CN115167520B - 一种基于无线传感网的无人机农药精准喷施作业系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于无线传感网的无人机农药精准喷施作业系统，涉及智能农业技术领域，包括，传感网络、喷施无人机和中控端，其中，传感网络包括若干传感节点。本发明通过在喷施作业的区域边界边缘均匀分布设置多个传感节点形成传感网络，能够提高喷施无人机的定位精确性，同时通过中控端根据预设喷施路径控制喷施无人机以预设喷施宽度进行喷施作业，中控端通过调整喷施无人机的实时航行角度以实现对实时的喷施区域的控制，同时根据传感网络检测的实时风向与风速，对喷施无人机的喷施宽度进行调整，控制喷施无人机停止喷施作业，有效的减小无人机农药喷施作业时喷施重叠区域的范围，保障了无人机农药喷施作业的精准。

Description

一种基于无线传感网的无人机农药精准喷施作业系统

技术领域

本发明涉及智能农业技术领域，尤其涉及一种基于无线传感网的无人机农药精准喷施作业系统。

背景技术

在现代的农林牧业生产中，多使用农药用于防治病虫害及调节植物生长，在较大的区域的作业范围进行作业时，多采用无人机进行快速农药喷施，不仅提高了农药喷施的效率，而且使喷施的药量更加均匀，加快了智能化农业的进程。

但在现有的无人机农药喷施作业系统中，对以人工手动操控作业，或是在系统中提前设定喷施航线，无人机按照喷施航线进行规律性作业，不但在作业过程中不能够根据作业环境的变化而进行喷施调整，而且由于无人机农药喷施多为蛇形路径喷施，在无人机喷施过程中极容易产生较大的喷施重叠区域，不但消耗了更多的农药药量，而且不利于喷施重叠区域的植物生长。

发明内容

为此，本发明提供一种基于无线传感网的无人机农药精准喷施作业系统，用以克服现有技术中无人机农药喷施作业时容易产生较大的喷施重叠区域的问题。

为实现上述目的，本发明提供一种基于无线传感网的无人机农药精准喷施作业系统，包括，

传感网络，其包括若干传感节点，各所述传感节点设置在喷施作业的区域边界边缘，且为间距均匀分布设置，用以对喷施作业区域内的作业设备进行定位，各所述传感节点还能够检测喷施作业区域内的风速与风向；

喷施无人机，其内部设置有定位装置，所述定位装置与所述传感网络相连，所述喷施无人机内还设置有喷施装置，所述喷施装置用以喷施农药，且喷施宽度可调节；

中控端，其分别与所述传感网络和所述喷施无人机相连，所述中控端内设置有所述喷施无人机的预设喷施路径与预设喷施宽度，中控端根据预设喷施路径控制所述喷施无人机以预设喷施宽度进行喷施作业，所述传感网络实时检测喷施无人机的位置信息，并传递至中控端，中控端根据所述传感网络检测的喷施无人机位置信息与预设喷施路径计算实时路径偏移距离，并根据实时路径偏移距离与中控端内部设置的标准路径偏移距离对喷施无人机的实时航行角度进行调整，所述中控端内还设置有标准风速范围，中控端能够根据所述传感网络检测的实时风速对所述喷施无人机的喷施宽度进行调整，并在实时风速高于标准标准风速范围时，中控端能够根据喷施作业区域内的实时风向判定是否停止所述喷施无人机停止喷施作业。

进一步地，所述中控端内设置有标准路径偏移距离Lb，在所述中控端根据预设喷施路径控制所述喷施无人机以预设喷施宽度进行喷施作业时，所述传感网络实时检测喷施无人机的位置信息，并传递至中控端，中控端根据喷施无人机的位置信息与预设喷施路径计算实时路径偏移距离Ls，中控端将实时路径偏移距离Ls与标准路径偏移距离Lb进行对比，

当Ls≤Lb时，所述中控端判定所述喷施无人机的实时路径偏移距离未超出标准路径偏移距离，中控端不对喷施无人机的运动方向进行调整；

当Ls＞Lb时，所述中控端判定所述喷施无人机的实时路径偏移距离已超出标准路径偏移距离，中控端将对实时路径偏移距离进行判定，以对喷施无人机的实时航行角度进行调整。

进一步地，所述中控端内设置有最大路径偏移距离Lz，其中，Lz＞Lb，当所述中控端判定所述喷施无人机的实时路径偏移距离已超出标准路径偏移距离时，中控端将获取喷施无人机的实时航行角度Cs，并将喷施无人机的实时路径偏移距离Ls与最大路径偏移距离Lz进行对比，

当Ls≤Lz时，所述中控端判定所述喷施无人机的实时路径偏移距离未超出最大路径偏移距离时，中控端将对喷施无人机的实时航行角度Cs进行调整，以控制喷施无人机的运动方向；

