TWI875830B - 飛行載具 - Google Patents

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TWI875830B TW109134689A TW109134689A TWI875830B TW I875830 B TWI875830 B TW I875830B TW 109134689 A TW109134689 A TW 109134689A TW 109134689 A TW109134689 A TW 109134689A TW I875830 B TWI875830 B TW I875830B
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馬爾科姆 法爾斯
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德商拜耳廠股份有限公司
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Abstract

本發明係關於一種飛行載具(10)。飛行載具包括一液體化學品槽(20)、至少一液體噴灑單元(30)、至少一致動器(40)、複數個感測器(50)、及一處理單元(60)。液體化學品槽係被配置成持有一液體化學品。至少一液體噴灑單元係被配置成噴灑液體化學品。至少一致動器係被配置成操作至少一液體噴灑單元。複數個感測器之其中至少一感測器(51)係被配置成測量飛行載具相對於地面之速率。複數個感測器之其中至少一感測器(52)係為一光達(LIDAR)感測器，其被配置成相關於飛行載具之一前後軸線測量多個空浮粒子相對於飛行載具之方向及距離。處理單元係被配置成確定相對於前後軸線於地面上之投影之一空氣運動方向及距離、以及確定相對於地面之一空氣運動速率，所述確定包括利用飛行載具之速率、相關於飛行載具之前後軸線之空浮粒子相對於飛行載具的方向及距離、以及空浮粒子相對於飛行載具的速率。處理單元係被配置成控制飛行載具之至少一飛行操作及/或控制至少一致動器。用於控制飛行載具之至少一飛行操作之至少一指令的確定及/或用於控制至少一致動器之至少一指令的確定包括利用相對於前後軸線於地面上之投影之所確定的空氣運動方向及距離、和相對於地面之所確定的空氣運動速率。

Description

飛行載具
本發明係有關於一種飛行載具。
由風及一陣一陣的風(wind gusts)所引起之噴灑飄移(spray drift)在農業生產中是一主要問題，噴灑的液滴飄移至非目標面，例如在敏感區域內、在旁觀者上、在水體上、以及在鄰近的田野(fields)上。風的速率及方向並不是恆定的，而是會隨著時間(從秒到小時)、以及在所有三維空間變化，例如其起因於地面之干擾物、地面或作物之表面摩擦、以及地面與空氣溫度之熱變化。具有一公尺高度的障礙物可產生漩渦，其延伸至下風(downwind)達十公尺或更多並可達到二公尺高度(取決於其它因素，例如，風的速率)，且對於較大的障礙物而言，例如樹木及建築物，此種漩渦可更相當地延伸並且更高。由於飛行載具、例如無人飛機(drones)、通常飛行於一至二公尺或更大之高度且於前述高度施加產物，即使是小的障礙物或地貌結構改變，會對飛行載具之飛行路徑中之風的結構產生重大的影響，特別是當逆風影響與目標地區改變(起伏地貌、不勻稱的作物播種(patchy crop drilling)、倒伏(lodging)等)結合。因此，飛行載具可能偏離最佳化飛行路徑，且可能自其所預期之沉降(deposition)目標偏離噴灑。
有必要來解決這個問題。
具有一方式來減輕噴灑飄移的影響將會是有利的。
本發明之目的係以獨立項之申請標的來解決，其中進一步的實施 例係被合併於附屬項中。
於一面向，提供一飛行載具，包括：
一液體化學品槽；
至少一液體噴灑單元；
至少一致動器；
複數個感測器；以及
一處理單元。
液體化學品槽係被配置成持有一液體化學品。至少一液體噴灑單元係被配置成噴灑液體化學品。至少一致動器係被配置成操作至少一液體噴灑單元。複數個感測器之其中至少一感測器係被配置成測量飛行載具相對於地面之速率。複數個感測器之其中至少一感測器係為一光達(light detection and ranging,LIDAR)感測器，其被配置成相關於(with respect to)飛行載具之一前後軸線(fore-aft axis)測量多個空浮粒子(airborne particles)相對於飛行載具之方向、距離及速率。處理單元係被配置成接收及分析來自複數個感測器之感測器資料，以確定相對於前後軸線於地面上之投影之空氣運動方向及距離、以及確定相對於地面之空氣運動速率，所述確定包括利用飛行載具之速率、相關於飛行載具之前後軸線之空浮粒子相對於飛行載具的方向及距離、以及空浮粒子相對於飛行載具的速率。處理單元係被配置成控制飛行載具之至少一飛行操作及/或控制至少一致動器，用於控制飛行載具之至少一飛行操作之至少一指令的確定及/或用於控制至少一致動器之至少一指令的確定包括利用相對於前後軸線於地面上之投影之所確定的空氣運動方向及距離、和相對於地面之所確定的空氣運動速率。
換言之，安放在飛行載具內/附接至飛行載具之一光達(LIDAR)感測器係偵測空浮粒子的方向、距離及速率，例如相關於飛行載具之可被移動 的參考框架在大約1至100公尺以及更大之一範圍圍繞飛行載具，且尤其包含於飛行載具之當前的(immediate)飛行路徑之區域。LIDAR感測器之資料允許基於空浮粒子隨著時間的運動(與相關於地面之飛行載具之所確定的空氣運動速率及方向之資訊一起)而使處理單元確定空氣運動(風的)速率及空氣運動(風的)方向及空氣運動(風的)距離。此資訊之後係被使用於控制可被移動之飛行載具如何噴灑液體化學品。
於此方式中，因為風所導致之所噴灑的液體之飄移的影響可透過控制飛行載具及/或控制液體噴灑單元本身而被減輕，於此減輕措施中考量了實際風的速率、方向及距離。相較於其它風感測器，LIDAR允許噴灑的飛行載具以更前視-定向(foresight-oriented)策略被操作，且因而更精確。因此，飛行載具可更靠近田野的邊緣及/或更靠近步道或不要被噴灑的地區進行噴灑，及/或相比於當前可達到的、可在較高的飛行載具的速率及較高的風的速率下實施噴灑，同時使噴灑應用操作保持在法律要求限制內。於此方式中，亦可避免確切的地區被噴灑兩次且同時田野一些部分根本未被噴灑。
因此，考量到風的方向、距離及速率以及組合飄移減輕措施之不同面向(例如，噴灑高度、作物葉面(foliage)密度、非作物葉面截留(off-crop foliage interception)、液滴尺寸分佈)，噴灑飄移可被減輕。
