CN115237153A - 一种基于无人机的农药喷洒控制方法、装置和系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于无人机的农药喷洒控制方法、装置和系统，方法包括：获取作业区域的区域边缘数据；从区域边缘数据中获取作业区域的区域边缘坐标信息；控制无人机根据区域边缘坐标信息飞行到作业区域，并沿着作业区域的边缘进行飞行，得到作业区域的实际边缘坐标信息；得到目标边缘坐标信息；根据目标边缘坐标信息规划出无人机的飞行路径，其中，所述飞行路径以作业区域的中心坐标为起点，以外螺旋方式向作业区域的边缘方向延伸；控制无人机以等高飞行的方式沿着飞行路径进行飞行喷洒农药。利用螺旋式的飞行路径中进行飞行喷洒农药的时候，不需要进行大角度的方向改变。从而提升了整个农药喷洒的效率。本发明主要用于智慧农业技术领域。
Description
技术领域
本发明涉及智慧农业技术领域，具体是一种基于无人机的农药喷洒控制方法、装置和系统。
背景技术
现有的农药喷洒方案中，有采用无人机进行喷洒的。无人机在对作业区域进行喷洒的时候，一般采用“Z”字型的喷洒策略来对作业区域进行喷洒。但是，这种“Z”字型的喷洒策略，由于需要无人机在靠近作业区域边沿的时候，需要刹车减速，然后再改变运行方向。这样一来，使得无人机无法保持较高的速度进行飞行，降低了整个喷洒的效率。
发明内容
本发明提供一种基于无人机的农药喷洒控制方法、装置和系统，以解决现有技术中所存在的一个或多个技术问题，至少提供一种有益的选择或创造条件。
第一方面，提供一种基于无人机的农药喷洒控制方法，包括：
步骤1、获取作业区域的区域边缘数据；
步骤2、从所述区域边缘数据中获取作业区域的区域边缘坐标信息；
步骤3、控制无人机根据所述区域边缘坐标信息飞行到作业区域，并沿着作业区域的边缘进行飞行，得到作业区域的实际边缘坐标信息；
步骤4、根据所述实际边缘坐标信息和区域边缘坐标信息进行比对修正，得到目标边缘坐标信息；
步骤5、根据所述目标边缘坐标信息规划出无人机的飞行路径，其中，所述飞行路径以作业区域的中心坐标为起点，以外螺旋方式向作业区域的边缘方向延伸；
步骤6、控制无人机飞行至飞行路径的起点，并以等高飞行的方式沿着飞行路径进行飞行喷洒农药，直至无人机将作业区域喷洒农药完毕。
进一步，在步骤1中，获取作业区域的区域边缘数据具体包括：通过访问本地存储模块或者云端服务器，从而获取预先储存的作业区域的区域边缘数据。
进一步，在步骤3中，控制无人机根据所述区域边缘坐标信息飞行到作业区域，并沿着作业区域的边缘进行飞行，得到作业区域的实际边缘坐标信息具体包括：无人机根据所述区域边缘坐标信息飞行到作业区域，并根据区域边缘坐标信息沿着作业区域的边缘进行飞行，在飞行的过程中，记录无人机飞行轨迹和无人机飞行高度，拍摄作业区域的边缘鸟瞰照片，根据所述无人机飞行轨迹、无人机飞行高度和鸟瞰照片确定作业区域的实际边缘坐标信息。
进一步，在步骤4中，根据所述实际边缘坐标信息和区域边缘坐标信息进行比对修正，得到目标边缘坐标信息具体包括：将实际边缘坐标信息和区域边缘坐标信息进行平均运算，得到目标边缘坐标信息。
第二方面，提供一种基于无人机的农药喷洒控制装置，包括：
处理器；
存储器，用于存储计算机可读程序；
当所述计算机可读程序被所述处理器执行时，使得所述处理器实现如上述技术方案任一项所述的基于无人机的农药喷洒控制方法。
第三方面，提供一种基于无人机的农药喷洒控制系统，包括：获取单元、飞行路径规划单元和控制单元；
所述获取单元用于：获取作业区域的区域边缘数据，从所述区域边缘数据中获取作业区域的区域边缘坐标信息；
