CN114489113A - 一种去雄无人机控制方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种去雄无人机控制方法及系统，所述方法包括：接收由去雄无人机采集并上传的现场图像，所述现场图像是由去雄无人机基于作业路线飞抵目标雄穗上方拍摄的；基于对现场图像的识别结果，确定去雄无人机与目标雄穗之间的相对位置信息并发送给去雄无人机，以供去雄无人机根据相对位置信息，执行对目标雄穗的去雄切割。本发明提供的去雄无人机控制方法及系统，通过去雄无人机巡检待作业区域，识别定位所有雄穗的位置及分布，以生成最优作业路线，进而控制去雄无人机沿作业路线开始精准、快速去雄作业，代替人工作业并弥补地面机械进地作业和去雄率低的缺点，能有效地提升制种去雄作业的质量和效率。

Description

一种去雄无人机控制方法及系统

技术领域

本发明涉及农业智能装备技术领域，尤其涉及一种去雄无人机控制方法及系统。

背景技术

优质种子是保证粮食丰收的基础，以玉米为例，我国玉米种子以杂交种为主，因玉米杂交种优势会逐年衰减，因此需要年年制种，玉米制种其种子纯度是评价玉米杂交种子质量的重要指标，然而在杂交玉米制种生产过程中去雄作业质量是影响种子纯度的主要因素。

目前，我国的制种玉米去雄作业现状为多数人工作业和少数地面去雄机械作业，其中人工去雄作业存在人工成本高、周期长效率低、去雄效果不好把控的问题；而地面去雄机械虽机动性较强，但由于玉米个体生长差异和地面去雄机械不能精准定位雄穗等原因，其漏去雄率较高且需多次进地作业易损伤玉米植株。另外，地面去雄机械的国内生产商极少，多依赖进口其价格高昂。

有鉴于此，亟需改进现有的去雄作业方式，以适应当前农业智能化的需求。

发明内容

本发明提供一种去雄无人机控制方法及系统，用以解决现有技术中主要依靠人工作业或者人工操控机械作业所存在的人工成本高、去雄效率低的缺陷，实现高效、全自动化的精准去雄作业。

第一方面，本发明提供一种去雄无人机控制方法，包括：接收由去雄无人机采集并上传的现场图像，所述现场图像是由所述去雄无人机基于作业路线飞抵目标雄穗上方拍摄的；基于对所述现场图像的识别结果，确定所述去雄无人机与所述目标雄穗之间的相对位置信息并发送给所述去雄无人机，以供所述去雄无人机根据所述相对位置信息，执行对所述目标雄穗的去雄切割。

根据本发明提供一种去雄无人机控制方法，在接收由去雄无人机采集并上传的现场图像之前，还包括：控制所述去雄无人机首次巡检待作业区域，以获取在所述待作业区域上方拍摄的多帧作物分布图像；基于对所述作物分布图像的首次识别结果，确定所述待作业区域内所有雄穗的分布位置信息；基于所述分布位置信息，并结合所述去雄无人机的续航能力和单次作业时间，制定所述作业路线，并将所述作业路线加载至所述去雄无人机。

根据本发明提供一种去雄无人机控制方法，还包括以下操作步骤：

步骤一：在确定所述去雄无人机按照所述作业路线，完成对所述待作业区域的去雄作业之后，控制所述去雄无人机二次巡检所述待作业区域，以获取在所述待作业区域上方拍摄的新的作物分布图像；

步骤二：基于对所述新的作物分布图像的再次识别结果，并结合所述首次识别结果，确定雄穗漏除率；

步骤三：若所述雄穗漏除率大于漏除率阈值，则重新确定所述待作业区域内剩余雄穗的分布位置信息；

步骤四：基于剩余雄穗的分布位置信息，制定新的作业路线，并将所述新的作业路线加载至所述去雄无人机；

步骤五：迭代执行上述步骤一至步骤五，直至所述雄穗漏除率不大于漏除率阈值。

第二方面，本发明还提供另一种去雄无人机控制方法，包括：基于作业路线飞抵目标雄穗上方以拍摄现场图像；将所述现场图像发送至管理调度终端，以供所述管理调度终端根据所述现场图像确定与目标雄穗相关的相对位置信息；接收由所述管理调度终端反馈的相对位置信息，以执行对所述目标雄穗的去雄切割。

根据本发明提供一种去雄无人机控制方法，在执行对所述目标雄穗的去雄切割之后，还包括：

步骤一：确定在所述作业路线上所述目标雄穗的下一雄穗；

步骤二：飞抵所述下一雄穗上方，以执行对所述下一雄穗的去雄切割；

步骤三：迭代执行上述步骤一至步骤二，直至完成对所述作业路线上所有雄穗的去雄切割。

第三方面，本发明还提供一种去雄无人机控制系统，包括：去雄无人机和管理调度终端；所述管理调度终端包括无人机控制处理器和存储器，以及存储在所述存储器上并可在所述无人机控制处理器上运行的程序或指令，所述程序或指令被所述无人机控制处理器执行时执行如上述任一项所述的去雄无人机控制方法。

根据本发明提供的一种去雄无人机控制系统，所述去雄无人机包括飞行平台、安装在所述飞行平台下部的识别定位装置以及去雄装置；

所述识别定位装置包括图像传感器、测高传感器、三轴自稳云台和无线传输模块；

所述三轴自稳云台用于固定所述图像传感器，并调整所述图像传感器在航向、俯仰、横滚三个方向上角度，以使得所述图像传感器采集所述现场图像；

所述测高传感器用于获取所述去雄无人机的高度信息；

所述无线传输模块用于将所述现场图像和所述高度信息发送至管理调度终端，以供所述管理调度终端根据所述现场图像和所述高度信息，确定所述去雄无人机与目标雄穗相关的相对位置信息；