上述提到的液體化學品槽及液體化學品並未排除具有兩個槽，持有不同液體或一液體和一例如為粉末之固體，那兩個槽的內容物於之後混合，並在之後做為一液體化學品噴灑。因此，即使兩個不同的流體、或一流體和一固體預先被混合且在之後提供給連接管路做為在之後被噴灑之液體化學品，在一層次上，液體化學品槽可以是連接至液體噴灑單元的管路，液體噴灑單元係噴灑管路中所持有之液體化學品。
又，液體噴灑單元係涉及為任何敘述內容或形式之噴灑裝置，例 如噴灑噴嘴及/或旋轉盤霧化器(spinning disc atomiser)。於一較佳的實施例中，液體噴灑單元係涉及為旋轉盤(霧化器)液體噴灑單元。
於一範例中，用詞「化學品液體」係涉及為包括化學品及/或生物基礎農業活性成分之液體，生物基礎農業活性成分例如為除草劑、殺蟲劑、殺菌劑、作物營養劑、生物刺激素、植物生長調節劑等。
於一範例中，至少一飛行操作的控制包括變化飛行載具在地面的上方之一高度或變化水平位置，所述水平位置係於地面或作物的上方在垂直於飛行載具的前後軸線之一方向中延伸(並且在垂直於垂直軸線且平行於地面或作物之一方向中延伸)。
因此，於此方式中，由於風的速率及/或方向會導致更多的噴灑飄移、例如在垂直於飛行載具之運動方向的一側向方向中，如果噴灑飄移被預期會增加，飛行載具可低空飛行及/或飛行載具可逆風飛行，由於風的速率增加及/或風的方向於更垂直於飛行載具的運動方向之一方向中移動的結果，當飛行載具在田野的邊界噴灑且平行於此邊界飛行時，這會變得很重要。
換言之，如果風的速率及方向係使得可能發生不想要的噴灑飄移，可在地面的上方或作物的上方之一減少的高度進行噴灑而導致較少的飄移，因為噴灑會有較少的時間從液體噴灑單元行進至地面或作物，因此會有較少的噴灑飄移。替代地、或與此飄移減輕措施組合，飛行載具之水平位置可以被改變，例如，如果風的速率在增加，可更朝向逆風方向。空氣運動相對於飛行載具之距離亦可被考量，以便減輕例如向下進入飛行路徑之空氣中的紊流。
於一範例中，複數個感測器之其中至少一感測器係被配置成提供資料，自該資料可確定飛行載具在地面的上方之一高度或在作物的上方之一高度。處理單元係被配置成飛行該飛行載具至地面或作物的上方之一高度，其取決於所確定的空氣運動速率相對於地面之量值(magnitude)。
於此方式中，考量到風的速率，液體噴灑單元可被定位在理想位置以減輕噴灑飄移。
於一範例中，複數個感測器之其中至少一感測器係被配置成提供資料，自該資料可確定於地面或作物的上方在垂直於飛行載具的前後軸線(且平行於地面或作物)之方向中延伸的一水平位置。處理單元係被配置成飛行該飛行載具至地面或作物的上方之水平位置，其取決於所確定的空氣運動速率相對於地面之量值。
於此方式中，考量到風的速率，液體噴灑單元可被定位在理想位置以避免噴灑飄移至不想要的地區。
於一範例中，處理單元係被配置成飛行該飛行載具於地面或作物的上方之一高度及/或飛行該飛行載具至地面或作物的上方之一水平位置，其取決於所確定的空氣運動方向相對於前後軸線於地面上之投影之一空氣方向角度的量值。
於此方式中，考量到風的方向，液體噴灑單元可被定位在理想位置以減輕噴灑飄移及/或避免噴灑飄移至不想要的地區。
於一範例中，於地面或作物的上方之高度、飛行載具於其處飛行、係以相對於地面之空氣運動速率乘以空氣方向角度之餘弦(cosine)為基礎來計算。
換言之，透過適當地控制飛行載具的高度，可減輕側風(cross-winds)或垂直於噴灑飄移之飛行載具的向前運動方向之風的分量的影響。
於一範例中，於地面或作物的上方之水平位置、飛行載具於其處飛行、係至少部分地以相對於地面之空氣運動速率乘以空氣方向角度之餘弦來確定。
換言之，透過適當地控制飛行載具相對於地面之水平位置，可減輕側風或垂直於噴灑飄移至不想要的地區之飛行載具的向前運動方向之風的分量的影響。
於一範例中，至少一致動器包括至少一啟動致動器，其被配置成啟動(start)至少一液體噴灑單元噴灑液體化學品、且被配置成停止至少一液體噴灑單元噴灑液體化學品。
因此，被配置成操作至少一液體噴灑單元之至少一致動器包括被配置成停止至少一液體噴灑單元噴灑、且實際上再次啟動至少一液體噴灑單元噴灑之至少一啟動致動器。
於一範例中，至少部分基於所確定的空氣運動速率相對於地面之量值，處理單元係被配置成控制至少一啟動致動器之一或多個以停止一相等數量之液體噴灑單元噴灑液體化學品。
於此方式中，當在風的速率與其方向結合會導致從一或多個液體噴灑單元之噴灑可能引起有問題之噴灑飄移的情況時，那些單元可以被關掉。因此，例如飛行載具可操作於田野的邊緣，且藉由關掉那些液體噴灑單元可以減輕一陣一陣的風所會導致液體噴灑單元噴灑橫跨超過田野之邊界。
於一範例中，至少一致動器包括至少一噴灑調整致動器，其被配置成控制藉由至少一液體噴灑單元所噴灑之液體化學品的液滴尺寸。
因此，被配置成操作至少一液體噴灑單元之至少一致動器包括被配置成控制藉由至少一液體噴灑單元所噴灑之液滴尺寸之至少一噴灑調整致動器。
於一範例中，至少部分基於所確定的空氣運動速率相對於飛行載具之前後軸線於地面上之投影之量值，處理單元係被配置成控制至少一噴灑調整致動器之一或多個以控制藉由一相等數量之液體噴灑單元所噴灑之液體化學 品的液滴尺寸。
於一範例中，處理單元係被配置成在增加所確定的空氣運動速率相對於地面之量值的基礎上來增加液滴尺寸。
於此方式中，由於風的速率及/或方向在某方面會導致有問題的噴灑飄移，所噴灑的液滴尺寸可被增加以便減輕噴灑飄移，因為較大之噴灑的液滴相較於較小之噴灑的液滴會遭受較少的飄移。
於一範例中，至少部分基於所確定的空氣運動方向相對於飛行載具之前後軸線於地面上之投影之一空氣方向角度之量值，處理單元係被配置成控制至少一噴灑調整致動器之一或多個以控制藉由一相等數量之液體噴灑單元所噴灑之液體化學品的液滴尺寸。空氣方向角度係為介於所確定的空氣運動方向相對於飛行載具之前後軸線於地面上之投影與飛行載具之前後軸線於地面上之投影之間的角度。
於一範例中，液滴尺寸係至少部分由相對於地面之空氣運動速率乘以空氣方向角度的餘弦來確定。
於一範例中，飛行載具還包括至少一感測器，其係被配置成取得在地面或作物的上方之至少一影像。
於此方式中，LIDAR資料可以藉由取得自地面或作物的上方之環境的一或多個影像而被增補(supplement)。處理單元可融合(fuse)LIDAR資料與影像資料，這在作物冠層(crop canopy)-空氣邊界處是有利的，於其處作物冠層可能會與LIDAR之偵測干涉。
