置为导通以将所述气体容器内气体排出。

在一可选实施例中，所述每一组旋翼均包括一个垂直旋翼以及一个水平旋翼；

所述控制单元还包括多个调速电机，所述多个调速电机分别配置为按照预设转速驱使所述垂直旋翼工作形成垂直方向作用力，以及，驱使所述水平旋翼工作形成水平方向作用力。

在一可选实施例中，所述喷洒模组包括多个水泵与多个喷口；所述控制单元配置为，控制所述水泵将所述喷洒容器内的待喷洒物通过一个或多个所述喷口输出。

在一可选实施例中，所述控制单元还包括：

载波相位差分(Real-time kinematic，RTK)接收端，配置为接收RTK基站发送的定位信号，并根据所述定位信号确定所述无人飞行器的位置；

仿地模块，配置为获取所述无人飞行器与地面的相对高度；

气体流量计，设置于所述充气阀与所述排气阀中，所述气体流量计配置为检测所述充气阀的充气流量与所述排气阀的排气流量；

液体流量计，设置于所述喷洒模组中，所述液体流量计配置为检测所述喷洒模组的喷洒流量。

根据本发明的一个实施例，还提供了一种喷洒系统，所述喷洒系统包括地面控制站台，以及上述实施例中所述的无人飞行器；所述地面控制站台包括：

RTK基站，配置为发送定位信号，以供设置在所述无人飞行器中的RTK接收端根据所述控制信号对所述无人飞行器进行定位；

风向与风速传感器，配置为获取所述无人飞行器所处环境的风向与风速信息。

在一可选实施例中，所述系统还包括：

充气单元，配置为向所述气体容器内部充气以令所述气体容器内部气压增加；

灌药单元，配置为向所述喷洒容器内填充所述待喷洒物。

根据本发明的一个实施例，还提供了一种无人飞行器控制方法，所述无人飞行器控制方法应用于上述实施例中所述的喷洒系统，所述无人飞行器控制方法包括：

通过所述控制单元控制所述气体容器以及所述至少两组旋翼驱使所述无人飞行器飞行；

通过所述控制单元根据所述风向与风速信息，控制所述气体容器中对应预设位置的所述排气阀进行排气，以形成可至少部分抵消风力对航线偏移作用的反向冲量；和/或，

通过所述控制单元根据所述风向与风速信息，控制对应的至少两组旋翼中的所述垂直旋翼分别以不同的预设转速工作，以令所述无人飞行器形成可至少部分抵消风力对航线偏移作用的横滚角。

在一可选实施例中，所述通过所述控制单元根据所述风向与风速信息，控制对应的至少两组旋翼中的所述垂直旋翼分别以不同的预设转速工作，还包括：

通过所述风向与风速传感器获取第二风向与风速信息；其中，所述第二风向与风速信息用于指示所述风向与风速传感器在第二时刻获取的风向与风速信息；

通过控制单元根据第一风向与风速信息以及所述第二风向与风速信息，控制对应的至少两组旋翼中的垂直旋翼分别以不同的预设转速工作，以令无人飞行器形成可至少部分抵消风力对航线偏移作用的横滚角；

其中，所述第一风向与风速信息用于指示所述风向与风速传感器在第一时刻获取的风向与风速信息，所述第一时刻位于所述第二时刻之前。

在一可选实施例中，所述方法还包括：

通过所述控制单元根据所述无人飞行器的航线偏移量，所述无人飞行器的实际姿态以及所述无人飞行器的预设姿态，控制所述至少两组旋翼，以令所述无人飞行器以预设姿态在预设航线中飞行。

根据本发明的一个实施例，还提供了一种喷洒方法，应用于上述实施例中所述的喷洒系统，所述喷洒方法包括：

通过控制单元控制所述气体容器以及所述至少两组旋翼驱使所述无人飞行器飞行至目标航点，以进行待喷洒物的喷洒；

所述无人飞行器飞行过程中，通过上述实施例中所述的无人飞行器控制方法对无人飞行器进行控制。

在一可选实施例中，所述通过控制单元控制所述气体容器以及所述至少两组旋翼驱使所述无人飞行器飞行至目标航点，包括：

在所述无人飞行器达到与地面之间的预设相对高度后，通过所述控制单元控制所述气体容器产生的浮力与所述至少两组旋翼的垂直方向作用力之和至少等于所述无人飞行器与所述喷洒容器内的所述待喷洒物的重量之和，以令所述无人飞行器在所述预设相对高度飞行。

在一可选实施例中，所述进行待喷洒物的喷洒，还包括：

通过所述控制单元根据所述喷洒模组输出所述喷洒容器内的待喷洒物的喷洒流量，以控制所述气体容器中的所述排气阀进行排气，进而令所述气体容器产生的浮力与所述至少两组旋翼的垂直方向作用力之和，至少等于所述无人飞行器与所述喷洒容器内剩余的所述待喷洒物的重量之和。

