CN116806792A - 一种可调节喷幅的无人机变量喷施系统及方法 - Google Patents

一种可调节喷幅的无人机变量喷施系统及方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种可调节喷幅的无人机变量喷施系统及方法，该系统包括无人机、喷施执行机构、喷施控制模块；所述喷施控制模块包括机载控制模块和远程控制模块；所述机载控制模块包括信息收集器和机载处理器；通过信息收集模块获取的作物的农业信息数据，并处理得到病虫害分布图，通过病虫害分布图计算理论推荐网格尺寸，通过理论推荐网格尺寸得到理想网格处方图，并将病虫害分布图和理想网格处方图发送至远程控制模块上；根据病虫害分布图和理想网格处方图确定变化网格处方图并发回至机载控制模块上，生成时间信号、位移信号和处方值并传输给喷施执行机构。本发明能够调整喷幅的大小，适应不同尺度田地和网格尺寸划分喷施，适应更多复杂情形。

Description

一种可调节喷幅的无人机变量喷施系统及方法
技术领域
本发明涉及无人机变量喷施装置及方法，具体涉及一种可调节喷幅的无人机变量喷施系统及方法。
背景技术
现有变量喷施均根据农业信息和图像和确定网格尺寸划分的处方图进行变量喷施，无论在改变喷施变量还是变量喷施系统搭建和变量喷施信息处理均有很好的研究与成果，然而在网格尺寸划分方面网格尺寸选取考虑较少且较为单一，同时对于典型热区作物冠层体积和孔隙分布对精准喷施影响考虑较少，难以根据作物冠层的相关信息来调整喷幅的大小，可能会造成部分区域喷施过量或造成部分区域喷施不到位的现象，难以用于变化复杂的场合。
发明内容
本发明的目的在于克服上述存在的问题，提供一种可调节喷幅的无人机变量喷施系统及方法，该无人机变量喷施系统及方法根据实施检测得到的作物的相关信息来调整喷幅的大小，能够适应不同尺度田地和网格尺寸划分喷施，同时可对同一喷施田地的变化网格进行喷施，可适应更多复杂情形。
本发明的目的通过以下技术方案实现：
一种可调节喷幅的无人机变量喷施系统，包括无人机以及设置在无人机上的喷施执行机构、喷施控制模块；
所述喷施执行机构包括至少两组喷施组件以及用于调节喷施组件之间的横向距离的横向驱动机构；
所述喷施控制模块包括机载控制模块和远程控制模块；所述机载控制模块通过无线网络与远程控制模块连接，该机载控制模块包括信息收集器和机载处理器；所述信息收集器包括用于获取作物图像信息的视觉传感器；
所述机载处理器用于针对信息收集模块获取的信息用预先建立好的模型得到病虫害分布图，根据空间统计学算法通过病虫害分布图计算理论推荐网格尺寸，通过理论推荐网格尺寸得到理想网格处方图，并将病虫害分布图和理想网格处方图发送至远程控制模块上；当机载处理器收到变化网格处方图后，根据变化网格处方图生成时间信号、位移信号和处方值并传输给喷施执行机构；
所述远程控制模块用于供工作人员根据病虫害分布图和理想网格处方图确定变化网格处方图，并将变化网格处方图发回至机载控制模块的机载处理器上。
本发明的一个优选方案，其中，所述信息收集模块还包括用于获取作物的地理信息的GNSS/INS定位模块和用于获取作物的三维点云信息的三维激光雷达；结合视觉传感器获得的图像信息和三维激光雷达获得的三维点云信息，得到作物的冠层体积和孔隙分布。
本发明的一个优选方案，其中，所述机载控制模块或远程控制模块上设有存储器，所述存储器用于存储信息收集器所获取的数据、理想网格处方图、变化网格处方图、流量传感器的数据和位移传感器的数据。这样，一方面可以用于喷施后多尺度和多角度评价，另一方面若计算机内搭载有优化喷施算法，可用于优化下一次喷施。