於上述內容中，描述處理單元係被配置成控制致動器及/或飛行載具的飛行操作，這相關於處理單元對於此控制之確定指令。例如，處理單元可確定被使用於操作致動器之做為訊號之形式的指令。例如，處理單元可以一確切方式確定用於飛行該飛行載具的指令，這可以為直接使用於飛行該飛行載 具之訊號的形式，或者為提供給一專用的(dedicated)飛行控制單元之訊號的形式，之後根據需求飛行該飛行載具。
藉由參考以下所描述之實施例，上述之面向及範例將會變得顯而易知且被闡明。
10:飛行載具
20:液體化學品槽
30:液體噴灑單元/旋轉盤
40:致動器
41:啟動致動器
42:噴灑調整致動器
43:第一轉體致動器
44:第二轉體致動器
45:延伸致動器
50:感測器
51:感測器
52:感測器
53:感測器
54:感測器
55:感測器
56:感測器
57:感測器
58:感測器
59:感測器
60:處理單元
示例性的實施例將於以下參考隨附圖式描述，其中：
圖1顯示飛行載具之範例之示意性裝設；
圖2顯示飛行載具之平面視圖之示意性範例；
圖3顯示飛行載具及3D空氣運動速率及空氣運動方向圖(map)之平面視圖之示意性範例；
圖4顯示做為飛行載具之一部分之旋轉盤以及旋轉盤的高度對噴灑飄移之影響的示意性範例；
圖5顯示具有、及未具有來自3D空氣運動方向及空氣運動速率圖之飛行路徑校正之飛行載具的飛行路線之平面視圖之示意性範例；
圖6顯示做為飛行載具之一部分之旋轉盤以及旋轉盤之轉動速率的改變對所噴灑的液體之液滴尺寸之影響的示意性範例；
圖7顯示所噴灑的液體之液滴尺寸對噴灑飄移之影響的示意性範例；
圖8顯示飛行載具的飛行路線以及在飛行中旋轉盤之轉動速率與所噴灑的液體之液滴尺寸之調整之平面視圖的示意性範例；及
圖9顯示具有、及未具有3D空氣運動方向及空氣運動速率圖校正之飛行載具的飛行路線與噴灑產物沈降條幅之平面視圖的示意性範例。
圖1顯示一飛行載具10的範例。飛行載具包括一液體化學品槽20、至少一液體噴灑單元30、至少一致動器40、複數個感測器50、及一處理單 元60。液體化學品槽係被配置成持有一液體化學品。至少一液體噴灑單元係被配置成噴灑液體化學品。至少一致動器係被配置成操作至少一液體噴灑單元。複數個感測器之其中至少一感測器51係被配置成測量飛行載具相對於地面之速率。複數個感測器之其中至少一感測器52係為一光達(LIDAR)感測器，其被配置成相關於飛行載具之一前後軸線測量多個空浮粒子相對於飛行載具之方向、距離及速率。處理單元係被配置成確定相對於前後軸線於地面上之投影之一空氣運動方向及距離、以及確定相對於地面之一空氣運動速率，所述確定包括利用飛行載具之速率、相關於飛行載具之前後軸線之空浮粒子相對於飛行載具的方向及距離、以及空浮粒子相對於飛行載具的速率。處理單元係被配置成控制飛行載具之至少一飛行操作及/或控制至少一致動器。用於控制飛行載具之至少一飛行操作之至少一指令的確定及/或用於控制至少一致動器之至少一指令的確定包括利用相對於前後軸線於地面上之投影之所確定的空氣運動方向及距離，和相對於地面之所確定的空氣運動速率。
於一範例中，被配置成測量飛行載具相對於地面之速率的至少一感測器51包括一GPS系統。
於一範例中，被配置成測量飛行載具相對於地面之速率的至少一感測器51包括一雷射反射率為基系統(laser reflectance-based system)。
於一範例中，至少一感測器52係為一LIDAR感測器。LIDAR感測器係被配置成在一定的距離範圍測量風的(空氣運動)速率及方向。LIDAR係基於光達的原理，此技術之一應用係使用都卜勒位移(Doppler shift)(波長的改變)來確定從空浮粒子反向散射光線(backscattered light)的速度差、且係被已知為都卜勒LIDAR。距離是根據來自一雷射之一光脈衝(脈衝雷射技術)的時間延遲來確定，係根據在空氣中之光線的速率來計算。對於飛行載具之相對速率係根據反射的雷射脈衝之頻移(frequency shift)來確定。藉由橫跨目標 空間掃瞄脈衝以及結合所有的資訊，一3D之風的(空氣運動)方向、距離及速率圖可被獲得，且藉由連續地掃瞄目標空間，3D之風的方向、距離及速率圖可被連續地更新以給予風如何繞著、尤其地在飛行載具前方移動之一幾乎即時的圖。
於一範例中，至少一感測器52係為一都卜勒LIDAR感測器。
於一範例中，LIDAR感測器係被配置成以朝向飛行載具之飛行方向延伸之一三維(3D)視錐(vision cone)(一3D容積)的方式而相關於飛行載具之前後軸線測量空浮粒子相對於飛行載具的方向、距離及速率。
於一範例中，LIDAR感測器係依據賽因福禄原理(Scheimpflug principle)而使用一連續工作(CW)雷射及一2D相機感測器陣列。於此系統中，感測器陣列係對於雷射光束成角度，允許一寬闊範圍的距離在同時被聚焦，此通常地係涉及為賽因福禄LIDAR(Scheimpflug LIDAR)或SLIDAR。對於這樣之一個好處在於它更小、可使用更簡單的雷射、且更容易安裝在飛行載具上。
感測器可使用合成陣列外差檢測(synthetic array heterodyne detection)(SAHD)，其克服了對陣列檢測器的需求。
於一範例中，使用於LIDAR之光線的波長之範圍可例如從200奈米(nm)達至2500奈米及以上。波長在600奈米至2000奈米之間係較佳的，更尤其地在視域(visual region)外側係在900奈米至2000奈米之間，於其處，眼部安全(eye safety)係被改善。
於一範例中，LIDAR信號係藉由一相位陣列產生。一固態相位陣列的一個好處係其尺寸小、生命長、及能量需求低，而使其可理想地安裝在飛行載具上。
於一範例中，LIDAR信號偵測範圍從低於一公尺的距離至大於1公里的距離。對於本發明之較佳的空浮粒子距離和空氣運動距離的偵測範圍係 從1公尺達至500公尺，更較佳地係1公尺達至100公尺。
於一範例中，空浮粒子包括一或多個懸浮微粒(aerosols)、污垢粒子、植被(vegetation)粒子、廢物(trash)粒子以及小的物體。
於一範例中，至少一液體噴灑單元係為一旋轉盤液體噴灑單元。
依據一範例，至少一飛行操作的控制包括變化飛行載具在地面或作物的上方之一高度或水平位置，所述水平位置係於地面或作物的上方(且平行於地面或作物)在垂直於飛行載具的前後軸線之一方向中延伸。
於一範例中，至少二飛行操作的控制包括變化飛行載具在地面或作物的上方之一高度並且(較佳地同時地)變化水平位置，所述水平位置係於地面或作物的上方(且平行於地面或作物)在垂直於飛行載具的前後軸線之一方向中延伸。
依據一範例，複數個感測器之其中至少一感測器53係被配置成提供資料，自該資料可確定飛行載具在地面或作物的上方之一高度。處理單元係被配置成飛行該飛行載具至地面或作物的上方之一高度，其取決於所確定的空氣運動速率相對於地面之量值。