所述去雄装置用于根据所述相对位置信息，执行对所述目标雄穗的去雄切割。

根据本发明提供的一种去雄无人机控制系统，所述去雄装置包括：第一花粉内吸过滤模块、固定滑轨、滑动电机、第一折叠机臂、第二折叠机臂、第一伸缩电机、第一防花粉扩散柔性罩、第一切割电机、第一切割刀；

所述第一花粉内吸过滤模块固定在所述去雄无人机顶部，通过自吸管接入所述第一防花粉扩散柔性罩内，用于在执行对所述目标雄穗的去雄切割时自吸并过滤掉落的花粉；

所述固定滑轨固定在所述去雄无人机的底部；所述第一伸缩电机的定子底端固接于所述滑动电机的外部；

所述滑动电机可活动的设置在所述固定滑轨上，且所述滑动电机的定子端和输出端分别连接所述第一折叠机臂和第二折叠机臂的活动端，并在所述第一折叠机臂和第二折叠机臂的伸展范围内运动，以调整所述第一伸缩电机在水平方向的位置；

所述第一伸缩电机的输出端连接所述第一切割电机的定子底端，所述第一切割刀固定在所述第一切割电机的输出端，用于调整所述第一切割刀在垂直方向的位置；

所述第一防花粉扩散柔性罩的顶端固定在所述第一伸缩电机的定子底端，中部通过硬性支架固定在所述第一切割电机的定子顶端，以随着所述第一伸缩电机输出端的活动而伸缩。

根据本发明提供的一种去雄无人机控制系统，所述去雄装置还包括：防脱帽；

所述防脱帽为锥底在下且开口的中空圆锥形装置，所述防脱帽的锥顶固定于第一切割电机的定子顶端，所述第一切割刀处于所述中空圆锥形装置内部，且第一切割刀的旋转时不与所述防脱帽接触。

根据本发明提供的一种去雄无人机控制系统，所述去雄装置包括：第二花粉内吸过滤模块、固定架、角度电机、第三折叠机臂、第二伸缩电机、第三伸缩电机、第二防花粉扩散柔性罩、第二切割电机和第二切割刀；

所述第二花粉内吸过滤模块固定在所述去雄无人机顶部，通过自吸管接入所述第二防花粉扩散柔性罩内，用于在执行对所述目标雄穗的去雄切割时自吸并过滤掉落的花粉；

所述固定架固定在所述去雄无人机的底部；所述第三折叠机臂一端和所述角度电机的定子底端与所述固定架连接，所述第二伸缩电机的定子底端连接所述角度电机的输出端；

第三伸缩电机的定子底端连接在所述第三折叠机臂的活动端与所述第二伸缩电机的输出端的连接交点；

所述第三折叠机臂、所述角度电机和所述第二伸缩电机配合，以调整所述第三伸缩电机在水平方向和垂直方向的位置；

所述第三伸缩电机的输出端连接所述第二切割电机的定子底端，所述第二切割刀固定在所述第二切割电机的输出端，用于调整所述第二切割刀在垂直方向的位置；

所述第二防花粉扩散柔性罩的顶端固定在所述第三伸缩电机的定子底端，中部通过硬性支架固定在所述第二切割电机的定子顶端，以随着所述第三伸缩电机输出端的活动而伸缩。

第四方面，本发明提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上述任一种所述去雄无人机控制方法的步骤。

第五方面，本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种所述去雄无人机控制方法的步骤。

本发明提供的去雄无人机控制方法及系统，通过去雄无人机巡检待作业区域，识别定位所有雄穗的位置及分布，以生成最优作业路线，进而控制去雄无人机沿作业路线开始精准、快速去雄作业，代替人工作业并弥补地面机械进地作业和去雄率低的缺点，能有效地提升制种去雄作业的质量和效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明提供的去雄无人机控制方法的流程示意图之一；

图2是本发明提供的去雄无人机控制方法的流程示意图之二；

图3是本发明提供的去雄无人机控制方法的流程示意图之三；

图4是本发明提供的去雄无人机控制方法的流程示意图之四；

图5是本发明提供的去雄无人机控制系统的结构示意图；

图6是本发明提供的去雄无人机的结构示意图；

图7是本发明提供的去雄装置的结构示意图之一；

图8是本发明提供的去雄装置的结构位移调整示意图之一；

图9是本发明提供的去雄装置的去雄工作示意图；

图10是本发明提供的去雄装置的结构示意图之二；

图11是本发明提供的去雄装置的结构位移调整示意图之二；

图12是本发明提供的电子设备的结构示意图；

附图标记：

100：去雄无人机；200：管理调度终端；101：飞行平台；102：识别定位装置；103：去雄装置；102-1：图像传感器；102-2：测高传感器；102-3：三轴自稳云台；102-4：无线传输模块；103-1：第一花粉内吸过滤模块；103-2：固定滑轨；103-3：滑动电机；103-4：第一折叠机臂；103-5：第二折叠机臂；103-6：第一伸缩电机；103-7：第一防花粉扩散柔性罩；103-8：第一切割电机；103-9：第一切割刀；103-10：第一防脱帽；103-1b：第二花粉内吸过滤模块；103-2b：固定架；103-3b：角度电机；103-4b：第三折叠机臂；103-5b：第二伸缩电机；103-6b：第三伸缩电机；103-7b：第二防花粉扩散柔性罩；103-8b：第二切割电机；103-9b：第二切割刀；103-10b：第二防脱帽。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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作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。