当Ls＞Lz时，所述中控端判定所述喷施无人机的实时路径偏移距离已超出最大路径偏移距离，中控端将控制喷施无人机停止喷施作业，进行故障检查。

进一步地，所述中控端中设置有初始调节角度Ca，在所述中控端对喷施无人机的实时航行角度Cs进行调整时，中控端获取预设喷施路径在喷施无人机的位置信息处的路径角度Ce，中控端将实时航行角度Cs与路径角度Ce进行对比，

当Cs＜Ce时，所述中控端判定所述喷施无人机的实时航行角度低于路径角度，中控端将所述喷施无人机的实时航行角度调整为Cs’，Cs’=Cs+Ca×[（Ls-Lb）/ Ls]，所述中控端将重复上述根据喷施无人机的位置信息与预设喷施路径计算实时路径偏移距离并与标准路径偏移距离对比的操作，直至使中控端计算的实时路径偏移距离Ls’小于等于标准路径偏移距离Lb时，中控端停止对所述喷施无人机的实时航行角度的调整；

当Cs=Ce时，所述中控端判定所述喷施无人机的实时航行角度与路径角度相等，中控端将所述喷施无人机的位置信息与预设喷施路径对实时航行角度进行调整；

当Cs＞Ce时，所述中控端判定所述喷施无人机的实时航行角度高于路径角度，中控端将所述喷施无人机的实时航行角度调整为Cs’，Cs’=Cs-Ca×[（Ls-Lb）/ Ls]，所述中控端将重复上述根据喷施无人机的位置信息与预设喷施路径计算实时路径偏移距离并与标准路径偏移距离对比的操作，直至使中控端计算的实时路径偏移距离Ls’小于等于标准路径偏移距离Lb时，中控端停止对所述喷施无人机的实时航行角度的调整。

进一步地，当所述中控端判定所述喷施无人机的实时航行角度与路径角度相等时，中控端将直接控制所述喷施无人机向喷施无人机的位置信息在预设喷施路径在一侧偏移初始调节角度Ca，所述中控端并对调整角度后的实时路径偏移距离Ls’进行判定，直至Ls’≤Lb时，中控端在将所述喷施无人机实时航行角度调整为路径角度，使调整后的喷施无人机实时航行角度Cs’与路径角度Ce相等，完成对喷施无人机的实时航行角度的调整。

进一步地，所述中控端内设置有标准风速Vb与标准风速差ΔVb，当所述中控端判定所述喷施无人机的实时路径偏移距离未超出标准路径偏移距离时，所述传感网络将通过各所述传感节点检测喷施作业区域内的实时风速Vs，中控端根据实时风速Vs与标准风速Vb计算实时风速差ΔVs，ΔVs=|Vb-Vs|，中控端将实时风速差ΔVs与标准风速差ΔVb进行对比，

当ΔVs≤ΔVb时，所述中控端判定实时风速差未超出标准风速差，中控端不对所述喷施无人机的喷施宽度进行调整；

当ΔVs＞ΔVb时，所述中控端判定实时风速差已超出标准风速差，中控端将根据实时风速与标准风速对所述喷施无人机的喷施宽度进行调整。

进一步地，所述中控端内设置有所述喷施无人机的初始喷施宽度Wc，当所述中控端判定实时风速差已超出标准风速差时，中控端将实时风速Vs与标准风速Vb进行对比，

当Vs＜Vb时，所述中控端判定喷施作业区域内的实时风速低于标准风速，中控端将所述喷施无人机的喷施宽度调整为Wc’，Wc’= Wc+Wc×[（Vb-Vs）/Vb]；

当Vs＞Vb时，所述中控端判定喷施作业区域内的实时风速高于标准风速，中控端将对喷施作业区域内的实时风向进行判定，以对所述喷施无人机的喷施宽度进行调整。

进一步地，所述中控端内设置有最大风向角度Da，当所述中控端判定喷施作业区域内的实时风速高于标准风速时，所述传感网络将通过各所述传感节点检测喷施作业区域内的实时风向，并将检测结果传递至所述中控端，中控端根据喷施作业区域内的实时风向与预设喷施路径计算偏移风向角度Ds，中控端将偏移风向角度Ds与最大风向角度Da进行对比，

当Ds≤Da时，所述中控端判定偏移风向角度未超出最大风向角度，中控端将所述喷施无人机的喷施宽度调整为Wc’，Wc’=Wc-Wc×[（Vs-Vb）/Vs]- Wc×[（Da-Vb）/Da]；