本发明的一个优选方案，其中，所述喷施组件包括喷管和喷头，所述喷头固定连接在喷管上；所述喷管与药箱连通，该喷管固定连接在所述横向驱动机构的驱动端上。
进一步，所述喷施组件还包括用于控制喷头的喷量的电磁阀门，该电磁阀门设置在喷管上；所述电磁阀门与所述机载处理器电连接。这样，电磁阀门受机载处理器控制，电磁阀门的调节范围不宜过大，喷幅会受喷施压力影响，但同时喷施压力在一定范围内改变不会改变喷头的喷幅。
进一步，所述喷施组件还包括用于监测喷头的喷量的流量传感器，该流量传感器设置在喷管上；所述流量传感器与所述机载处理器电连接。这样，通过流量传感器监测流量并将数据传送给机载处理器记录，也可反馈调节电磁阀门调整喷量。
本发明的一个优选方案，其中，所述横向驱动机构设置在安装架上，该横向驱动机构包括横向移动架、横向驱动电机和横向传动组件；所述横向传动组件包括丝杆和丝杆螺母；所述丝杆螺母与所述横向移动架固定连接；
所述喷施组件设置在所述横向移动架上。
进一步，所述安装架上设有横向设置的导向槽；所述横向移动架上设有与所述导向槽配合的导向部。
进一步，所述横向移动架设有两个；所述横向驱动机构和喷施组件均设有两组；两组喷施组件分别设置在两个横向移动架上；
每组喷施组件包括至少两个喷施组件，同一组的喷施组件设置在同一个横向移动架上。
进一步，所述横向驱动机构还包括用于检测喷施组件移动的距离的位移传感器，该位移传感器与所述机载处理器电连接。
进一步，所述横向移动架包括固定移动件和移动摆动件，所述固定移动件与所述横向驱动机构的驱动端连接；所述移动摆动件转动连接在固定移动件的下端；
所述喷施执行机构还包括用于驱动喷组件进行摆动的摆动驱动机构，该摆动驱动机构包括摆动驱动电机，该摆动驱动电机的壳体固定在固定移动件上，该摆动驱动电机的输出轴与所述移动摆动件固定连接；所述摆动驱动电机的输出轴与所述移动摆动件的转动中心重合。通过上述结构，可驱动喷施组件进行摆动，从而改变喷头喷施角度，可实现从树木侧面定点喷施。
一种可调节喷幅的无人机变量喷施方法，包括以下步骤：
通过无人机搭载信息收集器对作业区域的作物进行数据采集；采集到的数据包括病虫害分布情况；
通过机载处理器对采集到的数据进行处理，获得病虫害分布图；结合空间统计学算法，根据病虫害分布图计算理论推荐网格，再由理论推荐网格生成理想网格处方图；将病虫害分布图和理想网格处方图发送至远程控制模块中；
通过工作人员结合病虫害分布图和理想网格处方图在远程控制模块上确定变化网格处方图，并将变化网格处方图发送至机载控制模块的机载处理器上；
通过机载处理器根据变化网格处方图得到每个网格的喷幅和喷施量，并生成对应的工作指令发送至喷施执行机构上；
在喷施作业时，无人机沿着设定的路径进行航行，同时执行对应的工作指令，通过横向驱动机构实时调节喷施组件的喷幅，适配不同网格的幅度；通过喷施组件调节自身的喷头的喷量，对不同的网格实施差别喷施，直至完成全部喷施作业。
本发明的一个优选方案，其中，所述采集到的数据还包括作物的冠层体积和孔隙分布信息。
进一步，所述冠层体积通过以下方法获得：
通过信息收集器获取可见光影像，对可见光影像处理获得正射影像，并生成密集点云；将点云数据进行去噪，并进行地面点分类；
通过地面点生成数字高程模型和数字表面模型，通过公式CHM＝DSM-DEM计算输出冠层高度模型的像素总面积，该像素总面积为对应作物的冠层面积，将冠层面积代入以下公式中求得作物的冠层体积：
其中，V为作物冠层体积；Hi为像素CHM中像素高度强度值；GSD为地面采样距离，即CHM分辨率0.05m。
本发明的一个优选方案，其中，在喷施幅度不变的情形下，仅考虑孔隙分布，不考虑冠层体积，单个喷嘴的孔隙补偿喷量为：
q1＝-αρq；
其中，单个喷嘴的孔隙补偿喷量为q1，α为孔隙补偿系数，取值范围为0＜α＜1；理想网格处方图的单个喷嘴的喷量为q，网格的内孔隙度为ρ。