需要说明的是，在本发明实施例的描述中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本申请的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便本申请的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施，且“第一”、“第二”等所区分的对象通常为一类，并不限定对象的个数，例如第一对象可以是一个，也可以是多个。此外，说明书以及权利要求中“和/或”表示所连接对象的至少其中之一，字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

首先，本发明提供的去雄无人机控制方法及系统，可以针对某些雄穗较大且与雌穗间隔生长的植株，进行去除雄穗的作业，为便于说明，在后续实施例中均以执行玉米去雄作业为例，其不视为对本发明保护范围的具体限定。

针对上现有的制种玉米去雄精准作业所存在的装备缺乏、地面去雄机械漏除率较高及进地作业损坏玉米植株等缺陷，发明提出一种去雄无人机控制方法及系统，利用去雄无人机空中识别、定位玉米雄穗的位置及分布，并基于识别定位的玉米雄穗的分布生成最优作业路线，以供去雄无人机沿最优作业路线开始精准、快速去雄穗作业，以此提升制种玉米制种过程去雄作业质量。

下面结合图1-图11描述本发明实施例所提供的去雄无人机控制方法及系统。

图1是本发明提供的去雄无人机控制方法的流程示意图之一，如图1所示，以位于本地的管理调度终端作为执行主体，包括但不限于以下执行步骤：

步骤11：接收由去雄无人机采集并上传的现场图像。

所述现场图像是由去雄无人机基于作业路线飞抵目标雄穗上方拍摄的。

步骤12：基于对所述现场图像的识别结果，确定所述去雄无人机与所述目标雄穗之间的相对位置信息并发送给所述去雄无人机，以供去雄无人机根据所述相对位置信息，执行对目标雄穗的去雄切割。

具体地，首先建立管理调度终端与去雄无人机之间的无线通信连接，由无人机根据预先装载的作业路线，飞抵位于该运行路线上的目标雄穗的上方。其中，目标雄穗是待作业区域内的任一雄穗。

当去雄无人机飞到目标雄穗的上方，距离目标雄穗达到一定的距离，包括高度距离(垂直距离)和水平距离后，利用机载的图像传感器采集视场内包括雄穗的现场图像。

进一步地，去雄无人机实时地将所采集到的现场图像发送至位于本地的管理调度终端。由本地的管理调度终端对接收到的现场图像进行实时识别，以确定目标雄穗位于现场图像所对应区域中的实际位置信息。

然后，由管理调度终端结合去雄无人机所在的当前位置信息，以根据目标雄穗的实际位置信息，就可以计算出去雄无人机与目标雄穗之间的相对位置信息，并将这一相对位置信息反馈给去雄无人机。

去雄无人机在接收到相对位置信息之后，调整其位姿、高度、位置等，直至能够利用机载去雄装置执行对该目标雄穗的切割，并不会对玉米植株的其它部分造成损伤。

在完成了对目标雄穗的去雄作业之后，可以再次提升飞行高度，并按照作业路线，重新确定下一目标雄穗。

需要指出的是，本发明提供的去雄无人机控制方法，考虑到若利用去雄无人机本身进行图像识别，对其硬件性能要求较高且功耗大，会影响无人机续航时间及作业效率，因此本发明利用设置于本地的管理调度终端与去雄无人机保持实时通信，这样可以利用管理调度终端对去雄无人机所采集的现场图像进行分析处理，以识别出图像中的雄穗，并计算去雄无人机和目标雄穗的相对位置偏差量和相对高度等相对位置信息，并将相对位置信息反馈给去雄无人机，再由去雄无人机根据相对位置信息执行调整自身位置及高度，为下一步去雄装置去雄做准备。

其中，管理调度终端对现场图像进行图像识别的方法可以通过预先在管理调度终端中加载经过预训练的深度网络模型来实现，对此本发明不作具体的限定。

本发明提供的去雄无人机控制方法，通过去雄无人机巡检待作业区域，识别定位所有雄穗的位置及分布，以生成最优作业路线，进而控制去雄无人机沿作业路线开始精准、快速去雄作业，代替人工作业并弥补地面机械进地作业和去雄率低的缺点，能有效地提升制种去雄作业的质量和效率。

基于上述实施例的内容，作为一种可选实施例，在接收由去雄无人机采集并上传的现场图像之前，还包括：

控制所述去雄无人机首次巡检待作业区域，以获取在所述待作业区域上方拍摄的多帧作物分布图像；

基于对所述作物分布图像的首次识别结果，确定所述待作业区域内所有雄穗的分布位置信息；

基于所述分布位置信息，并结合所述去雄无人机的续航能力和单次作业时间，制定所述作业路线，并将所述作业路线加载至所述去雄无人机。

图2是本发明提供的去雄无人机控制方法的流程示意图之二，如图2所示，本发明在对待作业区域内的所有玉米植株进行去雄作业之前，先控制去雄无人机巡检待作业区域，并采集不同位置所拍摄的多帧作物分布图像。

在管理调度终端，通过对所有作物分布图像进行拼接等图像预处理，获取整个待作业区域所对应的图像，并通过对该图像的识别，确定待作业区域内所有雄穗的位置分布信息。

可选地，上述位置分布信息主要包括经纬度坐标、平均高度信息等。其中，平均高度主要用于确定去雄无人机作业路线的高度。

进一步地，可以基于所有雄穗的位置分布信息，如结合所有雄穗的纬度坐标和无人机自身的续航能力、单次作业时间等因素生成最优的作业路线，并根据平均高度信息确定作业路线的高度。