在一可选实施例中，所述通过所述控制单元根据所述喷洒模组输出所述喷洒容器内的待喷洒物的喷洒流量，以控制所述气体容器中的所述排气阀进行排气，还包括：

根据所述无人飞行器的实际高度以及垂直方向速度，确定排气速度，并控制所述气体容器中的所述排气阀按照所述排气速度进行排气。

根据本发明的另一个实施例，还提供了一种计算机可读的存储介质，所述计算机可读的存储介质中存储有计算机程序，其中，所述计算机程序被设置为运行时执行上述任一项方法实施例中的步骤。

根据本发明的另一个实施例，还提供了一种电子装置，包括存储器和处理器，所述存储器中存储有计算机程序，所述处理器被设置为运行所述计算机程序以执行上述任一项方法实施例中的步骤。

通过本发明实施例，由于无人飞行器可在通过控制所述气体容器内的气压以至少控制所述飞行器主体的升降的同时，控制所述至少两组旋翼以调整所述飞行器主体的高度和/或姿态；本发明实施例中的无人飞行器较于常规植保无人机所采用的单一旋翼结构，可显著改善其载重量，进而提高作业效率，与此同时，通过旋翼与气体容器之间的配合，可在无人飞行器作业过程中进行高度与姿态的保持，以确保无人飞行器的飞行控制精度。因此，本发明实施例可以解决相关技术中植保无人机作业过程中无法同时满足作业效率以及作业精细程度的要求的问题，以达到在实现高效作业的同时亦可确保作业精细要求的效果。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是根据本发明实施例提供的无人飞行器的结构示意图(一)；

图2是根据本发明实施例提供的无人飞行器的结构示意图(二)；

图3是根据本发明实施例提供的无人飞行器的旋翼结构的主视图；

图4是根据本发明实施例提供的无人飞行器的旋翼结构的俯视图；

图5是根据本发明实施例提供的控制单元的功能示意图；

图6是根据本发明实施例提供的喷洒系统的功能示意图；

图7是根据本发明实施例提供的无人飞行器控制方法的流程图；

图8是根据本发明实施例提供的侧向风速分量与气体容器的关系示意图；

图9是根据本发明实施例提供的侧向风速分量与无人飞行器的关系示意图；

图10是根据本发明实施例提供的喷洒方法的流程图。

具体实施方式

下文中将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。

一方面，本发明实施例提供了一种无人飞行器，图1是根据本发明实施例提供的无人飞行器的结构示意图(一)，如图1所示，无人飞行器包括：

飞行器主体101，飞行器主体之上设置有动力单元102、喷洒单元103以及控制单元104；

动力单元102，包括气体容器1021以及至少两组旋翼1022；

喷洒单元103，包括喷洒容器1031以及喷洒模组1032；

控制单元104，配置为控制气体容器1021内的气压以至少控制飞行器主体的升降，以及，控制至少两组旋翼1022以调整飞行器主体101的高度和/或姿态；控制单元106还配置为，控制喷洒模组1032输出喷洒容器1031内的待喷洒物。

本发明实施例中，上述气体容器可以为一气球，该气球可充入氢气/氦气等气体，以改变其内部气压，进而驱使飞行器主体连同其它单元部件上升，气体容器也可以是其它可通过充入气体进而提供驱使飞行器主体连同其它单元部件上升的作用力的相关容器，本发明实施例对此不做限定。

上述气体容器的气压的调整可通过相应的充气与排气操作实现；在一可选实施例中，控制单元106包括一组或多组调节机构，其中，一组或多组调节机构分别设置于气体容器的一个或多个预设位置之上；调节机构包括充气阀1061与排气阀1062；其中，充气阀1061配置为导通以向气体容器内充入气体，排气阀1062配置为导通以将气体容器内气体排出。

上述可选实施例中，调节机构可以有多组，分别设置于气体容器的不同的预设位置；此处，预设位置指示在气体容器上预先设定的调节机构的安装位置，并不指示某一特定位置。图2是根据本发明实施例提供的无人飞行器的结构示意图(二)，如图2所示，可在气体容器的两侧分别设置一组调节机构。通过上述调节机构中的充气阀向气体容器，如气球内部充入氢气/氦气等气体，即可令气体容器体积增加，浮力增大，在气体容器的浮力与旋翼的作用大于无人飞行器的重量时，无人飞行器即会上升；相应的，通过上述调节机构中的排气阀将气体容器中的气体排出，即可令气体容器体积减小，浮力减小，在气体容器的浮力与旋翼的作用小于无人飞行器的重量时，无人飞行器即会下降。

通过上述在气体容器的多个预设位置分别设置调节机构的技术方案，一方面可在对气体容器进行充气与排气过程中，通过多组调节机构的协同工作以提高气压调节的效率；另一方面，还可通过不同预设位置的排气阀在排气过程中产生的反向冲量，以形成相反于排气方向的作用力；以此，在无人飞行器受风力等因素作用产生偏航时，可通过上述反向冲量令无人飞行器及时抵消上述风力影响，进而使得无人飞行器保持于设定航线上。