於一範例中，使用於確定高度之感測器係為一雷達感測器。
於一範例中，使用於確定高度之感測器係為一雷射飛行時間(laser time of flight)感測器。
依據一範例，複數個感測器之其中至少一感測器54係被配置成提供資料，自該資料可確定於地面或作物的上方在垂直於飛行載具的前後軸線之方向中延伸的一水平位置。處理單元係被配置成飛行該飛行載具至地面或作物的上方之水平位置，其取決於所確定的空氣運動速率相對於地面之量值。
於一範例中，使用於確定水平位置之感測器包括一GPS系統。
於一範例中，至少一感測器55係被配置成確定液體噴灑單元在地 面或作物的上方之高度。例如，液體噴灑單元可相關於飛行載具之本體移動，例如係安裝於飛行載具的下方之一伸縮延展部上。
依據一範例，處理單元係被配置成飛行該飛行載具於地面或作物的上方之一高度及/或飛行該飛行載具至地面或作物的上方之一水平位置，其取決於所確定的空氣運動方向相對於前後軸線於地面上之投影之一空氣方向角度的量值。
依據一範例，於地面或作物的上方之高度、飛行載具於其處飛行、係以相對於地面之空氣運動速率乘以空氣方向角度之餘弦為基礎來計算。
依據一範例，於地面或作物的上方之水平位置、飛行載具於其處飛行、係至少部分地以相對於地面之空氣運動速率乘以空氣方向角度之餘弦來確定。
於一範例中，處理單元係被配置成飛行該飛行載具於地面或作物的上方之一高度及/或飛行該飛行載具至地面或作物的上方之一水平位置，其取決於相對於飛行載具之前後軸線於地面上之投影之所確定的空氣運動方向及距離以及相對於地面之所確定的空氣運動速率。
於一範例中，當相對於地面之所確定的空氣運動速率之量值超出一或多個閾值時，處理單元係被配置成飛行該飛行載具於一向下方向。
於此方式中，噴灑可於一設定方式持續，直到風的速率超出一設定量值，且之後當噴灑飄移會變成問題時，可以對這種情況採取補救動作。這節省能源，且亦減輕波動(hunting)的可能性，因系統可持續地尋求一最佳設定。
於一範例中，當相對於地面之所確定的空氣運動速率之量值超出一或多個閾值時，處理單元係被配置成飛行該飛行載具於一逆風水平方向。
於一範例中，一或多個閾值取決於一空氣方向角度之量值。空氣 方向角度係為介於相對於地面之所確定的空氣運動方向與飛行載具之前後軸線於地面上之投影之間的角度。
於一範例中，一或多個閾值係為複數個閾值。複數個閾值之其中一閾值係以一設定的空氣運動速率乘以空氣方向角度的餘弦為基礎來計算。
於一範例中，至少一液體噴灑單元係可移動地附接於飛行載具。複數個感測器之其中至少一感測器56係被配置成提供資料，自該資料可確定至少一液體噴灑單元相關於一垂直軸線之一角度。至少一致動器40包括至少一第一轉體致動器43，其被配置成使至少一液體噴灑單元相關於垂直軸線轉動至少一轉動角度。處理單元係被配置成控制至少一第一轉體致動器之一或多個，以轉動至少一液體噴灑單元之一或多個。
於一範例中，一水平軸線在垂直於飛行載具之前後軸線之一方向中延伸、且在垂直於垂直軸線之一方向中延伸。複數個感測器之其中至少一感測器57係被配置成提供資料，自該資料可確定至少一液體噴灑單元相關於水平軸線之一角度。至少一致動器40包括至少一第二轉體致動器44，其被配置成使至少一液體噴灑單元相關於水平軸線轉動至少一轉動角度。處理單元係被配置成控制至少一第二轉體致動器之一或多個，以轉動至少一液體噴灑單元之一或多個。
於一範例中，處理單元係被配置成控制至少一第一轉體致動器，以使至少一液體噴灑單元相關於垂直軸線一致地轉動一相同的轉動角度。
於一範例中，處理單元係被配置成控制至少一第二轉體致動器，以使至少一液體噴灑單元相關於水平軸線一致地轉動一相同的轉動角度。
於一範例中，至少一致動器藉由處理單元的控制包括利用相對於地面之所確定的空氣運動速率之量值。
於一範例中，至少一致動器藉由處理單元的控制包括利用相對於 前後軸線於地面上之投影之所確定的空氣運動方向之一空氣方向角度之量值。空氣方向角度係為介於相對於前後軸線於地面上之投影之所確定的空氣運動方向與飛行載具之前後軸線於地面上之投影之間的角度。
於一範例中，相關於垂直軸線之至少一轉動角度係至少部分基於相對於地面之空氣運動速率乘以空氣方向角度之餘弦。
於一範例中，至少一致動器藉由處理單元的控制包括利用相對於飛行載具之前後軸線於地面上之投影之所確定的空氣運動方向及距離，和相對於地面之所確定的空氣運動速率。
依據一範例，至少一致動器包括至少一啟動致動器41，其被配置成啟動至少一液體噴灑單元噴灑液體化學品、且被配置成停止至少一液體噴灑單元噴灑液體化學品。
依據一範例，至少部分基於所確定的空氣運動速率相對於地面之量值，處理單元係被配置成控制至少一啟動致動器之一或多個以停止一相等數量之液體噴灑單元噴灑液體化學品。
於一範例中，至少部分基於相對於前後軸線於地面上之投影之所確定的空氣運動方向之一空氣方向角度之量值，處理單元係被配置成控制至少一啟動致動器之一或多個以停止一相等數量之液體噴灑單元噴灑液體化學品。空氣方向角度係為介於相對於前後軸線於地面上之投影之所確定的空氣運動方向與飛行載具之前後軸線於地面上之投影之間的角度。
於一範例中，停止液體噴灑單元噴灑的確定係至少部分基於相對於地面之空氣運動速率乘以空氣方向角度的餘弦。
於一範例中，藉由處理單元停止液體噴灑單元噴灑的確定包括利用相對於飛行載具之前後軸線於地面上之投影之所確定的空氣運動方向及距離、和相對於地面之所確定的空氣運動速率。
依據一範例，至少一致動器包括至少一噴灑調整致動器42，其被配置成控制藉由至少一液體噴灑單元所噴灑之液體化學品的液滴尺寸。於一範例中，當至少一液體噴灑單元係為一旋轉盤(霧化器)液體噴灑單元時，至少一噴灑調整致動器係被配置成藉由改變至少一液體噴灑單元之轉動速率或每分鐘轉速(RPM)來控制液滴尺寸。
於一範例中，當至少一液體噴灑單元包括一噴灑噴嘴時，至少一噴灑調整致動器係被配置成藉由變化至少一液體噴灑單元之液體壓力來控制液滴尺寸。
於一範例中，處理單元係被配置成控制至少一噴灑調整致動器至少部分基於相對於飛行載具之前後軸線於地面上之投影之所確定的空氣運動方向及距離、和相對於地面之所確定的空氣運動速率來控制所噴灑之液體的液滴尺寸。
依據一範例，處理單元係被配置成控制至少一噴灑調整致動器之一或多個、至少部分基於所確定的空氣運動速率相對於飛行載具之前後軸線於地面上之投影之量值、以控制藉由一相等數量之液體噴灑單元所噴灑之液體化學品的液滴尺寸。
依據一範例，處理單元係被配置成控制至少一噴灑調整致動器之一或多個、在增加所確定的空氣運動速率相對於地面之量值的基礎上來增加液滴尺寸。