然后，管理调度终端将制定好的作业路线加载至去雄无人机，以供其根据作业路线，自动执行对于待作业区域内所有雄穗的去雄作业。

具体地，在实际作业过程中，先由无人机精准锁定即将进行去雄作业的目标雄穗，当去雄无人机飞到目标雄穗的上方，并与目标雄穗保持一定高度，以避免旋翼风场扰动目标玉米穗。

去雄无人机稳定后，再次采集视场内的现场图像并传输给管理调度终端。管理调度终端处理分析现场图像，识别出现场图像中的目标雄穗，实现二次识别定位。根据对目标雄穗二次识别定位，管理调度终端可以计算出去雄无人机和目标雄穗的相对位置信息，包括相对位置偏差量和相对高度，并将相对位置信息再次反馈给去雄无人机。

去雄无人机根据“相对位置信息，调整自身的位姿、位置及高度等，为下一步开启去雄装置去雄做准备。

在对目标雄穗二次识别定位之后，去雄无人机微调横向位置将去雄装置对准目标雄穗，随后将去雄装置打开伸展折叠机构，将割刀定位到玉米雄穗顶部开启割刀进行切割作业，切割完成后，去雄装置关闭割刀、收缩折叠机构。

本发明提供的去雄无人机控制方法，通过对任一目标雄穗进行首次识别定位，以建立对待作业区域进行自动去雄作业的作业路线；在去雄无人机根据运行线路飞抵目标凶手雄穗上方后，在通过对目标雄穗的二次识别定位，精准确定出去雄无人机与目标雄穗之间的相对位置信息，以指导去雄无人机的精准的实现去雄作业，两次识别定位的配合，能够实现去雄无人机控制的全称自动化，且有效地提升了去雄作业的精度。

基于上述实施例的内容，作为一种可选实施例，本发明提供的去雄无人机控制方法，还包括但不限于以下步骤：

步骤一：在确定所述去雄无人机按照所述作业路线，完成对所述待作业区域的去雄作业之后，控制所述去雄无人机二次巡检所述待作业区域，以获取在所述待作业区域上方拍摄的新的作物分布图像；

步骤二：基于对所述新的作物分布图像的再次识别结果，并结合所述首次识别结果，确定雄穗漏除率；

步骤三：若所述雄穗漏除率大于漏除率阈值，则重新确定所述待作业区域内剩余雄穗的分布位置信息；

步骤四：基于剩余雄穗的分布位置信息，制定新的作业路线，并将所述新的作业路线加载至所述去雄无人机；

步骤五：迭代执行上述步骤一至步骤五，直至所述雄穗漏除率不大于漏除率阈值。

具体来说，本发明提供的去雄无人机控制方法，能够自动实现对于去雄精度的控制，整个去雄作业全部由去雄无人机单独完成。

首先，由去雄无人机按照上述实施例的方法，根据制定的作业路线，对待作业区域进行依次去雄作业。

由于受图像识别精度、去雄无人机去雄作业难度、植株相互覆盖遮掩等因素的影响，可能会出现部分被漏除的雄穗，从而影响作业的精度。

有鉴于此，本发明在没按照预先制定的作业路线完成一次去雄作业任务之后，重新控制去雄无人机二次巡检待作业区域，并采用上述实施例所提供的方法，获取新的作物分布图像，并通过对新的作物分布图像的识别确定出未进行去雄的雄穗数量(即剩余雄穗的数量)。

可以根据剩余雄穗的数量与在上一轮所确定的需要进行去雄的雄穗数量的比值，确定出雄穗漏除率。

若雄穗漏除率大于漏除率阈值(如5％)，则说明当前去雄任务完成精度差，故重新生成新的作业路线加载至去雄无人机，以供去雄无人机再次对新的作业路线所包含的雄穗进行一次遍历。

迭代执行上述步骤，直至在某一次迭代过程中所计算出的雄穗漏除率不大于5％，则说明对待作业区域内的去雄精度达标。

进一步地，本发明提供的去雄无人机控制方法，还可以采用人机结合巡检去雄的工作模式，即通过去雄无人机与人工去雄相结合的模式，使得待作业区域内的去雄作业精度达标。

具体地，在通过上述实施例的提供的方法，根据预先确定的运行路线，完成对待作业区域内的一轮去雄作业之后，控制去雄无人机二次巡检待处理区域，识别定位出漏去除的目标雄穗。

如果雄穗的漏除率大于5％，依然采用上述实施例所提供的方式，控制去雄无人机自动开展第二次自动去雄作业，并迭代运行，直至玉米雄穗漏除率小于5％。

进一步地，当雄穗漏除率小于5％时，采用人机交互模式开展去除作业，即由去雄人员根据识别出的漏除的雄穗的位置，手动控制去雄无人将割刀移动至玉米雄穗上方，并手动控制完成切除作业，直至全部清除玉米雄穗。

本发明提供的去雄无人机控制方法，采用多种模式相结合，能确保实现对于带处理区域的去雄作业精度。

图3是本发明提供的去雄无人机控制方法的流程示意图之三，如图3所示，以位于去雄无人机作为执行主体，包括但不限于以下执行步骤：

步骤31：基于作业路线飞抵目标雄穗上方以拍摄现场图像。

步骤32：将所述现场图像发送至管理调度终端，以供所述管理调度终端根据所述现场图像确定与目标雄穗相关的相对位置信息；

步骤33：接收由所述管理调度终端反馈的相对位置信息，以执行对所述目标雄穗的去雄切割。

首先，建立去雄无人机与管理调度终端之间的无线通信连接，由无人机根据预先装载的作业路线，飞抵位于该运行路线上的目标雄穗的上方，且保持与目标雄穗一定的距离。

然后，利用机载的图像传感器采集视场内包括雄穗的现场图像，并实时地将所采集到的现场图像发送至管理调度终端，以供管理调度终端对每一帧现场图像进行识别，确定出目标雄穗位于现场图像所对应区域中的实际位置信息。