本发明实施例中，上述旋翼通常可为两组或四组，多组旋翼均匀设置于飞行器主体的侧端；在一可选实施例中，每一组旋翼1022均包括一个垂直旋翼10221以及一个水平旋翼10222；控制单元106还包括多个调速电机1063，多个调速电机1063分别配置为按照预设转速驱使垂直旋翼10221工作形成垂直方向作用力，以及，驱使水平旋翼10222工作形成水平方向作用力。

图3是根据本发明实施例提供的无人飞行器的旋翼结构的主视图，图4是根据本发明实施例提供的无人飞行器的旋翼结构的俯视图，如图3与图4所示，可在飞行器主体的两侧分别设置一组旋翼，每一组旋翼均包括一个垂直旋翼以及一个水平旋翼。上述垂直旋翼可提供垂直方向作用力，即向上升力，垂直旋翼可以配合气体容器实现无人飞行器的升降以及升降速度的控制；上述水平旋翼可提供水平方向作用力，即水平推力，水平旋翼可实现无人飞行器向前方飞行以及飞行中的速度控制。上述垂直旋翼与水平旋翼，以及气体容器的配合，即可实现无人飞行器的飞行以及飞行过程中的姿态控制。

上述可选实施例中，调速电机可以采用直流无刷调速电机等具有调速功能的电机实现，也可以采用电机与调速器组合实现，本发明对此不做限定。调速电机所驱使垂直旋翼与水平旋翼进行工作的预设转速，仅指示当前时刻为调速电机所设置的转速，无人飞行器工作过程中，可通过人工或自动的方式对该预设转速进行实时调整，故此预设转速并不指示某一特定转速。

在一可选实施例中，喷洒模组1032包括多个水泵与多个喷口；控制单元106配置为，控制水泵将喷洒容器内的待喷洒物通过一个或多个喷口输出。

需要说明的是，在一示例中，上述多个水泵与多个喷口彼此一一对应，即每一个水泵分别控制一个喷口输出待喷洒物，在另一示例中，一个水泵也可以控制多个喷口输出待喷洒物，本发明实施例对此不做限定。控制单元可根据实际喷洒作业的需要，控制一个或多个水泵进行工作，而无需令所有水泵同时工作，进而进一步实现作业的精细化。

本发明实施例中，可由控制单元对动力单元与喷洒单元进行控制，基于此，控制单元中应设置一处理器，通过该处理器对于上述充气阀，进气阀以及调速电机等进行控制。图5是根据本发明实施例提供的控制单元的功能示意图，如图5所示，控制单元106还包括：

RTK接收端1064，配置为接收RTK基站发送的定位信号，并根据定位信号确定无人飞行器的位置；

仿地模块1065，配置为获取无人飞行器与地面的相对高度；

气体流量计1066，设置于充气阀与排气阀中，气体流量计配置为检测充气阀的充气流量与排气阀的排气流量；

液体流量计1067，设置于喷洒模组中，液体流量计配置为检测喷洒模组的喷洒流量。

需要说明的是，上述可选实施例中，RTK接收端可以为多个，在一示例中，可以采用两个RTK接收端。RTK接收端通过无线通信链路接收设置于地面的RTK基站发送的定位信号，例如，国际海运事业无线电技术委员会(Radio Technical Commission for Maritimeservices，RTCM)信号。RTK接收端接收到定位信号后，即可基于此确定无人飞行器的位置与姿态，以进行相应的调整。RTK接收端与RTK基站之间的信号传输以及对无人飞行器的位置与姿态的确定方式是本领域技术人员已知的，故在此不再赘述。

上述仿地模块可采用毫米波仿地雷达，或超声波仿地雷达等，本发明对此不作限定；通过仿地模块可实时获取无人飞行器与地面的相对高度，仿地模块获取无人飞行器与地面的相对高度的方式是本领域技术人员已知的，故在此不再赘述。

上述气体流量计与液体流量计可由相应的流量传感器构成，以测量并获取充气阀、排气阀以及喷洒模组中相应的介质流量，上述气体流量计与液体流量计对相应介质的测量方式是本领域技术人员已知的，故在此不再赘述。

上述RTK接收端、仿地模块、气体流量计、液体流量计，以及前述充气阀，进气阀、调速电机均由控制单元中的处理器进行控制，同时，该处理器还应连接有通信模组，以与地面控制站台之间进行通信。

需要说明的是，上述控制单元中的处理器也可以不集成于无人飞行器之上，而独立于无人飞行器设置在地面控制站台中，以通过无线通信的方式与控制单元中的其余部件进行数据的传输。