当Ds＞Da时，所述中控端判定偏移风向角度已超出最大风向角度，中控端将控制所述喷施无人机停止喷施作业。

进一步地，所述中控端内设置有预设喷施路径，所述预设喷施路径在喷施作业区域内为蛇形排布，中控端将预设喷施路径中蛇形路径间的间距设定为初始间距Kc，当所述中控端对所述喷施无人机的的喷施宽度进行调整时，中控端将初始间距调整为Kc’，Kc’=Kc×Wc’/Wc，中控端将根据初始间距Kc’对预设喷施路径中的蛇形路径间的间距进行调整，对预设喷施路径进行调整。

进一步地，所述中控端内设置有最大作业风速Vr，当所述中控端判定喷施作业区域内的实时风速高于标准风速时，中控端将实时风速Vs与最大作业风速Vr进行对比，

当Vs≤Vr时，所述中控端判定喷施作业区域内的实时风速未超出最大作业风速，中控端将对喷施作业区域内的实时风向进行判定，以对所述喷施无人机的喷施宽度进行调整；

当Vs＞Vr时，所述中控端判定喷施作业区域内的实时风速已超出最大作业风速，中控端将控制所述喷施无人机停止喷施作业。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于，通过在喷施作业的区域边界边缘均匀分布设置多个传感节点形成传感网络，能够提高喷施无人机的定位精确性，同时通过中控端根据预设喷施路径控制喷施无人机以预设喷施宽度进行喷施作业，根据传感网络对喷施无人机的精确定位，计算实时路径偏移距离，中控端通过调整喷施无人机的实时航行角度以实现对实时的喷施区域的控制，保障了喷施区域的精确性，同时根据传感网络检测的实时风向与风速，对喷施无人机的喷施宽度进行调整，以及控制喷施无人机停止喷施作业，有效的减小了无人机农药喷施作业时喷施重叠区域的范围，保障了无人机农药喷施作业的精准。

尤其，通过在中控端内设置有标准路径偏移距离，中控端将传感网络实时检测喷施无人机的位置信息与预设喷施路径计算无人机与预设路径的实时路径偏移距离，将标准路径偏移距离与实时路径偏移距离进行对比，确定是否对实时航行角度进行调整，有效的避免了无人机实际喷施路径的偏移，保障了农药喷施的精准性。

尤其，通过在中控端内设置最大路径偏移距离，并在中控端判定喷施无人机的实时路径偏移距离已超出标准路径偏移距离时，将喷施无人机的实时路径偏移距离与最大路径偏移距离进行对比，以确定无人机是否处于正常的喷施作业状态下，由于无线传感控制与无人机的实际飞行路径存在较大的差异，因此通过对无人机的运动方向进行实时修正，能够提高农药喷施位置的精准度，在中控端判定喷施无人机的实时路径偏移距离已超出最大路径偏移距离时，表示偏移程度较大，是由于喷施无人机受到外部环境或是内部故障所引起的，因此进行停机检测，保障了农药喷施作业安全性的同时避免了喷施区域的重叠，减少对喷施重叠区域内的作物生长的影响。

进一步地，在中控端对喷施无人机的实时航行角度进行调整时，中控端获取预设喷施路径在喷施无人机的位置信息处的路径角度，由于无人机喷施作业采用直线往复作业时的喷施效率最高，因此设置的预设喷施路径均匀直线路径，通过将获取的路径角度与实时航行角度进行对比，确定对喷施无人机的实时航行角度的调整方向，同时根据实时路径偏移距离对实时航行角度进行调整，在实时路径偏移距离较大时，采用较大角度的调整，能够提高喷施无人机的回正速度，减小重叠喷施区域，在实时路径偏移距离较小时，采用较小角度进行调整，避免喷施无人机由于调节过度产生反向的偏移，进一步提高了农药喷施的精准度。

进一步地，在中控端判定喷施无人机的实时航行角度与路径角度相等时，表示喷施无人机与预设喷施路径为平行式的偏移，采用设定的初始调节角度，进行较大程度的调整，并在调整完成后快速恢复实时航行角度，在保障喷施区域精准的同时，避免了中控端进行多次的平行式偏移的判定，因此采用较大程度的调整，使喷施无人机快速进入预定喷施路径，提高了农药喷施区域的精准度。

尤其，通过在中控端内设置标准风速与标准风速差构成标准风速范围，再根据实时风速计算实时风速差，将实时风速差与标准风速差进行对比，确定是否对喷施无人机的初始状态进行调整，由于实时风速会在一定的小范围内波动，采用差值对比，减少了中控端的判定次数，提高了无人机农药精准喷施作业系统的判定效率。

进一步地，在中控端判定实时风速差已超出标准风速差时，表示实时的风速不在标准的范围内，将实时风速与标准风速进行对比，当喷施作业区域内的实时风速低于标准风速时，控制喷施无人机的喷施装置增加喷施宽度，以提高喷施效率，在喷施作业区域内的实时风速高于标准风速时，对风向进行判定，减小了作业环境中风力对喷施农药下落时的影响，进一步提高了农药喷施的精准度。