管理调度终端结合去雄无人机所在的当前位置信息和目标雄穗的实际位置信息，就可以计算出去雄无人机与目标雄穗之间的相对位置信息。

去雄无人机在接收到由管理调度终端反馈的相对位置信息之后，调整自身的位姿、高度、位置等，直至能够利用机载去雄装置执行对该目标雄穗的切割，并不会对玉米植株的其它部分造成损伤。

在完成了对目标雄穗的去雄作业之后，可以再次提升飞行高度，并按照作业路线，重新确定下一目标雄穗。

需要指出的是，本发明提供的去雄无人机控制方法，考虑到若利用去雄无人机本身进行图像识别，对其硬件性能要求较高且功耗大，会影响无人机续航时间及作业效率，因此本发明利用设置于本地的管理调度终端与去雄无人机保持实时通信，这样可以利用管理调度终端对去雄无人机所采集的现场图像进行分析处理，以识别出图像中的雄穗，并计算去雄无人机和目标雄穗的相对位置偏差量和相对高度等相对位置信息，并将相对位置信息反馈给去雄无人机，再由去雄无人机根据相对位置信息执行调整自身位置及高度，为下一步去雄装置去雄做准备。

本发明提供的去雄无人机控制方法，通过去雄无人机巡检待作业区域，识别定位所有雄穗的位置及分布，以生成最优作业路线，进而控制去雄无人机沿作业路线开始精准、快速去雄作业，代替人工作业并弥补地面机械进地作业和去雄率低的缺点，能有效地提升制种去雄作业的质量和效率。

图4是本发明提供的去雄无人机控制方法的流程示意图之四，如图4所示，本发明提供的去雄无人机控制方法，主要包括但不限于以下步骤：

1)由无人机巡检识别整个待处理区域内所有雄穗的位置及分布：

首先，去雄无人机去雄作业前巡检待处理区域，并通过对采集的图像进行处理以及识别，定位出该待处理区域内所有雄穗的位置分布信息，包括玉米雄穗的经纬度坐标、玉米平均高度信息；

(2)生成最优去雄作业路线：

去雄无人机基于上一步识别的雄穗的位置分布信息，并结合自身续航能力和单次作业时间等因素，生成最优去雄的作业路线；

(3)作业过程精准锁定雄穗，去雄无人机沿生成的最优作业路线开始去雄作业，当所述去雄无人机飞到定位的目标雄穗上方，并与目标雄穗保持一定高度，避免旋翼风场扰动目标雄穗。

去雄无人机稳定后将所述目标雄穗识别定位装置打开采集视场图像，通过无线传输模块传输给管理调度终端，管理调度终端处理分析现场图像，识别处图像中的雄穗，并计算去雄无人机和目标雄穗的相对位置偏差量和相对高度，并将相对位置信息反馈给去雄无人机，去雄无人机根据“相对位置偏差量和相对高度”调整自身位置及高度，为下一步开启去雄装置去雄做准备。

(4)开启去雄装置去雄，二次识别定位后，所述去雄无人机微调横向位置将去雄装置对准目标雄穗；随后将去雄装置打开，并伸展折叠机构，将割刀定位到玉米雄穗顶部开启割刀进行切割作业，切割完成后，所述去雄装置关闭割刀、收缩折叠机构；

(5)继续去雄作业直至完成，所述去雄无人机继续沿作业路线运动，并依次按照上述(3)～(4)步执行去雄作业，直至本次去雄作业完成。

基于上述实施例的内容，作为一张可选实施例，在执行对所述目标雄穗的去雄切割之后，还包括：

步骤一：确定在所述作业路线上所述目标雄穗的下一雄穗；

步骤二：飞抵所述下一雄穗上方，以执行对所述下一雄穗的去雄切割；

步骤三：迭代执行上述步骤一至步骤二，直至完成对所述作业路线上所有雄穗的去雄切割。

具体来说，本发明可以根据预先制定的作业路线上，可以对需要去雄的所有雄穗的作业顺序进行奠定。

仅在完成了对当前的目标雄穗的去雄作业之后，自动在运行线路上搜寻出以一个目标雄穗，并按照上述实施例所提供的方法，自动飞抵下一个目标雄穗的去雄作业，直至完成运行线路对所有目标雄穗去雄的中。

图5是本发明提供的去雄无人机控制系统的结构示意图，如图5所示，主要包括去雄无人机100和管理调度终端200，两者无线通信连接。

进一步地，管理调度终端200包括无人机控制处理器和存储器，以及存储在该存储器上并可在该无人机控制处理器上运行的程序或指令，所述程序或指令被所述无人机控制处理器执行时执行如上述任一实施例所提供的去雄无人机控制方法。

具体来说，本发明提供的去雄无人机控制系统的整个工作过程，可以简单描述如下：

首先，由去雄无人机100巡检待处理区域，采集该区域上方的现场图像，并发送给管理调度终端200。

由管理调度终端200识别现场图像，定位出所有雄穗的位置和分布，并根据所有雄穗的位置分布生成作业路线并发送给去雄无人机100，以供去雄无人机100沿该作业路线开始去雄作业。

当去雄无人机100飞到目标雄穗上方时，再次采集近距离的现场图像，并通过对该图像的识别精准锁定视场内的目标雄穗，并测得其相对去雄无人机的相对位置偏差量、相对高度等信息。