所述控制单元用于：控制无人机根据所述区域边缘坐标信息飞行到作业区域，并沿着作业区域的边缘进行飞行，得到作业区域的实际边缘坐标信息；
所述飞行路径规划单元用于：根据所述实际边缘坐标信息和区域边缘坐标信息进行比对修正，得到目标边缘坐标信息，根据所述目标边缘坐标信息规划出无人机的飞行路径，其中，所述飞行路径以作业区域的中心坐标为起点，以外螺旋方式向作业区域的边缘方向延伸；
所述控制单元还用于：控制无人机飞行至飞行路径的起点，并以等高飞行的方式沿着飞行路径进行飞行喷洒农药，直至无人机将作业区域喷洒农药完毕。
进一步，在获取单元中，获取作业区域的区域边缘数据具体包括：通过访问本地存储模块或者云端服务器，从而获取预先储存的作业区域的区域边缘数据。
进一步，在控制单元中，控制无人机根据所述区域边缘坐标信息飞行到作业区域，并沿着作业区域的边缘进行飞行，得到作业区域的实际边缘坐标信息具体包括：无人机根据所述区域边缘坐标信息飞行到作业区域，并根据区域边缘坐标信息沿着作业区域的边缘进行飞行，在飞行的过程中，记录无人机飞行轨迹和无人机飞行高度，拍摄作业区域的边缘鸟瞰照片，根据所述无人机飞行轨迹、无人机飞行高度和鸟瞰照片确定作业区域的实际边缘坐标信息。
进一步，在飞行路径规划单元中，根据所述实际边缘坐标信息和区域边缘坐标信息进行比对修正，得到目标边缘坐标信息具体包括：将实际边缘坐标信息和区域边缘坐标信息进行平均运算，得到目标边缘坐标信息。
本发明至少具有以下有益效果：本基于无人机的农药喷洒控制方法通过实际边缘坐标信息和区域边缘坐标信息得到目标边缘坐标信息，利用目标边缘坐标信息进行规划，得到以作业区域的中心坐标为飞行起点，然后以外螺旋方式向作业区域的边缘方向延伸的无人机的飞行路径。利用这种螺旋式的飞行路径中进行飞行喷洒农药的时候，整体可以以较高的速度进行飞行，不需要进行大角度的方向改变。从而提升了整个农药喷洒的效率。另一方面，提供用于执行基于无人机的农药喷洒控制方法的装置和系统，装置和系统的有益效果与基于无人机的农药喷洒控制方法类似，这里就不重复描述了。
附图说明
附图用来提供对本发明技术方案的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明的技术方案，并不构成对本发明技术方案的限制。
图1是基于无人机的农药喷洒控制方法的步骤流程图；
图2是基于无人机的农药喷洒控制系统的系统结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
需要说明的是，虽然在系统示意图中进行了功能模块划分，在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于系统中的模块划分，或流程图中的顺序执行所示出或描述的步骤。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。
第一方面，参考图1，提供一种基于无人机的农药喷洒控制方法，包括：
步骤1、获取作业区域的区域边缘数据。
所述作业区域指的是需要无人机进行喷洒农药的区域，一般作业区域为一定面积区域的农田。作业区域的范围事先已经测绘好了，其中，作业区域的边缘坐标所构成的数据集为区域边缘数据。可以通过区域边缘数据获取到作业区域的边缘的坐标。该坐标可以被无人机所识别，从而使得无人机以设定的高度飞行到该坐标的上方。区域边缘数据可以为事先测量好，并存储起来，当需要区域边缘数据的时候，对存储的区域边缘数据进行调用即可。在一些优选的具体实施例中，可以将区域边缘数据事先存储在本地存储模块或者云端服务器，通过访问本地存储模块或者云端服务器来获取区域边缘数据。