通过本发明实施例，由于无人飞行器可在通过控制气体容器内的气压以至少控制飞行器主体的升降的同时，控制至少两组旋翼以调整飞行器主体的高度和/或姿态。由于气体容器的载重量显著高于旋翼结构的载重量，因此，本发明实施例中的无人飞行器较于常规植保无人机所采用的单一旋翼结构，可显著改善其载重量，进而提高作业效率，与此同时，通过旋翼与气体容器之间的配合，可在无人飞行器作业过程中进行高度与姿态的保持，以确保无人飞行器的飞行控制精度。因此，本发明实施例可以解决相关技术中植保无人机作业过程中无法同时满足作业效率以及作业精细程度的要求的问题，以达到在实现高效作业的同时亦可确保作业精细要求的效果。

另一方面，本发明实施例还提供了一种喷洒系统，图6是根据本发明实施例提供的喷洒系统的功能示意图，如图6所示，喷洒系统包括地面控制站台201，以及上述实施例中的无人飞行器；地面控制站台201包括：

RTK基站2011，配置为发送定位信号，以供设置在无人飞行器中的RTK接收端根据控制信号对无人飞行器进行定位；

风向与风速传感器2012，配置为获取无人飞行器所处环境的风向与风速信息。

上述喷洒系统中的无人飞行器的其余可选实施例与技术效果均与前述实施例中的无人飞行器相同，故在此不再赘述。

需要说明的是，上述风向与风速传感器也可独立于地面控制站台设置，例如，将风向与风速传感器设置于无人飞行器之上，或将风向与风速传感器设置于无人飞行器的作业环境中，即，可通过风向与风速传感器获取无人飞行器所处环境的风向与风速信息的方式，均为本发明实施例的等同实施方式。

在一可选实施例中，系统还包括：

充气单元2013，配置为向气体容器内部充气以令气体容器内部气压增加；

灌药单元2014，配置为向喷洒容器内填充待喷洒物。

需要说明的是，上述充气单元与灌药单元也可独立于地面控制站台设置，也可集成于地面控制站台中，本发明对此不作限定。充气装置与气体容器对应，在一示例中，气体容器为氢气气球时，则充气单元对应为氢气充气单元，其可通过充气阀等，向气体容器内部充气以令气体容器内部气压增加。灌药装置与喷洒容器对应，在一示例中，喷洒容器内为农药，无人飞行器需向目标作物进行农药的喷洒时，灌药装置则对应向喷洒容器填充农药。

另一方面，本发明实施例还提供了一种无人飞行器控制方法，无人飞行器控制方法应用于上述实施例中的喷洒系统；图7是根据本发明实施例提供的无人飞行器控制方法的流程图，如图7所示，本发明实施例中的无人飞行器控制方法包括：

S101，通过控制单元控制气体容器以及至少两组旋翼驱使无人飞行器飞行；

S102，通过控制单元根据风向与风速信息，控制气体容器中对应预设位置的排气阀进行排气，以形成可至少部分抵消风力对航线偏移作用的反向冲量；和/或，

通过控制单元根据风向与风速信息，控制对应的至少两组旋翼中的垂直旋翼分别以不同的预设转速工作，以令无人飞行器形成可至少部分抵消风力对航线偏移作用的横滚角。

需要说明的是，无人飞行器在飞行过程中极有可能由于作业环境的风力影响而出现偏航的，对此，可通过上述实施例中喷洒系统的风向与风速传感器获取无人飞行器所处环境的风向与风速信息，基于无人飞行器所处环境的风向与风速信息以进行相应的控制。

当风向与风速传感器获取风向与风速信息后，即可对该风向与风速信息进行分析，对于任意风向与风速信息S，可将其分解为无人飞行器侧向上的侧向风速分量S1以及无人飞行器前行方向上的前向风速分量S2；其中，侧向风速分量S1即指示无人飞行器的侧向所受到的风力作用，在侧向风速分量S1的作用下，无人飞行器即有可能侧移，进而产生航线偏移。

对此，上述步骤S102中，一方面可以通过气体容器中设置的排气阀的排气作用以形成可至少部分抵消风力对航线偏移作用的反向冲量。图8是根据本发明实施例提供的侧向风速分量与气体容器的关系示意图，如图8所示，侧向风速分量S1为由右向左，对应的，控制单元获取该风向与风速信息后，即可控制气体容器中的排气阀P2进行排气，此时，排气阀P2在排气过程中即可产生一向左的反向冲量，以令无人飞行器在该反向冲量的作用下向右运动，进而抵消侧向风速分量S1对于无人飞行器向左的偏移影响。反之，如侧向风速分量的反向与图8所示相反，则对应控制气体容器中的排气阀P1进行排气，即可抵消该侧向风速分量S1对于无人飞行器的偏移影响。以此，即可通过气体容器中相应位置的排气阀的排气工作，以在无人飞行器可能受到侧向风速分量影响的情形下，基于反向冲量的作用以至少抵消部分风力造成的偏移影响。