本发明的一个优选方案，其中，在喷施幅度不变的情形下，仅考虑冠层体积，不考虑孔隙分布，单个喷嘴的冠层体积补偿喷量为：
其中，单个喷嘴的冠层体积补偿喷量为q2，β为冠层体积补偿系数，取值范围为0＜β＜1；理想网格处方图的单个喷嘴的喷量为q，V是网格内冠层体积，Vavg是所有网格冠层体积的平均值。
本发明的一个优选方案，其中，单个喷头的喷量通过以下公式模型计算得到：
原定喷幅为L，变化后喷幅为L′；理想网格处方图的单个喷头的喷量为q，变化网格处方图的单个喷头的喷量为qres；理想网格处方图的孔隙补偿喷量为q1，变化网格处方图的孔隙补偿喷量为q′1；理想网格处方图的体积补偿喷量为q2，变化网格处方图的冠层体积补偿喷量为q′2；理想网格处方图的孔隙度为ρ，变化网格处方图的孔隙度为ρ′；理想网格处方图的冠层体积为V，变化网格处方图的冠层体积为V′，Vavg是所有冠层体积的平均值或人为设定的参考值；α为孔隙补偿系数，取值范围为0＜α＜1；β为冠层体积补偿系数，取值范围为0＜β＜1；α和β均根据喷施效果优化调整。
本发明与现有技术相比具有以下有益效果：
本发明根据实施检测得到的作物的病虫害分布图来调整喷幅和喷量的大小，能够适应不同尺度田地和网格尺寸划分喷施，同时可对同一喷施田地的变化网格进行喷施，可适应更多复杂情形。
附图说明
图1为本发明的喷施执行机构的立体结构示意图。
图2为本发明的喷施执行机构的侧视图。
图3为本发明的可调节喷幅的无人机变量喷施系统的工作流程图。
图4为数字表面模型(Digital Surface Model,DSM)、数字高程模型(DigitalElevation Model,DEM)、冠层高度模型(Canopy Height Model,CHM)图像。
图5为本发明的无人机获取的冠层体积与地面激光雷达获取的冠层体积的关系图。
图6为本发明的可调节喷幅的无人机变量喷施方法的理想网格尺寸处方图和飞行路径的示意图。
图7为本发明的可调节喷幅的无人机变量喷施方法的变化网格尺寸处方图和飞行路径的示意图。
具体实施方式
为了使本领域的技术人员很好地理解本发明的技术方案，下面结合实施例和附图对本发明作进一步描述，但本发明的实施方式不仅限于此。
本实施例的可调节喷幅的无人机变量喷施系统，包括无人机(图中未显示)以及设置在无人机上的喷施执行机构、喷施控制模块；所述喷施执行机构包括至少两组喷施组件以及用于调节喷施组件之间的横向距离的横向驱动机构。
所述喷施控制模块包括机载控制模块和远程控制模块；所述机载控制模块通过无线网络与远程控制模块连接，该机载控制模块包括信息收集器和机载处理器；所述信息收集器包括用于作物的获取地理信息的GNSS/INS定位模块、用于获取作物图像信息的视觉传感器和用于获取作物的三维点云信息的三维激光雷达；所述机载处理器用于针对信息收集模块获取的信息用预先建立好的模型得到病虫害分布图，根据空间统计学算法通过病虫害分布图计算理论推荐网格尺寸，通过理论推荐网格尺寸得到理想网格处方图，并将病虫害分布图和理想网格处方图发送至远程控制模块上；当机载处理器收到变化网格处方图后，根据变化网格处方图生成时间信号、位移信号和处方值并传输给喷施执行机构，所述处方值是指处方图对应的每个网格的喷量。
所述远程控制模块用于供工作人员根据病虫害分布图和理想网格处方图确定变化网格处方图，并将变化网格处方图发回至机载控制模块的机载处理器上。具体地，所述远程控制模块可以采用平板电脑等移动设备。
所述机载控制模块或远程控制模块上设有存储器，所述存储器用于存储信息收集器所获取的数据、理想网格处方图、变化网格处方图、流量传感器的数据和位移传感器的数据。这样，一方面可以用于喷施后多尺度和多角度评价，另一方面若计算机内搭载有优化喷施算法，可用于优化下一次喷施。