依據一範例，處理單元係被配置成控制至少一噴灑調整致動器之一或多個、至少部分基於所確定的空氣運動方向相對於飛行載具之前後軸線於地面上之投影之一空氣方向角度之量值、以控制藉由一相等數量之液體噴灑單元所噴灑之液體化學品的液滴尺寸。空氣方向角度係為介於所確定的空氣運動方向相對於飛行載具之前後軸線於地面上之投影與飛行載具之前後軸線於地面 上之投影之間的角度。
依據一範例，液滴尺寸係至少部分由相對於地面之空氣運動速率乘以空氣方向角度的餘弦來確定。
於一範例中，至少一液體噴灑單元係可移動地附接於飛行載具。至少一液體噴灑單元係被配置成從飛行載具之本體移動離開及朝向飛行載具之本體移動。至少一致動器包括至少一延伸致動器45，其被配置成使至少一液體噴灑單元從飛行載具之本體移動離開，及朝向飛行載具之本體移動。至少一致動器的控制包括控制至少一延伸致動器來變化至少一液體噴灑單元在地面或作物之上方的高度。
於一範例中，(多個)液體噴灑單元係被安裝於一伸縮部上，伸縮部可延伸地與可縮回地安裝於飛行載具下面，允許介於(多個)液體噴灑單元與飛行載具之本體之間的距離可以變化。因此，飛行載具可在地面或作物的上方之一固定高度飛行，且於此同時，在地面或作物的上方之液體噴灑單元的高度可以變化。於此方式中，由於噴灑飄移的可能性增加，減輕這的一種方式係從一低的高度噴灑，其係藉由變化液體噴灑單元的高度、但保持飛行載具於一最佳的飛行高度，而噴灑的液體之後在空氣中的時間會減少，因而會有較少的時間橫向飄移，藉此減輕噴灑飄移。
於一範例中，一感測器測量在飛行載具之本體下方之液體噴灑單元的距離，且因此藉由透過一適當的感測器的使用得知在地面或作物的上方之飛行載具之本體的高度，在地面或作物的上方之液體噴灑單元的高度可以被確定。
於一範例中，複數個感測器之其中至少一感測器58係被配置成提供資料，自該資料可確定在地面或作物的上方之至少一液體噴灑單元的高度。處理單元係被配置成控制至少一延伸致動器以定位至少一液體噴灑單元於地面 或作物的上方之一高度，其取決於相對於地面或作物之所確定的空氣運動速率之量值。
於一範例中，處理單元係被配置成至少部分基於相對於飛行載具之前後軸線於地面上之投影之所確定的空氣運動方向及距離、和相對於地面之所確定的空氣運動速率來控制至少一延伸致動器。
於一範例中，使用於確定高度之感測器58係為一雷達感測器。
於一範例中，使用於確定高度之感測器58係為一雷射飛行時間感測器。
於一範例中，處理單元係被配置成控制至少一延伸致動器以定位至少一液體噴灑單元於地面或作物的上方之一高度，其取決於相對於前後軸線於地面上之投影之所確定的空氣運動方向之一空氣方向角度的量值。
於一範例中，於至少一液體噴灑單元係被定位之處在地面或作物的上方之高度係以相對於地面之空氣運動速率乘以空氣方向角度的餘弦為基礎來計算。
於一範例中，當相對於地面之所確定的空氣運動速率之量值超出一或多個閾值時，處理單元係被配置成控制至少一延伸致動器以移動至少一液體噴灑單元於一向下方向。
於一範例中，一或多個閾值取決於一空氣方向角度之量值。空氣方向角度係為介於相對於地面之所確定的空氣運動方向與飛行載具之前後軸線於地面上之投影之間的角度。
於一範例中，一或多個閾值係為複數個閾值。複數個閾值之其中一閾值係以一設定的空氣運動速率乘以空氣方向角度的餘弦為基礎來計算。
依據一範例，飛行載具還包括至少一感測器59，其係被配置成取得在地面或作物的上方之至少一影像。
於一範例中，感測器59係為一相機。處理單元可融合/增補來自LIDAR感測器之資料以及相機影像資料以持續地產生於飛行載具的鄰近地方(local vicinity)之更新的風的(空氣運動)速率、距離及方向圖。這在作物冠層-空氣邊界處是有利的，於其處作物冠層可能會與LIDAR之偵測干涉。
本發明之另外一實施例係有關於一系統，包括本發明之飛行載具以及一基地站。基地台可包括對其它配置之一無線或有線介面，其它配置係例如為一氣象站及/或一例如設於田野之邊緣的LIDAR感測器，這樣的好處是能夠在飛行載具之前方良好地計畫必要的動作，尤其是在地貌特徵(例如，高的樹籬、起伏田野)會與LIDAR所需之視線干涉之處。這亦指可在沒有飛行載具的情況下建立橫跨田野之氣象狀況的高解析圖，以利將來的計畫。
圖2顯示飛越並噴灑田野中之作物之一範例的飛行載具10的平面視圖。飛行載具係靠近、且平行於田野之邊界飛行，且風係以朝向邊界之分量吹動。飛行載具係以一速率VS飛行且風係於一特定的方向以速度VAG吹動。飛行載具具有一LIDAR感測器以確定風相關於飛行載具(換言之，從飛行載具參考)之方向、距離及速率(基於偵測空浮粒子隨著時間之運動)。由於飛行載具之運動，所測量之風的方向、距離及風的速率皆已自它們真實之地面為基(ground-based)之值失真，如所示。因此，在飛行載具測量到的風的速率已失真為VAV。然而，一向量為基分析(vector-based analysis)可被使用於確定實際的地面為基之風的方向、距離及風的速率。於此方式中，風的速率朝向田野之邊界的分量就地面而言可被確定。之後，如果風太強或其方向及距離會導致側向飄移，飛行載具之處理單元可將其液體噴灑單元定位靠近地面或作物，及/或處理單元可控制液體噴灑單元它們本身以噴灑較大的液滴，其不易飄移或傾斜液體噴灑單元至風中。飛行載具亦可朝向逆風方向水平地移動，以便避免飄移至不想要的地區。飛行載具相關於所噴灑的液體之絕對速度已被發現不是特別 的重要，這是因為初始地噴灑之所噴灑的液體具有一向前的速度，其等於飛行載具之向前的速度，但是噴灑係是非常迅速地減低速度且之後在重力之下下降至一速率，該速率藉由空氣曳力(drag)支配且由移動的空氣、即風、全域地承載(globally carried)。然而，所噴灑的液體亦可藉由來自飛行載具之轉動葉片所下沖(downwash)之空氣而被挾帶。
因此，可以應用以下的情況，於其中飛行載具採取適當的動作以便減輕噴灑飄移的影響。因此，風具有風的速率，其具有垂直於飛行載具之向前方向吹動的分量，此風的速率之分量為VAG1。處理單元使飛行載具稍微地向下飛行。此測量已被確定為最佳化，於其中，噴灑飄移已被確定為不是問題且不會被吹動越過邊界。然而，風就風的速率而言在增加，且此時垂直於向前方向之風的速率之分量已增加至一值VAG2。於此範例中，處理單元藉由航行(heading)飛行載具更朝向一逆風位置來減輕飄移至不想要的地區的影響(否則其會發生)，於該逆風位置，其已被確定會較少飄移至不想要的地區。由於風進一步地一陣一陣吹至具有一速率VAG3之側向分量(cross component)，處理單元確定飛行載具不能靠近地面或更朝向一逆風位置移動，且因而控制液體噴灑單元噴灑具有較大尺寸的液滴。這些更粗大的液滴相關於它們的截面積具有增加的質量，且在重力之下比小的液滴更快下降，且因而在它們到達地面或作物之前不會被風帶至側面，藉此減輕了噴灑飄移。