另一方面，还可以通过无人飞行器的姿态控制以至少部分抵消风力对航线偏移作用。图9是根据本发明实施例提供的侧向风速分量与无人飞行器的关系示意图；如图9所示，侧向风速分量S1为由右向左，对应的，控制单元获取该风向与风速信息后，即可控制分别位于无人飞行器两侧的两组旋翼中的垂直旋翼以不同的预设转速工作，由于两个垂直旋翼的转速不同，其对应提供的向上升力不同，故会使得无人飞行器的姿态倾斜，以形成图9所示的横滚角A。在该横滚角A作用下，无人飞行器相对于侧向风速分量S1的接触面积增加，同时会在两个垂直旋翼的作用下形成一与侧向风速分量S1相对的运动分量，进而令无人飞行器在该姿态下可至少抵消部分风力造成的偏移影响。反之，如侧向风速分量的反向与图9所示相反，则对应控制无人飞行器在另一侧形成横滚角，即可抵消该侧向风速分量S1对于无人飞行器的偏移影响。以此，即可通过无人飞行器形成的横滚角，以在无人飞行器可能受到侧向风速分量影响的情形下，通过无人飞行器自身的姿态至少抵消部分风力造成的偏移影响。

需要说明的是，上述步骤S102中，基于气体容器排气形成的反向冲量，以及基于无人飞行器姿态调整形成相应横滚角的方式，可以择一使用，也可以同时使用，本发明对此不作限定。在一示例中，可先控制气体容器进行排气，在其形成的反向冲量不足以抵消风力对航线偏移作用的情形下，再控制无人飞行器进行相应的姿态调整。

在一可选实施例中，上述步骤S102中，通过控制单元根据风向与风速信息，控制对应的至少两组旋翼中的垂直旋翼分别以不同的预设转速工作，还包括：

通过风向与风速传感器获取第二风向与风速信息；其中，第二风向与风速信息用于指示风向与风速传感器在第二时刻获取的风向与风速信息；

通过控制单元根据第一风向与风速信息以及第二风向与风速信息，控制对应的至少两组旋翼中的垂直旋翼分别以不同的预设转速工作，以令无人飞行器形成可至少部分抵消风力对航线偏移作用的横滚角；

其中，第一风向与风速信息用于指示风向与风速传感器在第一时刻获取的风向与风速信息，第一时刻位于第二时刻之前。

本发明实施例中，本发明实施例中的风向与风速传感器对风向与风速信息的获取并不是单次的，在无人飞行器的作业周期内，风向与风速传感器可周期性的获取风向与风速信息，每一次风向与风速传感器获取风向与风速信息后，本发明实施例中的无人飞行器均会进行气体容器排气或无人飞行器形成横滚角的调整。上述可选实施例中，第一时刻即为在先周期内获取风向与风速信号的时刻，第二时刻即为在后周期内获取风向与风速信号的时刻，第一时刻与第二时刻先后分别所获得的风向与风速信号即为第一风向与风速信号与第二风向与风速信号。

需要说明的是，侧向风速分量对于无人飞行器的偏移影响并不是瞬时发生的，其往往会存在一个过程。本发明实施例中，无人飞行器在获取第一风向与风速信号后，即会进行气体容器排气或无人飞行器形成横滚角的操作，而在获取第二风向与风速信号后，如若第二风向与风速信号所指示的侧向风速分量与第一风向与风速信号所指示的侧向风速分量之间存在较大差异，即无人飞行器原先所进行的操作并不一定能够抵消第二风向与风速信号所指示的侧向风速分量的情形下，基于上述可选实施例中的技术方案，可预先根据第一风向与风速信号以及第二风向与风速信号，调整无人飞行器的姿态，以形成可抵消第二风向与风速信号所指示的侧向风速分量的横滚角；即，上述可选实施例中，第二时刻对于无人飞行器的姿态的调整在获取第二风向与风速信号后即可进行，而无需在无人飞行器发生实际偏移再进行相应调整。

为进一步清楚的说明上述过程，将第一风向与风速信号所指示的侧向风速分量定义为S1，将第二风向与风速信号所指示的侧向风速分量定义为S1’，将前后两次侧向风速分量之间的差值定位为△S，△S＝S1’-S1。相应的，无人飞行器相对于S1所形成的横滚角为A，无人飞行器相对于S1所形成的横滚角为A’。

上述可选实施例中，在获取第二风向与风速信号后，即可根据第一风向与风速信号以及第二风向与风速信号，确定无人飞行器所需形成的横滚角A’，A’应满足：

A’＝A*(1+△S/S)；

上述可选实施例中，无人飞行器并不需要在发生实际偏移，或风力已经作用于无人飞行器后再进行姿态的调整，而是在获取风向与风速信号后，即可根据上一周期与当前周期的风向与风速信号，以及无人飞行器在上一周期所形成的横滚角，预先确定当前周期无人飞行器所需形成的横滚角，进而预先将无人飞行器调整至所需的姿态。以此，无人飞行器飞行过程中并不存在实际偏移的发生，进而显著改善了无人飞行器飞行过程中的航线精准性。