然后，去雄无人机100开启去雄装置，如：伸展折叠机构，将割刀定位到目标雄穗的顶部并开启切割作业。

切割完成后，去雄无人机100关闭去雄装置关闭割刀、收缩折叠机构，并继续沿作业路线开展对下一目标雄穗的去雄作业。

本发明提供的去雄无人机控制系统，通过去雄无人机巡检待作业区域，识别定位所有雄穗的位置及分布，以生成最优作业路线，进而控制去雄无人机沿作业路线开始精准、快速去雄作业，代替人工作业并弥补地面机械进地作业和去雄率低的缺点，能有效地提升制种去雄作业的质量和效率。

图6是本发明提供的去雄无人机的结构示意图，如图6所示，所述去雄无人机100主要包括但不限于：

飞行平台101、安装在飞行平台下部的识别定位装置102以及去雄装置103。

识别定位装置102，主要包括：图像传感器102-1、测高传感器102-2、三轴自稳云台102-3、机载用于图像数据传输的无线传输模块102-4。识别定位装置102主要用于识别定位待处理区域内目标雄穗的位置和分布。

所述三轴自稳云台102-3，主要用于固定所述图像传感器102-1，并调整所述图像传感器102-1在航向、俯仰、横滚三个方向上角度，以使得所述图像传感器102-1采集所述现场图像。

所述测高传感器102-2，主要用于获取去雄无人机100的高度信息。

所述无线传输模块102-4，主要用于将获取到的现场图像和高度信息发送至管理调度终端200，以供所述管理调度终端200根据现场图像和所述高度信息，确定去雄无人机100与目标雄穗相关的相对位置信息。

所述去雄装置103，主要用于根据相对位置信息，执行对目标雄穗的去雄切割。

所述图像传感器102-1，主要用于采集用于图像识别的现场图像，并还可以用于在执行在人机结合巡检去雄工作模式下的，人为干预去雄时，远程观察无人机下方目标雄穗的实时图像。

无线传输模块102-4，还可以接收由本地管理调度终端200发送的指令、作业路线等数据。

需要着重说明的是，本发明提供的去雄装置103，主要用于切割去除识别到的目标雄穗，具体安装在飞行平台101的底部。本发明提出了两种去雄装置103的组成结构，均可以使其在水平、垂直2个自由度位移调整切割刀的位置，以便于精准移动到目标雄穗的目标切割位置。

图7是本发明提供的去雄装置的结构示意图之一，如图7所示，本发明提供的一种去雄装置103主要包括：

第一花粉内吸过滤模块103-1、固定滑轨103-2、滑动电机103-3、第一折叠机臂103-4、第二折叠机臂103-5、第一伸缩电机103-6、第一防花粉扩散柔性罩103-7、第一切割电机103-8和第一切割刀103-9，其中：

第一花粉内吸过滤模块103-1固定在去雄无人机100的顶部，通过自吸管接入所述第一防花粉扩散柔性罩103-7内，用于在执行对目标雄穗的去雄切割时自吸并过滤掉落的花粉。

固定滑轨103-2固定在去雄无人机100的底部，所述第一伸缩电机103-6的定子底端固接于滑动电机103-3的外部。

图8是本发明提供的去雄装置的结构位移调整示意图之一，结合图8所示，滑动电机103-3可活动的设置在所述固定滑轨103-2上，且滑动电机103-3的定子端和输出端分别所述第一折叠机臂和第二折叠机臂的活动端，并在所述第一折叠机臂103-4和第二折叠机臂103-5的伸展范围内运动，以调整第一伸缩电机103-6在水平方向的位置。

进一步地，第一伸缩电机103-6的输出端连接所述第一切割电机103-8的定子底端，所述第一切割刀103-9固定在所述第一切割电机103-8的输出端，用于调整第一切割刀103-9在垂直方向的位置。

第一防花粉扩散柔性罩103-7的顶端固定在所述第一伸缩电机103-6的定子底端，中部通过硬性支架固定在所述第一切割电机103-8的定子顶端，以随着第一伸缩电机103-6输出端的活动而伸缩，且其折叠部分的长度大于伸缩电机最大延伸长度。

本发明考虑到花粉散落的污染问题，通过在去雄无人机上增设第一防花粉扩散柔性罩103-7以及第一花粉内吸过滤模块103-1，两者相配合，能够在去雄作业的过程中有效地对目标雄穗的花粉进行收集。

其中，所述第一切割电机103-8为内转子电机，用于驱动第一切割刀103-9旋转切割雄穗。区别于现有技术中去雄往往采用软性材料制作切割刀，由于第一切割刀103-9用于切割玉米雄穗等硬质秸秆，若采用常规的软质切割刀往往会造成无人机功耗过大，影响去雄无人机续航时间及作业效率，故本发明提供的第一切割刀103-9可以由2～3个刀片组成，且材质选择要求质量轻、耐用。

基于上述实施例的内容，作为一种可选实施例，结合图7和图8所示，本发明提供的去雄装置还包括：防脱帽103-10。

所述防脱帽103-10为锥底在下且开口的中空圆锥形装置，防脱帽103-10的锥顶固定于第一切割电机103-8的定子顶端，所述第一切割刀103-9处于所述中空圆锥形装置内部，且第一切割刀103-9的旋转时不与所述防脱帽103-10接触。

图9是本发明提供的去雄装置的去雄工作示意图，如图9所示，上述防脱帽103-10一方面用于固定第一切割刀103-9防止其脱落，其形状为倒立光滑的圆锥形状，当去雄装置103调整第一切割刀103-9在垂直方向向下移动时，移动到防脱帽103-10的光滑面在接触目标雄穗时，玉米雄穗沿其光滑外表面弯曲顺滑进入第一切割刀103-9的切割区域，使目标雄穗更易被切割。

