[發明專利]一種智能植保無人機的控制管理系統及其控制方法

有效

• 申請號: 201710323497.4
• 申請日: 2017-05-09
• 公開（公告）號: CN106970634B
• 公開（公告）日: 2023-07-25
• 發明（設計）人: 張子豪;孫朋;鄭宇;王新華
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: G05D1/08
• 分類號: G05D1/08;G05D1/10
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 馬嚴龍

本發明公開了一種智能植保無人機的控制管理系統及其控制方法，包括控制無人機飛行的飛行控制系統和控制噴灑裝置的智能噴灑管理系統，根據噴灑面積及用藥量計算出噴頭中工作噴嘴數量、水泵壓力及巡航速度。與現有技術相比，本發明對于農田內藥物的噴灑更加均勻，不會造成藥物滴漏現象。

技術領域

本發明涉及一種智能植保無人機的控制管理系統及其控制方法，屬于導航定位與控制的技術領域。

背景技術

植保無人機在給農作物噴灑農藥時，經常會出現藥物噴灑不均勻的現象。其主要由三個方面的原因，第一，飛行高度、飛行速度及水泵輸出量均會影響最后附著在農作物上的藥量，但是許多無人機在作業時，沒有將這三者進行整體的考慮，因此在加減速或轉彎處，飛機高度、速度發生變化后，導致藥量不均勻。第二，在噴灑過程中，可能會由部分噴嘴被堵塞，如果沒有及時發現，將會導致成塊的農作物被漏掉。第三，藥量較低或機載農藥用盡時，未能及時記錄停藥點或沒有記錄停藥點，致使小片農作物被遺漏。

不同的農作物，對農藥的需求量不同。同一種農作物對不同農藥的需求量也不同。因此在改變作業對象時，無人機在單位時間內的噴藥量要發生改變。如果通過調節水泵壓力大小來改變噴藥量，會使農藥的霧化效果變差，甚至是變成水滴狀。如果通過飛機飛行速度或高度來改變噴藥量，會降低打藥效率。這些方法無法使植保無人機的噴灑效果在面對不同作物時，均處于一個較好的狀態。

因此，要進一步提高植保無人機的工作質量，解決上述問題是迫切需要的。

發明內容

本發明需要解決的技術問題是針對上述現有技術的不足，而提供一種噴灑農藥均勻的植保無人機的控制管理系統及其控制方法。

為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是：

一種智能植保無人機的控制管理系統，包括飛行控制系統和智能噴灑管理系統，所述飛行控制系統包括主控芯片A以及分別電氣連接在主控芯片A上的姿態傳感器、差分GPS、氣壓計、無線電數傳、動力電量檢測模塊，所述智能噴灑管理系統包括輔控芯片B、流量計、電源模塊、水泵及常閉電磁閥，所述主控芯片A、輔控芯片B、電源模塊、常閉電磁閥依次串聯，所述水泵電氣連接電源模塊，水泵外設置有藥箱，藥箱、水泵、常閉電磁閥通過管道依次連接。

所述常閉電磁閥外設置有噴灑裝置，常閉電磁閥與噴灑裝置之間還設置有流量計，常閉電磁閥、流量計、噴頭依次管道連接，所述流量計電氣連接輔控芯片B。

所述噴灑裝置包括六個噴嘴，六個噴嘴按機頭方向三行兩列安裝在飛機底部，其中每行為一組噴嘴，共三組噴組，均向下噴灑農藥。

一種智能植保無人機的控制管理系統的控制方法，其特征在于，包括以下步驟：

A.給FCS設定飛行航線、噴灑面積和用藥量。其中飛行航線包括了飛機自動飛行時的經緯度、高度及速度信息；

B.將噴灑面積、用藥量及飛行航線中的飛行高度數據發送給ISMS，ISMS根據這些數據計算出需要開啟的最佳噴嘴組數及飛機巡航速度，巡航速度發送給FCS用于控制飛行速度，具體計算方式如下：

I、計算噴灑系統噴灑寬度W

根據飛行高度H、農作物高度h及噴嘴噴灑角度θ計算出單個噴嘴噴灑寬度W₁，

因為每組噴嘴包含兩個并列的噴嘴，所以噴灑系統的噴灑寬度W＝2*W₁；

II、計算需要開啟的噴嘴組數K₁

設噴灑面積為S，用藥量為Vol，預先設定無人機速度為V_a，噴灑面積及用藥量源數據在步驟A中獲得，預先設定無人機速度源數據在步驟A中的飛行航線數據中獲取，噴灑寬度W在計算過程I中獲得，由此計算出無人機噴灑農藥的總流量A，公式如下：