需要说明的是，为避免无人飞行器可能发生的侧翻，上述A’较于A的变化范围应在±20°之间。

在一可选实施例中，本发明实施例中的方法还包括：

通过控制单元根据无人飞行器的航线偏移量，无人飞行器的实际姿态以及无人飞行器的预设姿态，控制至少两组旋翼，以令无人飞行器以预设姿态在预设航线中飞行。

需要说明的是，上述可选实施例中，控制单元根据RTK接收端的定位监测到无人飞行器发生航线偏移时，即可根据发生的航线偏移量，以及无人飞行器的实际姿态以及无人飞行器的预设姿态，通过对多组旋翼的控制以调整无人飞行器的姿态，进而令无人飞行器回归预设航线。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到根据上述实施例的方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质(如ROM/RAM、磁碟、光盘)中，包括若干指令用以使得一台终端设备(可以是手机，计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。

另一方面，本发明实施例还提供了一种喷洒方法，应用于上述实施例中的喷洒系统，图10是根据本发明实施例提供的喷洒方法的流程图，如图10所示，本发明实施例中的喷洒方法包括：

S201，通过控制单元控制气体容器以及至少两组旋翼驱使无人飞行器飞行至目标航点，以进行待喷洒物的喷洒；无人飞行器飞行过程中，通过上述实施例中的无人飞行器控制方法对无人飞行器进行控制。

上述喷洒方法中的无人飞行器控制方法的其余可选实施例与技术效果均与前述实施例中的无人飞行器相同，故在此不再赘述。

本发明实施例中，在上述步骤S201执行之前，可令无人飞行器与地面控制站台之间建立无线通信连接，以使得地面控制站台将目标作业航线发送至无人飞行器。同时，通过前述灌药单元向无人飞行器的喷洒容器内填充待喷洒物，例如，农药。以此，即可通过前述充气单元向无人飞行器的气体容器内充气，以令充气单元可产生相应的浮力，驱使无人飞行器升空。控制单元中的仿地模块可实时获取无人飞行器与地面的相对高度，在无人飞行器达到一定高度，例如，10厘米后，即可停止对气体容器的充气，此时，上述无人飞行器会在气体容器的作用下逐渐上升。

在一可选实施例中，上述步骤S201中，通过控制单元控制气体容器以及至少两组旋翼驱使无人飞行器飞行至目标航点，包括：

在无人飞行器达到与地面之间的预设相对高度后，通过控制单元控制气体容器产生的浮力与至少两组旋翼的垂直方向作用力之和至少等于无人飞行器与喷洒容器内的待喷洒物的重量之和，以令无人飞行器在预设相对高度飞行。

上述无人飞行器在气体容器的作用下逐渐上升，直至达到上述可选实施例中的预设相对高度，此时，可对于气体容器进行排气，当气体容器产生的浮力与至少两组旋翼的垂直方向作用力之和至少等于无人飞行器与喷洒容器内的待喷洒物的重量之和的情形下，即可停止排气，此时，无人飞行器即保持在预设相对高度。

无人飞行器达到上述预设相对高度后，即可通过旋翼中的水平旋翼以令无人飞行器按照上述目标作业航线向目标航点飞行；在无人飞行器到达目标航点后，即可控制喷洒模组向目标航电输出喷洒容器内的待喷洒物以完成喷洒。

在一可选实施例中，上述步骤S201中，进行待喷洒物的喷洒，还包括：

通过控制单元根据喷洒模组输出喷洒容器内的待喷洒物的喷洒流量，以控制气体容器中的排气阀进行排气，进而令气体容器产生的浮力与至少两组旋翼的垂直方向作用力之和，至少等于无人飞行器与喷洒容器内剩余的待喷洒物的重量之和。

上述可选实施例中，在无人飞行器进行喷洒过程中，喷洒容器的重量会随喷洒过程而逐渐减小，相应的，为令无人飞行器喷洒过程中保持良好的稳定性以确保其作业精度，可随喷洒作业的进行，对气体容器进行排气处理，进而令气体容器产生的浮力与至少两组旋翼的垂直方向作用力之和，始终保持至少等于无人飞行器与喷洒容器内剩余的待喷洒物的重量之和。以此，即可进一步在无人飞行器作业过程中满足其作业精细要求。