图10是本发明提供的去雄装置的结构示意图之二，如图10所示，本发明提供的另一种去雄装置103，主要包括：

第二花粉内吸过滤模块103-1b、固定架103-2b、角度电机103-3b、第三折叠机臂103-4b、第二伸缩电机103-5b、第三伸缩电机103-6b、第二防花粉扩散柔性罩103-7b、第二切割电机103-8b和第二切割刀103-9b，其中：

第二花粉内吸过滤模块103-1b固定在所述去雄无人机100的顶部，通过自吸管接入所述第二防花粉扩散柔性罩103-7b内，用于在执行对目标雄穗的去雄切割时自吸并过滤掉落的花粉。

固定架103-2b固定在去雄无人机100的底部，第三折叠机臂103-4b一端和所述角度电机103-3b的定子底端均与固定架103-2b连接，第二伸缩电机103-5b的定子底端连接角度电机103-3b的输出端。

第三伸缩电机103-6b的定子底端连接在第三折叠机臂103-4b的活动端与所述第二伸缩电机103-5b的输出端的连接交点处。

图11是本发明提供的去雄装置的结构位移调整示意图之二，如图11所示，第三折叠机臂103-4b、所述角度电机103-3b和所述第二伸缩电机103-5b配合，以调整所述第三伸缩电机103-6b在水平方向和垂直方向的位置。

所述第三伸缩电机103-6b的输出端连接所述第二切割电机103-8b的定子底端，所述第二切割刀103-9b固定在所述第二切割电机103-8b的输出端，用于调整所述第二切割刀103-9b在垂直方向的位置。

第二防花粉扩散柔性罩103-7b的顶端固定在所述第三伸缩电机103-6b的定子底端，中部通过硬性支架固定在所述第二切割电机103-8b的定子顶端，以随着所述第三伸缩电机103-6b输出端的活动而伸缩。

具体来说，本发明提供的这一去雄装置103的结果与上述实施例中所提供的去雄装置103的区别主要体现在：

用于第二伸缩电机103-5b代替了所述第二折叠机臂103-5，用角度电机103-3b代替了滑动电机103-3，并用固定架103-2b代替了固定滑轨103-2，使得第二伸缩电机103-5b可以控制切割刀在水平、垂直方向位移。而角度电机103-3b用于调整第二伸缩电机103-5b与固定架103-2b之间的夹角θ角度，也用于去雄装置103的收缩，使其高度不影响无人机地面停放。

图12是本发明提供的电子设备的结构示意图，如图12所示，该电子设备可以包括：处理器(processor)210、通信接口(Communications Interface)220、存储器(memory)230和通信总线240，其中，处理器210，通信接口220，存储器230通过通信总线240完成相互间的通信。处理器210可以调用存储器230中的逻辑指令，以执行去雄无人机控制方法，该方法包括：接收由去雄无人机采集并上传的现场图像，所述现场图像是由去雄无人机基于作业路线飞抵目标雄穗上方拍摄的；基于对现场图像的识别结果，确定去雄无人机与目标雄穗之间的相对位置信息并发送给去雄无人机，以供去雄无人机根据相对位置信息，执行对目标雄穗的去雄切割。

此外，上述的存储器230中的逻辑指令可以通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。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或者该技术方案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中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

另一方面，本发明还提供一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括存储在非暂态计算机可读存储介质上的计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，当所述程序指令被计算机执行时，计算机能够执行上述各方法所提供的去雄无人机控制方法，该方法包括：接收由去雄无人机采集并上传的现场图像，所述现场图像是由去雄无人机基于作业路线飞抵目标雄穗上方拍摄的；基于对现场图像的识别结果，确定去雄无人机与目标雄穗之间的相对位置信息并发送给去雄无人机，以供去雄无人机根据相对位置信息，执行对目标雄穗的去雄切割。

又一方面，本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现以执行上述各实施例提供的去雄无人机控制方法，该方法包括：接收由去雄无人机采集并上传的现场图像，所述现场图像是由去雄无人机基于作业路线飞抵目标雄穗上方拍摄的；基于对现场图像的识别结果，确定去雄无人机与目标雄穗之间的相对位置信息并发送给去雄无人机，以供去雄无人机根据相对位置信息，执行对目标雄穗的去雄切割。

以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。

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各实施方式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。基于这样的理解，上述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，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：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；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种去雄无人机控制方法，其特征在于，包括：

接收由去雄无人机采集并上传的现场图像，所述现场图像是由所述去雄无人机基于作业路线飞抵目标雄穗上方拍摄的；

基于对所述现场图像的识别结果，确定所述去雄无人机与所述目标雄穗之间的相对位置信息并发送给所述去雄无人机，以供所述去雄无人机根据所述相对位置信息，执行对所述目标雄穗的去雄切割。

2.根据权利要求1所述的去雄无人机控制方法，其特征在于，在接收由去雄无人机采集并上传的现场图像之前，还包括：

控制所述去雄无人机首次巡检待作业区域，以获取在所述待作业区域上方拍摄的多帧作物分布图像；

基于对所述作物分布图像的首次识别结果，确定所述待作业区域内所有雄穗的分布位置信息；

基于所述分布位置信息，并结合所述去雄无人机的续航能力和单次作业时间，制定所述作业路线，并将所述作业路线加载至所述去雄无人机。

3.根据权利要求2所述的去雄无人机控制方法，其特征在于，还包括：

步骤一：在确定所述去雄无人机按照所述作业路线，完成对所述待作业区域的去雄作业之后，控制所述去雄无人机二次巡检所述待作业区域，以获取在所述待作业区域上方拍摄的新的作物分布图像；