在获取区域边缘数据完毕后，则可以进入步骤2。
步骤2、从所述区域边缘数据中获取作业区域的区域边缘坐标信息。
在得到了区域边缘数据后，为了让无人机可以知道区域边缘数据所代表的作业区域的边缘是在具体什么位置。因此，则需要在区域边缘数据中提取作业区域的区域边缘坐标信息。通过将区域边缘坐标信息传递给无人机，使得无人机知道作业区域的边缘位于什么具体位置。
步骤3、控制无人机根据所述区域边缘坐标信息飞行到作业区域，并沿着作业区域的边缘进行飞行，得到作业区域的实际边缘坐标信息。
区域边缘坐标信息只是事先通过测绘得到的信息，一般农作物生长的时候，农作物的叶子会伸出到作业区域的区域边缘之外的一点点地方，为了使得伸出到这些地方的叶子也能得到农药的喷洒，因此，需要对作业区域的区域边缘进行重新测定和修正。因此，在步骤3中，无人机在沿着作业区域的边缘进行飞行的时候，需要对作业区域的边缘进行重新测绘，得到作业区域的实际边缘坐标信息。在一些优选的具体实施例中，无人机对作业区域的边缘进行重新测绘的具体方式可以为：无人机根据所述区域边缘坐标信息飞行到作业区域，并根据区域边缘坐标信息沿着作业区域的边缘进行飞行，在飞行的过程中，记录无人机飞行轨迹和无人机飞行高度，拍摄作业区域的边缘鸟瞰照片，根据所述无人机飞行轨迹、无人机飞行高度和鸟瞰照片确定作业区域的实际边缘坐标信息。
在得到实际边缘坐标信息后，则可以进入步骤4。
步骤4、根据所述实际边缘坐标信息和区域边缘坐标信息进行比对修正，得到目标边缘坐标信息。
在得到实际边缘坐标信息后，为了避免无人机在对作业区域的边缘进行测绘的时候出现噪音，故需要将实际边缘坐标信息和区域边缘坐标信息进行对比修正，以使得得到的目标边缘坐标信息具有较高的准确度。其中，在一些优选的具体实施例中，对于实际边缘坐标信息和区域边缘坐标信息的比对修正方法采用平均法进行处理。具体为：将实际边缘坐标信息和区域边缘坐标信息进行平均运算，得到目标边缘坐标信息。在得到目标边缘坐标信息后，则可以进入步骤5。
步骤5、根据所述目标边缘坐标信息规划出无人机的飞行路径，其中，所述飞行路径以作业区域的中心坐标为起点，以外螺旋方式向作业区域的边缘方向延伸。
步骤5的作用是根据目标边缘坐标信息规划出无人机的飞行路径，其中，飞行路径的形式为：以作业区域的中心坐标为飞行起点，然后以外螺旋方式向作业区域的边缘方向延伸，从而形成螺旋式的飞行路径。无人机在这种螺旋式的飞行路径中进行飞行喷洒农药的时候，整体可以以较高的速度进行飞行，不需要进行大角度的方向改变。从而提升了整个农药喷洒的效率。
在规划好无人机的飞行路径后，就可以进入步骤6了。
步骤6、控制无人机飞行至飞行路径的起点，并以等高飞行的方式沿着飞行路径进行飞行喷洒农药，直至无人机将作业区域喷洒农药完毕。
本基于无人机的农药喷洒控制方法通过实际边缘坐标信息和区域边缘坐标信息得到目标边缘坐标信息，利用目标边缘坐标信息进行规划，得到以作业区域的中心坐标为飞行起点，然后以外螺旋方式向作业区域的边缘方向延伸的无人机的飞行路径。利用这种螺旋式的飞行路径中进行飞行喷洒农药的时候，整体可以以较高的速度进行飞行，不需要进行大角度的方向改变。从而提升了整个农药喷洒的效率。
第二方面，提供一种基于无人机的农药喷洒控制装置，包括：处理器和存储器。其中，存储器用于存储计算机可读程序。当所述计算机可读程序被所述处理器执行时，使得所述处理器实现如上述具体实施方式中任一项所述的基于无人机的农药喷洒控制方法。