尤其，在通过传感网络对喷施作业区域内的实时风向进行判定时，将计算的偏移风向角度与最大风向角度进行对比，确定实时风向是否对喷施作业的横向范围产生影响，在中控端判定偏移风向角度未超出最大风向角度时，表示风向对喷施的横向范围影响较小，因此通过减少喷施无人机的喷施宽度，应对较大风速对农药下落时的横向辐射影响，保障了喷施作业的正常进行，在偏移风向角度已超出最大风向角度时，中控端将控制喷施无人机停止喷施作业，避免出现大范围的喷施重叠区域，进一步保障喷施的精准度。

进一步地，在中控端对喷施无人机的的喷施宽度进行调整时，中控端队内部设置的预设喷施路径的相邻两蛇形路径间的间距进行对应性的调整，从而对预设喷施路径进行重新的设定，在降低了喷施重叠区域范围的同时保障了喷施区域的全面覆盖。

进一步地，通过在中控端内设置最大作业风速，并将实时风速与最大作业风速进行对比，控制喷施无人机停止喷施作业，减少了风速对作业环境的影响，在保障进行精准农药喷施作业的基础上，提高了喷施作业的安全性。

附图说明

图1为本实施例所述基于无线传感网的无人机农药精准喷施作业系统的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的和优点更加清楚明白，下面结合实施例对本发明作进一步描述；应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。

下面参照附图来描述本发明的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本发明的技术原理，并非在限制本发明的保护范围。

需要说明的是，在本发明的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述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。

此外，还需要说明的是，在本发明的描述中，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。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

请参阅图1所示，其为本实施例所述基于无线传感网的无人机农药精准喷施作业系统的结构示意图，本实施例公开一种基于无线传感网的无人机农药精准喷施作业系统，包括，

传感网络，其包括若干传感节点，各所述传感节点设置在喷施作业的区域边界边缘，且为间距均匀分布设置，用以对喷施作业区域内的作业设备进行定位，各所述传感节点还能够检测喷施作业区域内的风速与风向；

喷施无人机，其内部设置有定位装置，所述定位装置与所述传感网络相连，所述喷施无人机内还设置有喷施装置，所述喷施装置用以喷施农药，且喷施宽度可调节；

中控端，其分别与所述传感网络和所述喷施无人机相连，所述中控端内设置有所述喷施无人机的预设喷施路径与预设喷施宽度，中控端根据预设喷施路径控制所述喷施无人机以预设喷施宽度进行喷施作业，所述传感网络实时检测喷施无人机的位置信息，并传递至中控端，中控端根据所述传感网络检测的喷施无人机位置信息与预设喷施路径计算实时路径偏移距离，并根据实时路径偏移距离与中控端内部设置的标准路径偏移距离对喷施无人机的实时航行角度进行调整，所述中控端内还设置有标准风速范围，中控端能够根据所述传感网络检测的实时风速对所述喷施无人机的喷施宽度进行调整，并在实时风速高于标准标准风速范围时，中控端能够根据喷施作业区域内的实时风向判定是否停止所述喷施无人机停止喷施作业。

通过在喷施作业的区域边界边缘均匀分布设置多个传感节点形成传感网络，能够提高喷施无人机的定位精确性，同时通过中控端根据预设喷施路径控制喷施无人机以预设喷施宽度进行喷施作业，根据传感网络对喷施无人机的精确定位，计算实时路径偏移距离，中控端通过调整喷施无人机的实时航行角度以实现对实时的喷施区域的控制，保障了喷施区域的精确性，同时根据传感网络检测的实时风向与风速，对喷施无人机的喷施宽度进行调整，以及控制喷施无人机停止喷施作业，有效的减小了无人机农药喷施作业时喷施重叠区域的范围，保障了无人机农药喷施作业的精准。

具体而言，所述中控端内设置有标准路径偏移距离Lb，在所述中控端根据预设喷施路径控制所述喷施无人机以预设喷施宽度进行喷施作业时，所述传感网络实时检测喷施无人机的位置信息，并传递至中控端，中控端根据喷施无人机的位置信息与预设喷施路径计算实时路径偏移距离Ls，中控端将实时路径偏移距离Ls与标准路径偏移距离Lb进行对比，

当Ls≤Lb时，所述中控端判定所述喷施无人机的实时路径偏移距离未超出标准路径偏移距离，中控端不对喷施无人机的运动方向进行调整；

当Ls＞Lb时，所述中控端判定所述喷施无人机的实时路径偏移距离已超出标准路径偏移距离，中控端将对实时路径偏移距离进行判定，以对喷施无人机的实时航行角度进行调整。

通过在中控端内设置有标准路径偏移距离，中控端将传感网络实时检测喷施无人机的位置信息与预设喷施路径计算无人机与预设路径的实时路径偏移距离，将标准路径偏移距离与实时路径偏移距离进行对比，确定是否对实时航行角度进行调整，有效的避免了无人机实际喷施路径的偏移，保障了农药喷施的精准性。