步骤二：基于对所述新的作物分布图像的再次识别结果，并结合所述首次识别结果，确定雄穗漏除率；

步骤三：若所述雄穗漏除率大于漏除率阈值，则重新确定所述待作业区域内剩余雄穗的分布位置信息；

步骤四：基于剩余雄穗的分布位置信息，制定新的作业路线，并将所述新的作业路线加载至所述去雄无人机；

步骤五：迭代执行上述步骤一至步骤五，直至所述雄穗漏除率不大于漏除率阈值。

4.一种去雄无人机控制方法，其特征在于，包括：

基于作业路线飞抵目标雄穗上方以拍摄现场图像；

将所述现场图像发送至管理调度终端，以供所述管理调度终端根据所述现场图像确定与目标雄穗相关的相对位置信息；

接收由所述管理调度终端反馈的相对位置信息，以执行对所述目标雄穗的去雄切割。

5.根据权利要求4所述的去雄无人机控制方法，其特征在于，在执行对所述目标雄穗的去雄切割之后，还包括：

步骤一：确定在所述作业路线上所述目标雄穗的下一雄穗；

步骤二：飞抵所述下一雄穗上方，以执行对所述下一雄穗的去雄切割；

步骤三：迭代执行上述步骤一至步骤二，直至完成对所述作业路线上所有雄穗的去雄切割。

6.一种去雄无人机控制系统，其特征在于，包括：去雄无人机和管理调度终端；所述管理调度终端包括无人机控制处理器和存储器，以及存储在所述存储器上并可在所述无人机控制处理器上运行的程序或指令，所述程序或指令被所述无人机控制处理器执行时执行如权利要求1至3任一项所述的去雄无人机控制方法。

7.根据权利要求6所述的去雄无人机控制系统，其特征在于，所述去雄无人机包括飞行平台、安装在所述飞行平台下部的识别定位装置以及去雄装置；

所述识别定位装置包括图像传感器、测高传感器、三轴自稳云台和无线传输模块；

所述三轴自稳云台用于固定所述图像传感器，并调整所述图像传感器在航向、俯仰、横滚三个方向上角度，以使得所述图像传感器采集所述现场图像；

所述测高传感器用于获取所述去雄无人机的高度信息；

所述无线传输模块用于将所述现场图像和所述高度信息发送至管理调度终端，以供所述管理调度终端根据所述现场图像和所述高度信息，确定所述去雄无人机与目标雄穗相关的相对位置信息；

所述去雄装置用于根据所述相对位置信息，执行对所述目标雄穗的去雄切割。

8.根据权利要求7所述的去雄无人机控制系统，其特征在于，所述去雄装置包括：第一花粉内吸过滤模块、固定滑轨、滑动电机、第一折叠机臂、第二折叠机臂、第一伸缩电机、第一防花粉扩散柔性罩、第一切割电机、第一切割刀；

所述第一花粉内吸过滤模块固定在所述去雄无人机顶部，通过自吸管接入所述第一防花粉扩散柔性罩内，用于在执行对所述目标雄穗的去雄切割时自吸并过滤掉落的花粉；

所述固定滑轨固定在所述去雄无人机的底部；所述第一伸缩电机的定子底端固接于所述滑动电机的外部；

所述滑动电机可活动的设置在所述固定滑轨上，且所述滑动电机的定子端和输出端分别连接所述第一折叠机臂和第二折叠机臂的活动端，并在所述第一折叠机臂和第二折叠机臂的伸展范围内运动，以调整所述第一伸缩电机在水平方向的位置；

所述第一伸缩电机的输出端连接所述第一切割电机的定子底端，所述第一切割刀固定在所述第一切割电机的输出端，用于调整所述第一切割刀在垂直方向的位置；

所述第一防花粉扩散柔性罩的顶端固定在所述第一伸缩电机的定子底端，中部通过硬性支架固定在所述第一切割电机的定子顶端，以随着所述第一伸缩电机输出端的活动而伸缩。

9.根据权利要求8所述的去雄无人机控制系统，其特征在于，所述去雄装置还包括：防脱帽；

所述防脱帽为锥底在下且开口的中空圆锥形装置，所述防脱帽的锥顶固定于第一切割电机的定子顶端，所述第一切割刀处于所述中空圆锥形装置内部，且第一切割刀的旋转时不与所述防脱帽接触。

10.根据权利要求7所述的去雄无人机控制系统，其特征在于，所述去雄装置包括：第二花粉内吸过滤模块、固定架、角度电机、第三折叠机臂、第二伸缩电机、第三伸缩电机、第二防花粉扩散柔性罩、第二切割电机和第二切割刀；

所述第二花粉内吸过滤模块固定在所述去雄无人机顶部，通过自吸管接入所述第二防花粉扩散柔性罩内，用于在执行对所述目标雄穗的去雄切割时自吸并过滤掉落的花粉；

所述固定架固定在所述去雄无人机的底部；所述第三折叠机臂一端和所述角度电机的定子底端与所述固定架连接，所述第二伸缩电机的定子底端连接所述角度电机的输出端；

第三伸缩电机的定子底端连接在所述第三折叠机臂的活动端与所述第二伸缩电机的输出端的连接交点；

所述第三折叠机臂、所述角度电机和所述第二伸缩电机配合，以调整所述第三伸缩电机在水平方向和垂直方向的位置；

所述第三伸缩电机的输出端连接所述第二切割电机的定子底端，所述第二切割刀固定在所述第二切割电机的输出端，用于调整所述第二切割刀在垂直方向的位置；

所述第二防花粉扩散柔性罩的顶端固定在所述第三伸缩电机的定子底端，中部通过硬性支架固定在所述第二切割电机的定子顶端，以随着所述第三伸缩电机输出端的活动而伸缩。

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