圖3顯示一飛行載具及3D空氣運動速率與空氣運動方向圖之平面視圖的示意性範例。飛行載具10、示例地以一四旋翼機(quadrocopter)來表示、係於如飛行載具下方左側所描繪之箭頭的方向中飛行。飛行載具之LIDAR感測器52相關於飛行載具之前後軸線(且隨著時間)檢測關於空浮粒子相對於飛行載具之速率、方向及距離之資訊。與飛行載具相對於地面之速率的資訊一起，處理單元確定飛行載具前面所有三個維度之一3D空氣運動速率與空氣運動 方向及距離圖，於圖3中在右側僅顯示二個維度(於x軸線及y軸線之方向中延伸的箭頭)。在一確切空間位置，箭頭的長度係與風(空氣運動)的運動速率相關聯，且箭頭的方向係與風(空氣運動)的運動方向相關聯。在LIDAR感測器資料之視錐內之箭頭的位置係與風(空氣運動)的距離相關聯。持續地被更新之3D空氣運動速率及空氣運動方向及距離圖係被使用於飛行載具的飛行操作及/或控制液體噴灑單元。
圖4顯示做為飛行載具之一部分之液體噴灑單元30做為一範例之旋轉盤、以及旋轉盤30的高度對噴灑飄移之影響的示意性範例。旋轉盤係位設於飛行載具之螺旋槳下方，並以虛線指示出連接至飛行載具之其它部分(圖未示)。於範例(a)，當飛行載具相對於指示的風的速率、方向及距離於地面或作物的上方飛行太高時，噴灑飄移會發生。於範例(b)，當飛行載具相對於指示的風的速率、方向及距離於地面或作物的上方飛行於一減少的高度時，噴灑飄移會減少。於此範例中，在範例(a)及範例(b)中所噴灑的液體之液滴尺寸是相同的。
圖5顯示具有、及未具有來自3D空氣運動方向、距離及空氣運動速率圖之飛行路徑校正之飛行載具的飛行路線的示意性範例。飛行載具10、示例地以一四旋翼機來表示、係於如左側所描繪之箭頭的方向中飛行。於範例(a)，由於區域的(local)空氣運動方向、距離及空氣運動速率，飛行路線係顯示為未具有任何的飛行路線校正，此飛行路線沈降於作物田野之噴灑條幅(swath)係描繪於(c)。於範例(b)，由於區域的空氣運動方向、距離及空氣運動速率，飛行路線係顯示為具有飛行路線校正(例如於飛行載具之水平位置的校正)，此飛行路線沈降於作物田野之噴灑條幅係描繪於(d)，這相較於(c)所顯示之沈降的噴灑條幅而言是更精確的。
圖6顯示做為飛行載具之一部分之液體噴灑單元30做為一範例之旋轉盤、以及旋轉盤之轉動速率的改變對所噴灑的液體之液滴尺寸之影響的示 意性範例。旋轉盤係位設於飛行載具之螺旋槳下方，並以虛線指示出連接至飛行載具之其它部分(圖未示)。在左側，旋轉盤30之轉動速率係高的(高Vr)，且噴灑細的液滴。在右側，旋轉盤30之轉動速率係低的(低Vr)，且噴灑粗的液滴。
圖7顯示所噴灑的液體之液滴尺寸對噴灑飄移之影響的示意性範例。做為液體噴灑單元30之一範例的旋轉盤係位設於飛行載具之螺旋槳下方，並以虛線指示出連接至飛行載具之其它部分(圖未示)。藉由旋轉盤30所產生之粗的液滴相較於藉由相同旋轉盤30所產生之細的液滴(旋轉盤具有一較高的轉動速率)而言，在相類似之風的狀況下，會有較少的飄移。
圖8顯示飛行載具的飛行路線以及在飛行中旋轉盤之轉動速率與所噴灑的液體之液滴尺寸之調整之一平面視圖的示意性範例。飛行載具10、示例地以一四旋翼機來表示、係於如左側所描繪之箭頭的方向中飛行。於(a)中顯示旋轉盤速率在飛行路線中如何被校正。在空間位置、於其處發生較高的空氣運動方向及空氣運動速率、旋轉盤的速率係減低，其導致如(b)中所顯示之噴灑粗的液體噴灑液滴。
圖9顯示具有、及未具有3D空氣運動方向、距離及空氣運動速率圖校正之飛行載具的飛行路線與噴灑產物沈降條幅之一平面視圖的示意性範例。於範例(a)，飛行載具10、示例地以一四旋翼機來表示、係以未具有任何基於3D空氣運動方向、距離及空氣運動速率圖之飛行路線校正而於如所描繪之箭頭的方向中飛行。結果，導致許多要噴灑液體沈降的地區沒有沈降(於圖面中以符號”-“表示)或者有兩個噴灑液體沈降(於圖面中以符號”+“表示)。於範例(b)，飛行載具10係以具有基於3D空氣運動方向、距離及空氣運動速率圖之飛行路線校正而於如所描繪之箭頭的方向中飛行。結果，其中幾乎沒有發生沒有沈降或者有太多沈降之要噴灑液體沈降的區域。
雖然本發明已於圖式和上述描述內容中細節地被說明及描述，但此說明及描述係被考量為說明的或示例的而非限制的。本發明並不限於所揭示的實施例，對於那些該領域熟習該項技術者而言在實踐所請求之發明時，藉由研究圖式、揭示內容、及附屬項，本發明所揭示的實施例之其它變化是可被理解的且可被實現的。
於申請專利範圍中，字詞「包括」並未排除其它元件或步驟，且不定冠詞「一」(”a”或”an”)並未排除複數個。一單一的處理器或其它單元可達到於申請專利範圍中所引述之若干項目的功能。在互不相同之附屬項中引述某些措施的事實並不是指出這些措施的結合不能被使用以獲得好處。於申請專利範圍中之任何參考符號不應被建構成限制範圍。
10:飛行載具
20:液體化學品槽
30:液體噴灑單元/旋轉盤
40:致動器
41:啟動致動器
42:噴灑調整致動器
43:第一轉體致動器
44:第二轉體致動器
45:延伸致動器
50:感測器
51:感測器
52:感測器
53:感測器
54:感測器
55:感測器
56:感測器
57:感測器
58:感測器
59:感測器
60:處理單元

Claims (15)

  1. 一種飛行載具(10)，包括：一液體化學品槽(20)；至少一液體噴灑單元(30)；至少一致動器(40)；複數個感測器(50)；以及一處理單元(60)；其中，該液體化學品槽係被配置成持有一液體化學品；其中，該至少一液體噴灑單元係被配置成噴灑該液體化學品；其中，該至少一致動器係被配置成操作該至少一液體噴灑單元；其中，該複數個感測器之其中至少一感測器(51)係被配置成測量該飛行載具相對於地面之速率；其中，該複數個感測器之其中至少一感測器(52)係為一光達(LIDAR)感測器，其被配置成相關於該飛行載具之一前後軸線測量多個空浮粒子相對於該飛行載具之距離、方向及速率；其中，該處理單元係被配置成接收及分析來自該複數個感測器之感測器資料，以確定相對於該前後軸線於地面上之投影之一空氣運動方向及距離，並確定相對於地面之一空氣運動速率，所述確定包括利用該飛行載具之速率、相關於該飛行載具之該前後軸線之該等空浮粒子相對於該飛行載具的方向及距離以及該等空浮粒子相對於該飛行載具的速率；及其中，該處理單元係被配置成控制該飛行載具之至少一飛行操作及/或控制該至少一致動器，其中用於控制該飛行載具之該至少一飛行操作之至少一指令的確定及/或用於控制該至少一致動器之至少一指令的確定包括利用相 對於該前後軸線於地面上之投影之所確定的空氣運動方向與距離以及相對於地面之所確定的空氣運動速率。