在一可选实施例中，通过控制单元根据喷洒模组输出喷洒容器内的待喷洒物的喷洒流量，以控制气体容器中的排气阀进行排气，还包括：

根据无人飞行器的实际高度以及垂直方向速度，确定排气速度，并控制气体容器中的排气阀按照排气速度进行排气。

需要说明的是，根据无人飞行器的实际高度以及垂直方向速度的不同，可采用不同的排气速度进行排气，以进一步改善无人飞行器喷洒与排气同步进行过程中的稳定性。具体而言，在无人飞行器的当前高度大于目标高度(例如上述预设相对高度)，且无人飞行器在垂直方向上的速度大于0的情形下，可以以一较慢的速度进行排气；对应的，在无人飞行器的当前高度小于或等于目标高度，和/或，无人飞行器在垂直方向上的速度等于0的情形下，可以以一较快的速度进行排气。

为进一步清楚的说明上述过程，将气体容器中排气阀的排气速度定义为Fa，将喷洒模组的喷洒速度定位为Fl，则有：

Fa＝(Fl/k)*1000；

上述k为常数。

将在无人飞行器的当前高度大于目标高度，且无人飞行器在垂直方向上的速度大于0的情形定义为情形一，将在无人飞行器的当前高度小于或等于目标高度，和/或，无人飞行器在垂直方向上的速度等于0的情形定义为情形二，则情形一的k取值可为情形二的k取值的两倍，例如，情形一的k取值为1.2，情形一的k取值为0.6。

无人飞行器完成对目标航点的喷洒后，即可返回起飞点进行降落。降落过程中，可控制气体容器进行逐步排气，并关闭各个旋翼工作，通过气体容器排气过程中的缓慢下降实现无人飞行器的平稳降落。具体而言，当仿地模块监测到持续下降的距离已超过1米，且持续下降时间超过3秒钟的情形下，则关闭排气阀；当仿地模块监测到无人飞行器与地面相对距离小于一定距离，例如，10厘米时，可持续排气3s后关闭排气阀，以实现无人飞行器的平稳降落。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到根据上述实施例的方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质(如ROM/RAM、磁碟、光盘)中，包括若干指令用以使得一台终端设备(可以是手机，计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。

另一方面，本发明实施例还提供了一种计算机可读的存储介质，该计算机可读的存储介质中存储有计算机程序，其中，该计算机程序被设置为运行时执行上述任一项方法实施例中的步骤。

可选地，在本发明实施例中，上述计算机可读的存储介质可以被设置为存储用于执行上述实施例中的计算机程序。

可选地，在本发明实施例中，上述计算机可读的存储介质可以包括但不限于：U盘、只读存储器(Read-Only Memory，简称为ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，简称为RAM)、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储计算机程序的介质。

另一方面，本发明实施例还提供了一种电子装置，包括存储器和处理器，该存储器中存储有计算机程序，该处理器被设置为运行计算机程序以执行上述任一项方法实施例中的步骤。

可选地，上述电子装置还可以包括传输设备以及输入输出设备，其中，该传输设备和上述处理器连接，该输入输出设备和上述处理器连接。

可选地，在本实施例中，上述处理器可以被设置为通过计算机程序执行上述实施例中的步骤。

可选地，本实施例中的具体示例可以参考上述实施例及可选实施方式中所描述的示例，本实施例在此不再赘述。

显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，并且在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。

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，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的原则之内，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 (16)

1.一种无人飞行器，其特征在于，所述无人飞行器包括：

飞行器主体，所述飞行器主体之上设置有动力单元、喷洒单元以及控制单元；

所述动力单元，包括气体容器以及至少两组旋翼；

所述喷洒单元，包括喷洒容器以及喷洒模组；

所述控制单元，配置为控制所述气体容器内的气压以至少控制所述飞行器主体的升降，以及，控制所述至少两组旋翼以调整所述飞行器主体的高度和/或姿态；所述控制单元还配置为，控制所述喷洒模组输出所述喷洒容器内的待喷洒物。

2.根据权利要求1所述的无人飞行器，其特征在于，所述控制单元包括一组或多组调节机构，其中，所述一组或多组调节机构分别设置于所述气体容器的一个或多个预设位置之上；

所述调节机构包括充气阀与排气阀；其中，所述充气阀配置为导通以向所述气体容器内充入气体，所述排气阀配置为导通以将所述气体容器内气体排出。

3.根据权利要求2所述的无人飞行器，其特征在于，所述每一组旋翼均包括一个垂直旋翼以及一个水平旋翼；

所述控制单元还包括多个调速电机，所述多个调速电机分别配置为按照预设转速驱使所述垂直旋翼工作形成垂直方向作用力，以及，驱使所述水平旋翼工作形成水平方向作用力。

4.根据权利要求1所述的无人飞行器，其特征在于，所述喷洒模组包括多个水泵与多个喷口；所述控制单元配置为，控制所述水泵将所述喷洒容器内的待喷洒物通过一个或多个所述喷口输出。