参见图1-2，所述喷施组件包括喷管1和喷头2，所述喷头2固定连接在喷管1上；所述喷管1与药箱(图中未显示)连通，该喷管1固定连接在所述横向驱动机构的驱动端上。
参见图1-2，所述喷施组件还包括用于控制喷头2的喷量的电磁阀门3，该电磁阀门3设置在喷管1上；所述电磁阀门3与所述机载处理器电连接。这样，电磁阀门3受机载处理器控制，电磁阀门3的调节范围不宜过大，喷幅会受喷施压力影响，但同时喷施压力在一定范围内改变不会改变喷头2的喷幅。
参见图1-2，所述喷施组件还包括用于监测喷头2的喷量的流量传感器4，该流量传感器4设置在喷管1上；所述流量传感器4与所述机载处理器电连接。这样，通过流量传感器4监测流量并将数据传送给机载处理器记录，也可反馈调节电磁阀门3调整喷量。
参见图1-2，所述横向驱动机构设置在安装架5上，该横向驱动机构包括横向移动架、横向驱动电机6和横向传动组件；所述横向传动组件包括丝杆7和丝杆螺母8；所述丝杆螺母8与所述横向移动架固定连接；所述喷施组件设置在所述横向移动架上。
进一步，所述安装架5上设有横向设置的导向槽；所述横向移动架上设有与所述导向槽配合的导向部。
进一步，所述横向移动架设有两个；所述横向驱动机构和喷施组件均设有两组；两组喷施组件分别设置在两个横向移动架上；每组喷施组件包括三个喷施组件，同一组的喷施组件设置在同一个横向移动架上。
参见图1-2，所述横向驱动机构还包括用于检测喷施组件移动的距离的位移传感器9，该位移传感器9与所述机载处理器电连接。通过位移传感器9和流量传感器4不仅可以用于反馈调节以达到更精准的喷施，同时可以记录真实喷施数据，便于后续评价和优化。
参见图1-2，所述横向移动架包括固定移动件10和移动摆动件11，所述固定移动件10与所述横向驱动机构的驱动端连接；所述移动摆动件11转动连接在固定移动件10的下端；所述喷施执行机构还包括用于驱动喷组件进行摆动的摆动驱动机构，该摆动驱动机构包括摆动驱动电机12，该摆动驱动电机12的壳体固定在固定移动件10上，该摆动驱动电机12的输出轴与所述移动摆动件11固定连接；所述摆动驱动电机12的输出轴与所述移动摆动件11的转动中心重合。通过上述结构，可驱动喷施组件进行摆动，从而改变喷头2喷施角度，可实现从树木侧面定点喷施。
参见图3-7，本实施例的可调节喷幅的无人机变量喷施方法，包括以下步骤：
步骤一、通过无人机搭载信息收集器对作业区域的作物进行农业信息数据采集；采集到的农业信息数据包括病虫害分布情况、作物的冠层体积和孔隙分布信息。
步骤二、通过机载处理器对病虫害分布情况进行处理，获得病虫害分布图；结合视觉传感器获得的图像信息和三维激光雷达获得的三维点云信息，得到作物的冠层体积和孔隙分布。
进一步，所述冠层体积通过以下方法获得：
(1)通过视觉传感器获取可见光影像，对可见光影像处理获得正射影像，并生成密集点云。
(2)将点云数据进行去噪，并进行地面点分类，通过地面点生成数字高程模型(Digital ElevationModel,DEM)和数字表面模型(Digital Surface Model,DSM)，通过以下公式计算输出冠层高度模型(Canopy Height Model,CHM)，CHM分辨率为0.05m，CHM中包含的高度信息不受背景颜色，阴影或感染植物的干扰。图4从左到右为DSM、DEM、CHM图像。
CHM＝DSM-DEM；
(3)通过分离单棵树的像素强度以提取冠层信息。通过选择ROI选择所需的目标树，提取感兴趣区域(Region Of Interest,ROI)中最大强度像素视为特定树的高度，提取ROI的像素总面积视为特定树的冠层面积。