  2. 如請求項1所述之飛行載具，其中該至少一飛行操作的控制包括變化該飛行載具在地面或作物的上方之一高度或水平位置，該水平位置係於地面或作物的上方在垂直於該飛行載具的該前後軸線之一方向中延伸。
  3. 如請求項1所述之飛行載具，其中該複數個感測器之其中至少一感測器(53)係被配置成提供資料，自該資料可確定該飛行載具在地面或作物的上方之一高度，且其中該處理單元係被配置成飛行該飛行載具至地面或作物的上方之一高度，其取決於所確定的空氣運動速率相對於地面之量值。
  4. 如請求項1所述之飛行載具，其中該複數個感測器之其中至少一感測器(54)係被配置成提供資料，自該資料可確定於地面或作物的上方在垂直於該飛行載具的該前後軸線之方向中延伸的一水平位置，且其中該處理單元係被配置成飛行該飛行載具至地面或作物的上方之該水平位置，其取決於所確定的空氣運動速率相對於地面之量值。
  5. 如請求項3至4中之任一項所述之飛行載具，其中該處理單元係被配置成飛行該飛行載具於地面或作物的上方之一高度及/或飛行該飛行載具至地面或作物的上方之一水平位置，其取決於所確定的空氣運動方向相對於該前後軸線於地面上之投影之一空氣方向角度的量值。
  6. 如請求項5所述之飛行載具，其中於該飛行載具飛行之處在地面或作物的上方之高度係以相對於地面之空氣運動速率乘以空氣方向角度之餘弦為基礎來計算。
  7. 如請求項5所述之飛行載具，其中於該飛行載具飛行之處在地面或作物的上方之水平位置係至少部分地以相對於地面之空氣運動速率乘以空氣方向角度之餘弦來確定。
  8. 如請求項1至4中之任一項所述之飛行載具，其中該至少一致動器包括至少一啟動致動器(41)，其被配置成啟動該至少一液體噴灑單元噴灑該液體化學品、且被配置成停止該至少一液體噴灑單元噴灑該液體化學品。
  9. 如請求項8所述之飛行載具，其中該處理單元係被配置成控制該至少一啟動致動器之一或多個、至少部分基於所確定的空氣運動速率相對於地面之量值、以停止一相等數量之液體噴灑單元噴灑該液體化學品。
  10. 如請求項1所述之飛行載具，其中該至少一致動器包括至少一噴灑調整致動器(42)，其被配置成控制藉由該至少一液體噴灑單元所噴灑之該液體化學品的液滴尺寸。
  11. 如請求項10所述之飛行載具，其中至少部分基於所確定的空氣運動速率相對於該飛行載具之該前後軸線於地面上之投影之量值，該處理單元係被配置成控制該至少一噴灑調整致動器之一或多個以控制藉由一相等數量之液體噴灑單元所噴灑之該液體化學品的液滴尺寸。
  12. 如請求項11所述之飛行載具，其中該處理單元係被配置成在增加所確定的空氣運動速率相對於地面之量值的基礎上來增加液滴尺寸。
  13. 如請求項10至12中之任一項所述之飛行載具，其中至少部分基於所確定的空氣運動方向相對於該飛行載具之該前後軸線於地面上之投影之一空氣方向角度之量值，該處理單元係被配置成控制該至少一噴灑調整致動器之一或多個以控制藉由一相等數量之液體噴灑單元所噴灑之該液體化學品的液滴尺寸，且其中該空氣方向角度係為介於所確定的空氣運動方向相對於該飛行載具之該前後軸線於地面上之投影與該飛行載具之該前後軸線於地面上之投影之間的角度。
  14. 如請求項13所述之飛行載具，其中液滴尺寸係至少部分由相對於地面之空氣運動速率乘以該空氣方向角度的餘弦來確定。
  15. 如請求項1至4中之任一項所述之飛行載具，其中該飛行載具還包括至少一感測器(55)，其係被配置成取得在地面或作物的上方之至少一影像。
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Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US12120977B2 (en) * 2020-10-15 2024-10-22 Topcon Positioning Systems, Inc. Method and apparatus for controlling nozzle flow rates
WO2023060350A1 (en) * 2021-10-13 2023-04-20 Precision Ai Inc. Hybrid aerial vehicle with adjustable vertical lift for field treatment
WO2023082105A1 (zh) * 2021-11-10 2023-05-19 深圳市大疆创新科技有限公司 喷洒作业的规划方法、装置、控制终端和存储介质
JP7650416B2 (ja) * 2022-08-26 2025-03-25 トヨタ自動車株式会社 情報処理装置、方法、及びプログラム
CN116609141B (zh) * 2023-06-09 2023-10-24 西安交通大学 一种用于大气气溶胶测量的连续采集装置
CN116700351A (zh) * 2023-07-20 2023-09-05 广州极飞科技股份有限公司 无人机作业方法、装置、无人机及存储介质
KR102802589B1 (ko) * 2024-08-01 2025-04-29 장완근 레일 구조물을 이용한 드론 및 이를 이용한 레일 드론 시스템
CN120610559B (zh) * 2025-08-08 2025-10-21 四川职业技术学院 一种智慧农业无人机喷药轨迹控制方法及系统

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104977935A (zh) * 2014-04-04 2015-10-14 北京中科火冠科技有限公司 一种旋翼无人机风场静电喷药装置及方法
WO2018157393A1 (en) * 2017-03-03 2018-09-07 SZ DJI Technology Co., Ltd. Windproof aerial dispensing method and system
CN109383805A (zh) * 2017-08-08 2019-02-26 迪尔公司 用于农业喷洒的移动漂移传感器

Family Cites Families (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7640797B2 (en) * 2005-03-17 2010-01-05 Mississippi State University Method and system for increasing safety in chemical application from an aircraft