具体而言，所述中控端内设置有最大路径偏移距离Lz，其中，Lz＞Lb，当所述中控端判定所述喷施无人机的实时路径偏移距离已超出标准路径偏移距离时，中控端将获取喷施无人机的实时航行角度Cs，并将喷施无人机的实时路径偏移距离Ls与最大路径偏移距离Lz进行对比，

当Ls≤Lz时，所述中控端判定所述喷施无人机的实时路径偏移距离未超出最大路径偏移距离时，中控端将对喷施无人机的实时航行角度Cs进行调整，以控制喷施无人机的运动方向；

当Ls＞Lz时，所述中控端判定所述喷施无人机的实时路径偏移距离已超出最大路径偏移距离，中控端将控制喷施无人机停止喷施作业，进行故障检查。

通过在中控端内设置最大路径偏移距离，并在中控端判定喷施无人机的实时路径偏移距离已超出标准路径偏移距离时，将喷施无人机的实时路径偏移距离与最大路径偏移距离进行对比，以确定无人机是否处于正常的喷施作业状态下，由于无线传感控制与无人机的实际飞行路径存在较大的差异，因此通过对无人机的运动方向进行实时修正，能够提高农药喷施位置的精准度，在中控端判定喷施无人机的实时路径偏移距离已超出最大路径偏移距离时，表示偏移程度较大，是由于喷施无人机受到外部环境或是内部故障所引起的，因此进行停机检测，保障了农药喷施作业安全性的同时避免了喷施区域的重叠，减少对喷施重叠区域内的作物生长的影响。

具体而言，所述中控端中设置有初始调节角度Ca，在所述中控端对喷施无人机的实时航行角度Cs进行调整时，中控端获取预设喷施路径在喷施无人机的位置信息处的路径角度Ce，中控端将实时航行角度Cs与路径角度Ce进行对比，

当Cs＜Ce时，所述中控端判定所述喷施无人机的实时航行角度低于路径角度，中控端将所述喷施无人机的实时航行角度调整为Cs’，Cs’=Cs+Ca×[（Ls-Lb）/ Ls]，所述中控端将重复上述根据喷施无人机的位置信息与预设喷施路径计算实时路径偏移距离并与标准路径偏移距离对比的操作，直至使中控端计算的实时路径偏移距离Ls’小于等于标准路径偏移距离Lb时，中控端停止对所述喷施无人机的实时航行角度的调整；

当Cs=Ce时，所述中控端判定所述喷施无人机的实时航行角度与路径角度相等，中控端将所述喷施无人机的位置信息与预设喷施路径对实时航行角度进行调整；

当Cs＞Ce时，所述中控端判定所述喷施无人机的实时航行角度高于路径角度，中控端将所述喷施无人机的实时航行角度调整为Cs’，Cs’=Cs-Ca×[（Ls-Lb）/ Ls]，所述中控端将重复上述根据喷施无人机的位置信息与预设喷施路径计算实时路径偏移距离并与标准路径偏移距离对比的操作，直至使中控端计算的实时路径偏移距离Ls’小于等于标准路径偏移距离Lb时，中控端停止对所述喷施无人机的实时航行角度的调整。

在中控端对喷施无人机的实时航行角度进行调整时，中控端获取预设喷施路径在喷施无人机的位置信息处的路径角度，由于无人机喷施作业采用直线往复作业时的喷施效率最高，因此设置的预设喷施路径均匀直线路径，通过将获取的路径角度与实时航行角度进行对比，确定对喷施无人机的实时航行角度的调整方向，同时根据实时路径偏移距离对实时航行角度进行调整，在实时路径偏移距离较大时，采用较大角度的调整，能够提高喷施无人机的回正速度，减小重叠喷施区域，在实时路径偏移距离较小时，采用较小角度进行调整，避免喷施无人机由于调节过度产生反向的偏移，进一步提高了农药喷施的精准度。

具体而言，当所述中控端判定所述喷施无人机的实时航行角度与路径角度相等时，中控端将直接控制所述喷施无人机向喷施无人机的位置信息在预设喷施路径在一侧偏移初始调节角度Ca，所述中控端并对调整角度后的实时路径偏移距离Ls’进行判定，直至Ls’≤Lb时，中控端在将所述喷施无人机实时航行角度调整为路径角度，使调整后的喷施无人机实时航行角度Cs’与路径角度Ce相等，完成对喷施无人机的实时航行角度的调整。

