[實用新型]一種植保無人機專用飛控系統

有效

• 申請號: 201420685049.0
• 申請日: 2014-11-14
• 公開（公告）號: CN204270115U
• 公開（公告）日: 2015-04-15
• 發明（設計）人: 苑進;劉雪美;陳榮康;王公成;張翼;張文碩
• 申請（專利權）人: 山東農業大學
• 主分類號: G05B19/418
• 分類號: G05B19/418
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本實用新型屬于農用航空植保領域,涉及一種針對驅動解耦植保無人機平臺的飛控系統，使之具備沿預設的飛行航路進行植保作業，保持作業高度，避免出現農藥漏噴、重噴或嚴重霧滴飄失。

技術背景

與傳統的田間人工噴灑農藥作業相比，植保無人機噴灑農藥有著非常明顯的優勢：無人機作業效率高，農藥對作業人員的危害較小，大幅度減小作業人員的勞動強度，霧滴漂移少，霧流對農作物的穿透性明顯加強，對病蟲草害防治效果良好，無人機不需要專用的升降場地，機動性能良好。同時也推動了我國農業機械化、數字化的發展進程。

植保無人機施藥時，需穩定在距離作物2～3米的高空上平穩低速飛行并噴灑藥液。目前植保無人機多采用遙控直升機或多旋翼無人機作為作業平臺。無人直升機結構復雜，其飛行過程中存在鉛垂方向升力和水平推力耦合問題，一方面加大了直升機機械結構和控制算法的復雜性，另一方面也提高其遙操作的復雜性，因此需要對無人機遙控者進行專業培訓。多旋翼無人機作為植保作業平臺，其載重相對直升機小的多，主要原因是采用了多個小尺寸螺旋槳，效率低，而且由于電源不能過大，其持續作業時間較短。因此在多旋翼無人機作業過程中需要多次的返回加藥和更換電池，工作效率低，也造成了能源的浪費。

一種驅動解耦的無人機平臺有效的解決了現有無人機結構復雜，操作困難，負載低的問題。所謂驅動解耦植保無人機平臺僅需要實現鉛垂方向升降運動、一定飛行高度下的平面運動。無人機平臺在高度上的升降僅由其鉛垂方向的大旋翼提供升力，而無人機平臺相對機身前后方向運動僅由左右兩個小旋翼提供推力，無人機平臺相對機身左右方向運動僅由前后兩個小旋翼提供推力，因此該無人機平臺的驅動力是完全解耦的。該平臺極大地適應了無人機作為專業植保平臺的作業需求。

現有植保無人機大多是人工遙控操作的，不帶自動導航系統，噴灑藥液的準確性差，漏噴現象時有發生。而基于GPS導航的無人機飛控系統控制無人機沿預設的飛行航路進行植保作業，但其植保過程中易出現的航路誤差或作業高度不穩定，從而極大地影響植保作業效果，極易造成農藥漏噴、重噴或霧滴飄失嚴重。現有無人機飛控系統無法適應驅動解耦的無人機平臺進行植保作業的需求，因而無法直接配置應用到此類驅動解耦的植保無人機上作為其植保飛行控制系統。

綜上所述，針對現有植保無人機存在的問題和不足，發明一種針對低成本、高負載、驅?動解耦植保無人機的飛控系統具有非常重要的實際意義。

發明內容

針對現有各種植保無人機平臺存在的不足，克服現有飛控導航系統無法直接應用于驅動解耦的植保無人機平臺，本實用新型提供了一種適合于驅動解耦植保無人機平臺的飛控系統，并使之不僅具備依據設置的作業路線進行導航，而且在作業過程中使無人機保持預定的噴藥高度的特點。

本實用新型一種植保無人機專用飛控系統采用的技術方案：包括無人機植保綜合管理模塊、高度控制子模塊、航路導航控制子模塊，噴霧控制子模塊。所述無人機植保綜合管理模塊作為整個無人機控制的核心，管理航路導航控制子模塊、噴霧作業控制子模塊、飛行高度控制子模塊的信息交換以及實現作業參數設定等人機交互功能。所述高度控制子模塊可以測量無人機距離作物冠層的距離，并且實時調整無人機鉛垂方向升力使之穩定在作業高度上。所述航路導航控制子模塊使無人機沿預設作業航路飛行，同時可以隨時調整飛行過程中出現的航路誤差，做到精確導航。所述噴霧控制子模塊依據植保無人機的作業位置實時控制植保作業開關，有效避免農藥的漏噴和重噴。

所述的無人機植保綜合管理模塊，包括飛控處理單元、信息接收單元、控制信息輸出單元。所述的飛控處理單元選用DSP處理器，該芯片集成有豐富的外圍接口，具備浮點運算能力、計算精度高、能提高控制輸出精度。所述的信息接收單元包括高度信息輸入接口、飛行信息輸入接口、無線傳輸模塊和無線信息輸入接口。所述的控制信息輸出單元包括高度控制信息輸出接口、飛行姿態調整信息輸出接口和噴藥控制信息輸出接口。所述的高度信息輸入接口采用UART接口與飛控處理單元通訊。所述的飛行信息輸入接口的SPI接口與飛控處理單元通訊。所述的無線傳輸模塊經無線信息輸入接口與飛控處理單元進行遠程通信。