本领域普通技术人员可以理解，上文中所公开方法中的全部或某些步骤、系统可以被实施为软件、固件、硬件及其适当的组合。某些物理组件或所有物理组件可以被实施为由处理器，如中央处理器、数字信号处理器或微处理器执行的软件，或者被实施为硬件，或者被实施为集成电路，如专用集成电路。这样的软件可以分布在计算机可读介质上，计算机可读介质可以包括计算机存储介质（或非暂时性介质）和通信介质（或暂时性介质）。如本领域普通技术人员公知的，术语计算机存储介质包括在用于存储信息（诸如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其他数据）的任何方法或技术中实施的易失性和非易失性、可移除和不可移除介质。计算机存储介质包括但不限于RAM、ROM、EEPROM、闪存或其他存储器技术、CD-ROM、数字多功能盘（DVD）或其他光盘存储、磁盒、磁带、磁盘存储或其他磁存储设备、或者可以用于存储期望的信息并且可以被计算机访问的任何其他的介质。此外，本领域普通技术人员公知的是，通信介质通常包含计算机可读指令、数据结构、程序模块或者诸如载波或其他传输机制之类的调制数据信号中的其他数据，并且可包括任何信息递送介质。
参考图2，第三方面，提供一种基于无人机的农药喷洒控制系统，包括：获取单元、飞行路径规划单元和控制单元。
所述获取单元用于：获取作业区域的区域边缘数据，从所述区域边缘数据中获取作业区域的区域边缘坐标信息。
所述控制单元用于：控制无人机根据所述区域边缘坐标信息飞行到作业区域，并沿着作业区域的边缘进行飞行，得到作业区域的实际边缘坐标信息。
所述飞行路径规划单元用于：根据所述实际边缘坐标信息和区域边缘坐标信息进行比对修正，得到目标边缘坐标信息，根据所述目标边缘坐标信息规划出无人机的飞行路径，其中，所述飞行路径以作业区域的中心坐标为起点，以外螺旋方式向作业区域的边缘方向延伸。
所述控制单元还用于：控制无人机飞行至飞行路径的起点，并以等高飞行的方式沿着飞行路径进行飞行喷洒农药，直至无人机将作业区域喷洒农药完毕。
在一些优选的具体实施例中，在获取单元中，获取作业区域的区域边缘数据具体包括：通过访问本地存储模块或者云端服务器，从而获取预先储存的作业区域的区域边缘数据。
在一些优选的具体实施例中，在控制单元中，控制无人机根据所述区域边缘坐标信息飞行到作业区域，并沿着作业区域的边缘进行飞行，得到作业区域的实际边缘坐标信息具体包括：无人机根据所述区域边缘坐标信息飞行到作业区域，并根据区域边缘坐标信息沿着作业区域的边缘进行飞行，在飞行的过程中，记录无人机飞行轨迹和无人机飞行高度，拍摄作业区域的边缘鸟瞰照片，根据所述无人机飞行轨迹、无人机飞行高度和鸟瞰照片确定作业区域的实际边缘坐标信息。
在一些优选的具体实施例中，在飞行路径规划单元中，根据所述实际边缘坐标信息和区域边缘坐标信息进行比对修正，得到目标边缘坐标信息具体包括：将实际边缘坐标信息和区域边缘坐标信息进行平均运算，得到目标边缘坐标信息。
以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明并不局限于上述实施方式，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可作出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本发明权利要求所限定的范围内。
Claims (9)
1.一种基于无人机的农药喷洒控制方法，其特征在于，包括：
步骤1、获取作业区域的区域边缘数据；
步骤2、从所述区域边缘数据中获取作业区域的区域边缘坐标信息；
步骤3、控制无人机根据所述区域边缘坐标信息飞行到作业区域，并沿着作业区域的边缘进行飞行，得到作业区域的实际边缘坐标信息；
步骤4、根据所述实际边缘坐标信息和区域边缘坐标信息进行比对修正，得到目标边缘坐标信息；