在中控端判定喷施无人机的实时航行角度与路径角度相等时，表示喷施无人机与预设喷施路径为平行式的偏移，采用设定的初始调节角度，进行较大程度的调整，并在调整完成后快速恢复实时航行角度，在保障喷施区域精准的同时，避免了中控端进行多次的平行式偏移的判定，因此采用较大程度的调整，使喷施无人机快速进入预定喷施路径，提高了农药喷施区域的精准度。

具体而言，所述中控端内设置有标准风速Vb与标准风速差ΔVb，当所述中控端判定所述喷施无人机的实时路径偏移距离未超出标准路径偏移距离时，所述传感网络将通过各所述传感节点检测喷施作业区域内的实时风速Vs，中控端根据实时风速Vs与标准风速Vb计算实时风速差ΔVs，ΔVs=|Vb-Vs|，中控端将实时风速差ΔVs与标准风速差ΔVb进行对比，

当ΔVs≤ΔVb时，所述中控端判定实时风速差未超出标准风速差，中控端不对所述喷施无人机的喷施宽度进行调整；

当ΔVs＞ΔVb时，所述中控端判定实时风速差已超出标准风速差，中控端将根据实时风速与标准风速对所述喷施无人机的喷施宽度进行调整。

通过在中控端内设置标准风速与标准风速差构成标准风速范围，再根据实时风速计算实时风速差，将实时风速差与标准风速差进行对比，确定是否对喷施无人机的初始状态进行调整，由于实时风速会在一定的小范围内波动，采用差值对比，减少了中控端的判定次数，提高了无人机农药精准喷施作业系统的判定效率。

具体而言，所述中控端内设置有所述喷施无人机的初始喷施宽度Wc，当所述中控端判定实时风速差已超出标准风速差时，中控端将实时风速Vs与标准风速Vb进行对比，

当Vs＜Vb时，所述中控端判定喷施作业区域内的实时风速低于标准风速，中控端将所述喷施无人机的喷施宽度调整为Wc’，Wc’= Wc+Wc×[（Vb-Vs）/Vb]；

当Vs＞Vb时，所述中控端判定喷施作业区域内的实时风速高于标准风速，中控端将对喷施作业区域内的实时风向进行判定，以对所述喷施无人机的喷施宽度进行调整。

在中控端判定实时风速差已超出标准风速差时，表示实时的风速不在标准的范围内，将实时风速与标准风速进行对比，当喷施作业区域内的实时风速低于标准风速时，控制喷施无人机的喷施装置增加喷施宽度，以提高喷施效率，在喷施作业区域内的实时风速高于标准风速时，对风向进行判定，减小了作业环境中风力对喷施农药下落时的影响，进一步提高了农药喷施的精准度。

具体而言，所述中控端内设置有最大风向角度Da，当所述中控端判定喷施作业区域内的实时风速高于标准风速时，所述传感网络将通过各所述传感节点检测喷施作业区域内的实时风向，并将检测结果传递至所述中控端，中控端根据喷施作业区域内的实时风向与预设喷施路径计算偏移风向角度Ds，中控端将偏移风向角度Ds与最大风向角度Da进行对比，

当Ds≤Da时，所述中控端判定偏移风向角度未超出最大风向角度，中控端将所述喷施无人机的喷施宽度调整为Wc’，Wc’=Wc-Wc×[（Vs-Vb）/Vs]- Wc×[（Da-Vb）/Da]；

当Ds＞Da时，所述中控端判定偏移风向角度已超出最大风向角度，中控端将控制所述喷施无人机停止喷施作业。

在通过传感网络对喷施作业区域内的实时风向进行判定时，将计算的偏移风向角度与最大风向角度进行对比，确定实时风向是否对喷施作业的横向范围产生影响，在中控端判定偏移风向角度未超出最大风向角度时，表示风向对喷施的横向范围影响较小，因此通过减少喷施无人机的喷施宽度，应对较大风速对农药下落时的横向辐射影响，保障了喷施作业的正常进行，在偏移风向角度已超出最大风向角度时，中控端将控制喷施无人机停止喷施作业，避免出现大范围的喷施重叠区域，进一步保障喷施的精准度。

具体而言，所述中控端内设置有预设喷施路径，所述预设喷施路径在喷施作业区域内为蛇形排布，中控端将预设喷施路径中蛇形路径间的间距设定为初始间距Kc，当所述中控端对所述喷施无人机的的喷施宽度进行调整时，中控端将初始间距调整为Kc’，Kc’=Kc×Wc’/Wc，中控端将根据初始间距Kc’对预设喷施路径中的蛇形路径间的间距进行调整，对预设喷施路径进行调整。