(4)将单个ROI的所有像素高度乘以地面采样距离求和,计算ROI内所有像素的总强度高度，以测量树冠体积。目标树木的冠层体积是通过将所有像素强度的总高度乘以地面采样距离(Ground Sample Distance,GSD)的平方ground sample distance(GSD)面积求和来计算的。计算公式为：
其中，V为作物冠层体积；Hi为像素CHM中像素高度强度值；GSD为地面采样距离，即CHM分辨率0.05m。
步骤三、结合空间统计学算法，根据病虫害分布图计算理论推荐网格，再由理论推荐网格生成理想网格处方图；将病虫害分布图和理想网格处方图发送至远程控制模块中；
步骤四、通过工作人员结合病虫害分布图和理想网格处方图在远程控制模块上确定变化网格处方图，并将变化网格处方图发送至机载控制模块的机载处理器上。
农业信息包括作物冠层体积、孔隙分布和病虫害信息分布，病虫害信息直接影响决策喷量变化，冠层体积和孔隙分布影响决策喷量补偿变化。
固定网格尺寸对大部分的农业信息进行了较好的划分，网格单元内差异较小，网格单元之间差异较大。但仍存在部分格子划分后生成处方图会丢失一些农业信息，从而导致部分区域喷施处方与其农业信息所需喷施量不匹配的情况。
参见图7，为图6最左下角3ax3b的变化网格图。根据算法计算的理论推荐网格尺寸会存在一些问题，固定的网格尺寸和栅格聚合方式针对整片作物田地会追求整体的综合喷施，但细化到每一个网格，可能会存在单个网格部分区域喷施等级不匹配的问题，例如在固定网格尺寸划分后，某个网格被定为喷施等级M，而根据这个网格与其他网格接近区域的农业信息数据判断应该采用喷施等级N，此时如按固定网格尺寸划分的处方图进行喷施，会产生喷施效果不好或浪费农药情况。如果M<N，则该区域会由于喷施农药不足而导致喷施效果不好，而如果M>N，则喷量超过原定喷量等级会产生浪费农药。浪费农药只是对于单个网格而言，而对于整片作物田地农药变量喷量影响可能不大，基本可以忽略。但对于喷量不够导致喷施效果不好可能无法有效针对病虫害从而导致作物减产等不良影响，因此针对M<N的情况应予以处理，同时为了保持原理想网格处方图喷施路径，可在合适时间节点适当改变喷施幅度和喷量。如图7对于固定网格尺寸做调整，分两种情况，第一种是与无人机飞行方向垂直网格尺寸发生变化，此时需要在无人机飞行至节点1时增大喷幅，在无人机飞行至节点2时恢复原定喷幅，在无人机飞行至节点3时减小喷幅，在无人机飞行至节点4时恢复原定喷幅。第二种情况是与无人机飞行方向平行的网格尺寸发生变化，此时需要改变喷施等级变化时刻，原定在t1时刻改变喷量，现调整值t2时刻(图示情形t2＞t1)。
步骤五、通过机载处理器根据变化网格处方图得到每个网格的喷幅和喷施量，并生成对应的工作指令发送至喷施执行机构上。
步骤六、在喷施作业时，无人机沿着设定的路径进行航行，同时执行对应的工作指令，通过横向驱动机构实时调节喷施组件的喷幅，适配不同网格的幅度；通过喷施组件调节自身的喷头2的喷量，对不同的网格实施差别喷施，直至完成全部喷施作业。
进一步，在喷施幅度不变的情形下，仅考虑孔隙分布，不考虑冠层体积，单个喷嘴的孔隙补偿喷量为：
q1＝-αρq；
其中，单个喷嘴的孔隙补偿喷量为q1，α为孔隙补偿系数，取值范围为0＜α＜1；理想网格处方图的单个喷嘴的喷量为q，网格的内孔隙度为ρ。
进一步，在喷施幅度不变的情形下，仅考虑冠层体积，不考虑孔隙分布，单个喷嘴的冠层体积补偿喷量为：
其中，单个喷嘴的冠层体积补偿喷量为q2，β为冠层体积补偿系数，取值范围为0＜β＜1；理想网格处方图的单个喷嘴的喷量为q，V是网格内冠层体积，Vavg是所有网格冠层体积的平均值。
进一步，单个喷头2的喷量通过以下公式模型计算得到：