步骤5、根据所述目标边缘坐标信息规划出无人机的飞行路径，其中，所述飞行路径以作业区域的中心坐标为起点，以外螺旋方式向作业区域的边缘方向延伸；
步骤6、控制无人机飞行至飞行路径的起点，并以等高飞行的方式沿着飞行路径进行飞行喷洒农药，直至无人机将作业区域喷洒农药完毕。
2.根据权利要求1所述的一种基于无人机的农药喷洒控制方法，其特征在于，在步骤1中，获取作业区域的区域边缘数据具体包括：通过访问本地存储模块或者云端服务器，从而获取预先储存的作业区域的区域边缘数据。
3.根据权利要求1所述的一种基于无人机的农药喷洒控制方法，其特征在于，在步骤3中，控制无人机根据所述区域边缘坐标信息飞行到作业区域，并沿着作业区域的边缘进行飞行，得到作业区域的实际边缘坐标信息具体包括：无人机根据所述区域边缘坐标信息飞行到作业区域，并根据区域边缘坐标信息沿着作业区域的边缘进行飞行，在飞行的过程中，记录无人机飞行轨迹和无人机飞行高度，拍摄作业区域的边缘鸟瞰照片，根据所述无人机飞行轨迹、无人机飞行高度和鸟瞰照片确定作业区域的实际边缘坐标信息。
4.根据权利要求1所述的一种基于无人机的农药喷洒控制方法，其特征在于，在步骤4中，根据所述实际边缘坐标信息和区域边缘坐标信息进行比对修正，得到目标边缘坐标信息具体包括：将实际边缘坐标信息和区域边缘坐标信息进行平均运算，得到目标边缘坐标信息。
5.一种基于无人机的农药喷洒控制装置，其特征在于，包括：
处理器；
存储器，用于存储计算机可读程序；
当所述计算机可读程序被所述处理器执行时，使得所述处理器实现如权利要求1-4任一项所述的基于无人机的农药喷洒控制方法。
6.一种基于无人机的农药喷洒控制系统，其特征在于，包括：获取单元、飞行路径规划单元和控制单元；
所述获取单元用于：获取作业区域的区域边缘数据，从所述区域边缘数据中获取作业区域的区域边缘坐标信息；
所述控制单元用于：控制无人机根据所述区域边缘坐标信息飞行到作业区域，并沿着作业区域的边缘进行飞行，得到作业区域的实际边缘坐标信息；
所述飞行路径规划单元用于：根据所述实际边缘坐标信息和区域边缘坐标信息进行比对修正，得到目标边缘坐标信息，根据所述目标边缘坐标信息规划出无人机的飞行路径，其中，所述飞行路径以作业区域的中心坐标为起点，以外螺旋方式向作业区域的边缘方向延伸；
所述控制单元还用于：控制无人机飞行至飞行路径的起点，并以等高飞行的方式沿着飞行路径进行飞行喷洒农药，直至无人机将作业区域喷洒农药完毕。
7.根据权利要求6所述的一种基于无人机的农药喷洒控制系统，其特征在于，在获取单元中，获取作业区域的区域边缘数据具体包括：通过访问本地存储模块或者云端服务器，从而获取预先储存的作业区域的区域边缘数据。
8.根据权利要求6所述的一种基于无人机的农药喷洒控制系统，其特征在于，在控制单元中，控制无人机根据所述区域边缘坐标信息飞行到作业区域，并沿着作业区域的边缘进行飞行，得到作业区域的实际边缘坐标信息具体包括：无人机根据所述区域边缘坐标信息飞行到作业区域，并根据区域边缘坐标信息沿着作业区域的边缘进行飞行，在飞行的过程中，记录无人机飞行轨迹和无人机飞行高度，拍摄作业区域的边缘鸟瞰照片，根据所述无人机飞行轨迹、无人机飞行高度和鸟瞰照片确定作业区域的实际边缘坐标信息。
9.根据权利要求6所述的一种基于无人机的农药喷洒控制系统，其特征在于，在飞行路径规划单元中，根据所述实际边缘坐标信息和区域边缘坐标信息进行比对修正，得到目标边缘坐标信息具体包括：将实际边缘坐标信息和区域边缘坐标信息进行平均运算，得到目标边缘坐标信息。
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