在中控端对喷施无人机的的喷施宽度进行调整时，中控端队内部设置的预设喷施路径的相邻两蛇形路径间的间距进行对应性的调整，从而对预设喷施路径进行重新的设定，在降低了喷施重叠区域范围的同时保障了喷施区域的全面覆盖。

具体而言，所述中控端内设置有最大作业风速Vr，当所述中控端判定喷施作业区域内的实时风速高于标准风速时，中控端将实时风速Vs与最大作业风速Vr进行对比，

当Vs≤Vr时，所述中控端判定喷施作业区域内的实时风速未超出最大作业风速，中控端将对喷施作业区域内的实时风向进行判定，以对所述喷施无人机的喷施宽度进行调整；

当Vs＞Vr时，所述中控端判定喷施作业区域内的实时风速已超出最大作业风速，中控端将控制所述喷施无人机停止喷施作业。

通过在中控端内设置最大作业风速，并将实时风速与最大作业风速进行对比，控制喷施无人机停止喷施作业，减少了风速对作业环境的影响，在保障进行精准农药喷施作业的基础上，提高了喷施作业的安全性。

至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征做出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。

以上所述仅为本发明的优选实施例，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 (6)

1.一种基于无线传感网的无人机农药精准喷施作业系统，其特征在于，包括，

传感网络，其包括若干传感节点，各所述传感节点设置在喷施作业的区域边界边缘，且为间距均匀分布设置，用以对喷施作业区域内的作业设备进行定位，各所述传感节点还能够检测喷施作业区域内的风速与风向；

喷施无人机，其内部设置有定位装置，所述定位装置与所述传感网络相连，所述喷施无人机内还设置有喷施装置，所述喷施装置用以喷施农药，且喷施宽度可调节；

中控端，其分别与所述传感网络和所述喷施无人机相连，所述中控端内设置有所述喷施无人机的预设喷施路径与预设喷施宽度，中控端根据预设喷施路径控制所述喷施无人机以预设喷施宽度进行喷施作业，所述传感网络实时检测喷施无人机的位置信息，并传递至中控端，中控端根据所述传感网络检测的喷施无人机位置信息与预设喷施路径计算实时路径偏移距离，并根据实时路径偏移距离与中控端内部设置的标准路径偏移距离对喷施无人机的实时航行角度进行调整，所述中控端内还设置有标准风速范围，中控端能够根据所述传感网络检测的实时风速对所述喷施无人机的喷施宽度进行调整；

所述中控端内设置有标准路径偏移距离Lb，在所述中控端根据预设喷施路径控制所述喷施无人机以预设喷施宽度进行喷施作业时，所述传感网络实时检测喷施无人机的位置信息，并传递至中控端，中控端根据喷施无人机的位置信息与预设喷施路径计算实时路径偏移距离Ls，中控端将实时路径偏移距离Ls与标准路径偏移距离Lb进行对比，

当Ls≤Lb时，所述中控端判定所述喷施无人机的实时路径偏移距离未超出标准路径偏移距离，中控端不对喷施无人机的运动方向进行调整；

当Ls＞Lb时，所述中控端判定所述喷施无人机的实时路径偏移距离已超出标准路径偏移距离，中控端将对实时路径偏移距离进行判定，以对喷施无人机的实时航行角度进行调整；

所述中控端内设置有标准风速Vb与标准风速差ΔVb，当所述中控端判定所述喷施无人机的实时路径偏移距离未超出标准路径偏移距离时，所述传感网络将通过各所述传感节点检测喷施作业区域内的实时风速Vs，中控端根据实时风速Vs与标准风速Vb计算实时风速差ΔVs，ΔVs=|Vb-Vs|，中控端将实时风速差ΔVs与标准风速差ΔVb进行对比，

当ΔVs≤ΔVb时，所述中控端判定实时风速差未超出标准风速差，中控端不对所述喷施无人机的喷施宽度进行调整；

当ΔVs＞ΔVb时，所述中控端判定实时风速差已超出标准风速差，中控端将根据实时风速与标准风速对所述喷施无人机的喷施宽度进行调整；

所述中控端内设置有所述喷施无人机的初始喷施宽度Wc，当所述中控端判定实时风速差已超出标准风速差时，中控端将实时风速Vs与标准风速Vb进行对比，

当Vs＜Vb时，所述中控端判定喷施作业区域内的实时风速低于标准风速，中控端将所述喷施无人机的喷施宽度调整为Wc’，Wc’= Wc+Wc×[（Vb-Vs）/Vb]；

当Vs＞Vb时，所述中控端判定喷施作业区域内的实时风速高于标准风速；

所述中控端内设置有最大风向角度Da，当所述中控端判定喷施作业区域内的实时风速高于标准风速时，所述传感网络将通过各所述传感节点检测喷施作业区域内的实时风向，并将检测结果传递至所述中控端，中控端根据喷施作业区域内的实时风向与预设喷施路径计算偏移风向角度Ds，中控端将偏移风向角度Ds与最大风向角度Da进行对比，