原定喷幅为L，变化后喷幅为L′；理想网格处方图的单个喷头2的喷量为q，变化网格处方图的单个喷头2的喷量为qres；理想网格处方图的孔隙补偿喷量为q1，变化网格处方图的孔隙补偿喷量为q′1；理想网格处方图的体积补偿喷量为q2，变化网格处方图的冠层体积补偿喷量为q′2；理想网格处方图的孔隙度为ρ，变化网格处方图的孔隙度为ρ′；理想网格处方图的冠层体积为V，变化网格处方图的冠层体积为V′，Vavg是所有冠层体积的平均值或人为设定的参考值；α为孔隙补偿系数，取值范围为0＜α＜1；β为冠层体积补偿系数，取值范围为0＜β＜1；α和β均根据喷施效果优化调整。
上述为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述内容的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所做的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种可调节喷幅的无人机变量喷施系统，其特征在于，包括无人机以及设置在无人机上的喷施执行机构、喷施控制模块；
所述喷施执行机构包括至少两组喷施组件以及用于调节喷施组件之间的横向距离的横向驱动机构；
所述喷施控制模块包括机载控制模块和远程控制模块；所述机载控制模块通过无线网络与远程控制模块连接，该机载控制模块包括信息收集器和机载处理器；所述信息收集器包括用于获取作物图像信息的视觉传感器、用于获取作物的地理信息的GNSS/INS定位模块和用于获取作物的三维点云信息的三维激光雷达；
所述机载处理器用于针对信息收集模块获取的农业信息数据用预先建立好的模型得到病虫害分布图，该农业信息数据包括病虫害分布情况；根据空间统计学算法通过病虫害分布图计算理论推荐网格尺寸，通过理论推荐网格尺寸得到理想网格处方图，并将病虫害分布图和理想网格处方图发送至远程控制模块上；当机载处理器收到变化网格处方图后，根据变化网格处方图生成时间信号、位移信号和处方值并传输给喷施执行机构；
所述远程控制模块用于供工作人员根据病虫害分布图和理想网格处方图确定变化网格处方图，并将变化网格处方图发回至机载控制模块的机载处理器上。
2.根据权利要求1所述的可调节喷幅的无人机变量喷施系统，其特征在于，所述机载控制模块或远程控制模块上设有存储器，所述存储器用于存储信息收集器所获取的数据、理想网格处方图、变化网格处方图、流量传感器的数据和位移传感器的数据。
3.根据权利要求1所述的可调节喷幅的无人机变量喷施系统，其特征在于，所述喷施组件包括喷管和喷头，所述喷头固定连接在喷管上；所述喷管与药箱连通，该喷管固定连接在所述横向驱动机构的驱动端上；
所述喷施组件还包括用于控制喷头的喷量的电磁阀门和用于监测喷头的喷量的流量传感器，所述电磁阀门和流量传感器均设置在喷管上；所述电磁阀门和流量传感器均与所述机载处理器电连接。
4.根据权利要求1所述的可调节喷幅的无人机变量喷施系统，其特征在于，所述横向驱动机构设置在安装架上，该横向驱动机构包括横向移动架、横向驱动电机和横向传动组件；所述横向传动组件包括丝杆和丝杆螺母；所述丝杆螺母与所述横向移动架固定连接；
所述喷施组件设置在所述横向移动架上；
所述横向驱动机构还包括用于检测喷施组件移动的距离的位移传感器，该位移传感器与所述机载处理器电连接；
所述横向移动架设有两个；所述横向驱动机构和喷施组件均设有两组；两组喷施组件分别设置在两个横向移动架上；每组喷施组件包括至少两个喷施组件，同一组的喷施组件设置在同一个横向移动架上。
5.根据权利要求4所述的可调节喷幅的无人机变量喷施系统，其特征在于，所述横向移动架包括固定移动件和移动摆动件，所述固定移动件与所述横向驱动机构的驱动端连接；所述移动摆动件转动连接在固定移动件的下端；