5.根据权利要求1所述的无人飞行器，其特征在于，所述控制单元还包括：

载波相位差分RTK接收端，配置为接收RTK基站发送的定位信号，并根据所述定位信号确定所述无人飞行器的位置；

仿地模块，配置为获取所述无人飞行器与地面的相对高度；

气体流量计，设置于所述充气阀与所述排气阀中，所述气体流量计配置为检测所述充气阀的充气流量与所述排气阀的排气流量；

液体流量计，设置于所述喷洒模组中，所述液体流量计配置为检测所述喷洒模组的喷洒流量。

6.一种喷洒系统，其特征在于，所述喷洒系统包括地面控制站台，以及权利要求3至5任一项中所述的无人飞行器；所述地面控制站台包括：

RTK基站，配置为发送定位信号，以供设置在所述无人飞行器中的RTK接收端根据所述控制信号对所述无人飞行器进行定位；

风向与风速传感器，配置为获取所述无人飞行器所处环境的风向与风速信息。

7.根据权利要求6所述的喷洒系统，其特征在于，所述系统还包括：

充气单元，配置为向所述气体容器内部充气以令所述气体容器内部气压增加；

灌药单元，配置为向所述喷洒容器内填充所述待喷洒物。

8.一种无人飞行器控制方法，其特征在于，所述无人飞行器控制方法应用于权利要求6或7所述的喷洒系统，所述无人飞行器控制方法包括：

通过所述控制单元控制所述气体容器以及所述至少两组旋翼驱使所述无人飞行器飞行；

通过所述控制单元根据所述风向与风速信息，控制所述气体容器中对应预设位置的所述排气阀进行排气，以形成可至少部分抵消风力对航线偏移作用的反向冲量；和/或，

通过所述控制单元根据所述风向与风速信息，控制对应的至少两组旋翼中的所述垂直旋翼分别以不同的预设转速工作，以令所述无人飞行器形成可至少部分抵消风力对航线偏移作用的横滚角。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述通过所述控制单元根据所述风向与风速信息，控制对应的至少两组旋翼中的所述垂直旋翼分别以不同的预设转速工作，还包括：

通过所述风向与风速传感器获取第二风向与风速信息；其中，所述第二风向与风速信息用于指示所述风向与风速传感器在第二时刻获取的风向与风速信息；

通过控制单元根据第一风向与风速信息以及所述第二风向与风速信息，控制对应的至少两组旋翼中的垂直旋翼分别以不同的预设转速工作，以令无人飞行器形成可至少部分抵消风力对航线偏移作用的横滚角；

其中，所述第一风向与风速信息用于指示所述风向与风速传感器在第一时刻获取的风向与风速信息，所述第一时刻位于所述第二时刻之前。

10.根据权利要求8或9所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

通过所述控制单元根据所述无人飞行器的航线偏移量，所述无人飞行器的实际姿态以及所述无人飞行器的预设姿态，控制所述至少两组旋翼，以令所述无人飞行器以预设姿态在预设航线中飞行。

11.一种喷洒方法，其特征在于，所述喷洒方法应用于权利要求6或7所述的喷洒系统，所述喷洒方法包括：

通过控制单元控制所述气体容器以及所述至少两组旋翼驱使所述无人飞行器飞行至目标航点，以进行待喷洒物的喷洒；

所述无人飞行器飞行过程中，通过权利要求8至10所述的无人飞行器控制方法对无人飞行器进行控制。

12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述通过控制单元控制所述气体容器以及所述至少两组旋翼驱使所述无人飞行器飞行至目标航点，包括：

在所述无人飞行器达到与地面之间的预设相对高度后，通过所述控制单元控制所述气体容器产生的浮力与所述至少两组旋翼的垂直方向作用力之和至少等于所述无人飞行器与所述喷洒容器内的所述待喷洒物的重量之和，以令所述无人飞行器在所述预设相对高度飞行。

13.根据权利要求11或12所述的方法，其特征在于，所述进行待喷洒物的喷洒，还包括：

通过所述控制单元根据所述喷洒模组输出所述喷洒容器内的待喷洒物的喷洒流量，以控制所述气体容器中的所述排气阀进行排气，进而令所述气体容器产生的浮力与所述至少两组旋翼的垂直方向作用力之和，至少等于所述无人飞行器与所述喷洒容器内剩余的所述待喷洒物的重量之和。

14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述通过所述控制单元根据所述喷洒模组输出所述喷洒容器内的待喷洒物的喷洒流量，以控制所述气体容器中的所述排气阀进行排气，还包括：

根据所述无人飞行器的实际高度以及垂直方向速度，确定排气速度，并控制所述气体容器中的所述排气阀按照所述排气速度进行排气。

15.一种计算机可读的存储介质，其特征在于，所述计算机可读的存储介质中存储有计算机程序，其中，所述计算机程序被设置为运行时执行所述权利要求8至14任一项中所述的方法。

16.一种电子装置，包括存储器和处理器，其特征在于，所述存储器中存储有计算机程序，所述处理器被设置为运行所述计算机程序以执行所述权利要求8至14任一项中所述的方法。

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