当Ds＞Da时，所述中控端判定偏移风向角度已超出最大风向角度，中控端将控制所述喷施无人机停止喷施作业。

2.根据权利要求1所述的基于无线传感网的无人机农药精准喷施作业系统，其特征在于，所述中控端内设置有最大路径偏移距离Lz，其中，Lz＞Lb，当所述中控端判定所述喷施无人机的实时路径偏移距离已超出标准路径偏移距离时，中控端将获取喷施无人机的实时航行角度Cs，并将喷施无人机的实时路径偏移距离Ls与最大路径偏移距离Lz进行对比，

当Ls≤Lz时，所述中控端判定所述喷施无人机的实时路径偏移距离未超出最大路径偏移距离时，中控端将对喷施无人机的实时航行角度Cs进行调整，以控制喷施无人机的运动方向；

当Ls＞Lz时，所述中控端判定所述喷施无人机的实时路径偏移距离已超出最大路径偏移距离，中控端将控制喷施无人机停止喷施作业，进行故障检查。

3.根据权利要求2所述的基于无线传感网的无人机农药精准喷施作业系统，其特征在于，所述中控端中设置有初始调节角度Ca，在所述中控端对喷施无人机的实时航行角度Cs进行调整时，中控端获取预设喷施路径在喷施无人机的位置信息处的路径角度Ce，中控端将实时航行角度Cs与路径角度Ce进行对比，

当Cs＜Ce时，所述中控端判定所述喷施无人机的实时航行角度低于路径角度，中控端将所述喷施无人机的实时航行角度调整为Cs’，Cs’=Cs+Ca×[（Ls-Lb）/ Ls]，所述中控端将重复上述根据喷施无人机的位置信息与预设喷施路径计算实时路径偏移距离并与标准路径偏移距离对比的操作，直至使中控端计算的实时路径偏移距离Ls’小于等于标准路径偏移距离Lb时，中控端停止对所述喷施无人机的实时航行角度的调整；

当Cs=Ce时，所述中控端判定所述喷施无人机的实时航行角度与路径角度相等，中控端将所述喷施无人机的位置信息与预设喷施路径对实时航行角度进行调整；

当Cs＞Ce时，所述中控端判定所述喷施无人机的实时航行角度高于路径角度，中控端将所述喷施无人机的实时航行角度调整为Cs’，Cs’=Cs-Ca×[（Ls-Lb）/ Ls]，所述中控端将重复上述根据喷施无人机的位置信息与预设喷施路径计算实时路径偏移距离并与标准路径偏移距离对比的操作，直至使中控端计算的实时路径偏移距离Ls’小于等于标准路径偏移距离Lb时，中控端停止对所述喷施无人机的实时航行角度的调整。

4.根据权利要求3所述的基于无线传感网的无人机农药精准喷施作业系统，其特征在于，当所述中控端判定所述喷施无人机的实时航行角度与路径角度相等时，中控端将直接控制所述喷施无人机向喷施无人机的位置信息在预设喷施路径在一侧偏移初始调节角度Ca，所述中控端并对调整角度后的实时路径偏移距离Ls’进行判定，直至Ls’≤Lb时，中控端在将所述喷施无人机实时航行角度调整为路径角度，使调整后的喷施无人机实时航行角度Cs’与路径角度Ce相等，完成对喷施无人机的实时航行角度的调整。

5.根据权利要求1所述的基于无线传感网的无人机农药精准喷施作业系统，其特征在于，所述中控端内设置有预设喷施路径，所述预设喷施路径在喷施作业区域内为蛇形排布，中控端将预设喷施路径中蛇形路径间的间距设定为初始间距Kc，当所述中控端对所述喷施无人机的喷施宽度进行调整时，中控端将初始间距调整为Kc’，Kc’=Kc×Wc’/Wc，中控端将根据初始间距Kc’对预设喷施路径中的蛇形路径间的间距进行调整，对预设喷施路径进行调整。

6.根据权利要求1所述的基于无线传感网的无人机农药精准喷施作业系统，其特征在于，所述中控端内设置有最大作业风速Vr，当所述中控端判定喷施作业区域内的实时风速高于标准风速时，中控端将实时风速Vs与最大作业风速Vr进行对比，

当Vs≤Vr时，所述中控端判定喷施作业区域内的实时风速未超出最大作业风速，中控端将对喷施作业区域内的实时风向进行判定，以对所述喷施无人机的喷施宽度进行调整；

当Vs＞Vr时，所述中控端判定喷施作业区域内的实时风速已超出最大作业风速，中控端将控制所述喷施无人机停止喷施作业。

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