JP2007030544A (ja) * 2005-07-22 2007-02-08 Yanmar Agricult Equip Co Ltd 空中散布装置
CN104162278B (zh) * 2014-06-17 2016-08-17 廖明忠 一种空中悬浮及可编程运动的方法、系统及玩具飞行器
US20160214715A1 (en) * 2014-11-21 2016-07-28 Greg Meffert Systems, Methods and Devices for Collecting Data at Remote Oil and Natural Gas Sites
JP6431395B2 (ja) * 2015-02-07 2018-11-28 ヤンマー株式会社 空中散布装置
FR3036475B1 (fr) * 2015-05-22 2018-08-10 Flying Whales Aeronef et procede de stabilisation d'un aeronef
CN107614121B (zh) * 2015-06-01 2019-10-25 深圳市大疆创新科技有限公司 具有液体流量和转速的反馈的喷洒系统
CN105707040B (zh) * 2016-01-29 2018-08-21 北京农业智能装备技术研究中心 一种飞行器航空精准喷施控制系统和方法
US10478841B2 (en) * 2016-04-06 2019-11-19 Harris Aerial Llc Modular sprayer system for heavy-lift unmanned aerial vehicles
JP2017206066A (ja) * 2016-05-16 2017-11-24 株式会社プロドローン 薬液散布用無人航空機
WO2018012129A1 (ja) * 2016-07-12 2018-01-18 コニカミノルタ株式会社 散布処理装置および該方法ならびに散布システム
JP2018127076A (ja) * 2017-02-08 2018-08-16 井関農機株式会社 空中散布機
US20200260714A1 (en) * 2017-03-06 2020-08-20 Andrew Pleatman Angle-Adjusting Sub-Assembly and Unmanned Aerial Vehicle and Apparatus Comprising Same
WO2018216214A1 (ja) * 2017-05-26 2018-11-29 株式会社オプティム Ｇａｐ対応農薬散布システム、方法及びプログラム
US10364029B2 (en) * 2017-06-08 2019-07-30 Yongbiao Liu Drone for agriculture
JP6487010B2 (ja) * 2017-10-26 2019-03-20 エスゼット ディージェイアイ テクノロジー カンパニー リミテッドＳｚ Ｄｊｉ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｃｏ．，Ｌｔｄ ある環境内で無人航空機を制御する方法、ある環境のマップを生成する方法、システム、プログラムおよび通信端末
CN111556842B (zh) * 2018-02-28 2023-08-22 株式会社尼罗沃克 提高安全性的农业用无人机
JP6733948B2 (ja) * 2018-02-28 2020-08-05 株式会社ナイルワークス ドローン、その制御方法、および、制御プログラム
DE102018104827B4 (de) * 2018-03-02 2022-11-10 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. Unbemannter Drehflügler, System und Verfahren zum Ausbringen eines Spritzguts
US20200047208A1 (en) * 2018-08-13 2020-02-13 Research Foundation Of The City University Of New York Lidar system for proper aerosolization of crops
WO2020087384A1 (zh) * 2018-10-31 2020-05-07 深圳市大疆创新科技有限公司 控制方法、设备、测绘无人机和喷洒无人机
DE102018221468A1 (de) * 2018-12-12 2020-06-18 Robert Bosch Gmbh Verfahren zum Ausbringen eines Spritzmittels auf ein Feld
US12078992B2 (en) * 2020-04-21 2024-09-03 Pyka, Inc. Unmanned aerial vehicle aerial spraying control
BR102020011062A2 (pt) * 2020-06-02 2021-12-07 Xmobots Aeroespacial E Defesa Ltda Aeronave remotamente pilotada destinada a atividades de aerolevantamento e pulverização e sistema de aerolevantamento e pulverização

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104977935A (zh) * 2014-04-04 2015-10-14 北京中科火冠科技有限公司 一种旋翼无人机风场静电喷药装置及方法
WO2018157393A1 (en) * 2017-03-03 2018-09-07 SZ DJI Technology Co., Ltd. Windproof aerial dispensing method and system
CN109383805A (zh) * 2017-08-08 2019-02-26 迪尔公司 用于农业喷洒的移动漂移传感器

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Publication number Publication date
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