所述喷施执行机构还包括用于驱动喷组件进行摆动的摆动驱动机构，该摆动驱动机构包括摆动驱动电机，该摆动驱动电机的壳体固定在固定移动件上，该摆动驱动电机的输出轴与所述移动摆动件固定连接；所述摆动驱动电机的输出轴与所述移动摆动件的转动中心重合。
6.一种应用于权利要求1-5任一项所述的可调节喷幅的无人机变量喷施系统的无人机变量喷施方法，其特征在于，包括以下步骤：
通过无人机搭载信息收集器对作业区域的作物的进行农业信息数据采集；采集到的农业信息数据包括病虫害分布情况、作物的冠层体积和孔隙分布信息；
通过机载处理器对病虫害分布情况进行处理，获得病虫害分布图；结合视觉传感器获得的图像信息和三维激光雷达获得的三维点云信息，得到作物的冠层体积和孔隙分布情况；
结合空间统计学算法，根据病虫害分布图计算理论推荐网格，再由理论推荐网格生成理想网格处方图；将病虫害分布图和理想网格处方图发送至远程控制模块中；
通过工作人员结合病虫害分布图和理想网格处方图在远程控制模块上确定变化网格处方图，并将变化网格处方图发送至机载控制模块的机载处理器上；
通过机载处理器根据变化网格处方图得到每个网格的喷幅和喷施量，并生成对应的工作指令发送至喷施执行机构上；
在喷施作业时，无人机沿着设定的路径进行航行，同时执行对应的工作指令，通过横向驱动机构实时调节喷施组件的喷幅，适配不同网格的幅度；通过喷施组件调节自身的喷头的喷量，对不同的网格实施差别喷施，直至完成全部喷施作业。
7.根据权利要求6所述的无人机变量喷施方法，其特征在于，所述冠层体积通过以下方法获得：
通过信息收集器获取可见光影像，对可见光影像处理获得正射影像，并生成密集点云；将点云数据进行去噪，并进行地面点分类；
通过地面点生成数字高程模型和数字表面模型，通过公式CHM＝DSM-DEM计算输出冠层高度模型的像素总面积，该像素总面积为对应作物的冠层面积，将冠层面积代入以下公式中求得作物的冠层体积：
其中，V为作物冠层体积；Hi为像素CHM中像素高度强度值；GSD为地面采样距离，即CHM分辨率0.05m。
8.根据权利要求6所述的无人机变量喷施方法，其特征在于，在喷施幅度不变的情形下，仅考虑孔隙分布，不考虑冠层体积，单个喷嘴的孔隙补偿喷量为：
q1＝-αpq；
其中，单个喷嘴的孔隙补偿喷量为q1，α为孔隙补偿系数，取值范围为0＜α＜1；理想网格处方图的单个喷嘴的喷量为q，网格的内孔隙度为ρ。
9.根据权利要求6所述的无人机变量喷施方法，其特征在于，在喷施幅度不变的情形下，仅考虑冠层体积，不考虑孔隙分布，单个喷嘴的冠层体积补偿喷量为：
其中，单个喷嘴的冠层体积补偿喷量为q2，β为冠层体积补偿系数，取值范围为0＜β＜1；理想网格处方图的单个喷嘴的喷量为q，V是网格内冠层体积，Vavg是所有网格冠层体积的平均值。
10.根据权利要求6所述的无人机变量喷施方法，其特征在于，单个喷头的喷量通过以下公式模型计算得到：
原定喷幅为L，变化后喷幅为L′；理想网格处方图的单个喷头的喷量为q，变化网格处方图的单个喷头的喷量为qres；理想网格处方图的孔隙补偿喷量为q1，变化网格处方图的孔隙补偿喷量为q′1；理想网格处方图的体积补偿喷量为q2，变化网格处方图的冠层体积补偿喷量为q′2；理想网格处方图的孔隙度为ρ，变化网格处方图的孔隙度为ρ′；理想网格处方图的冠层体积为V，变化网格处方图的冠层体积为V′，Vavg是所有冠层体积的平均值或人为设定的参考值；α为孔隙补偿系数，取值范围为0＜α＜1；β为冠层体积补偿系数，取值范围为0＜β＜1；α和β均根据喷施效果优化调整。
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