[發明專利]一種無人機樹冠追蹤系統

在審

• 申請號: 201711203611.6
• 申請日: 2017-11-27
• 公開（公告）號: CN108196567A
• 公開（公告）日: 2018-06-22
• 發明（設計）人: 賈瑞昌;林江濤;黃文杰;唐立菲;邱俊
• 申請（專利權）人: 華南農業大學
• 主分類號: G05D1/10
• 分類號: G05D1/10
• 代理公司: 廣東廣信君達律師事務所 44329
• 代理人: 杜鵬飛;楊曉松

本發明公開了一種無人機樹冠追蹤系統，包括四旋翼無人機，以及設置在所述四旋翼無人機上的激光傳感器單元、慣性測量單元和數據處理單元，其中：所述四旋翼無人機包括機架，以及安裝在所述機架上的螺旋槳、電機、電源和飛行控制模塊，所述螺旋槳與所述電機相連接，所述電機與所述電源相連接；所述螺旋槳、電機和電源分別與所述飛行控制模塊相連接；所述飛行控制模塊控制所述四旋翼無人機的飛行作業；本發明設計合理，降低了現有技術對樹冠進行追蹤的成本，解決目前對樹冠進行追蹤的技術無法大面積推廣的問題，減少了無人機噴藥過程中對藥物的浪費，提高了噴藥效率，節約了大量資源，也有利于環境保護。

技術領域

本發明涉及農用無人機技術領域，具體涉及一種無人機樹冠追蹤系統。

背景技術

病蟲害是嚴重制約農業可持續發展的重要因素之一，在目前，化學防治仍是一項重要的防治手段。采用無人機進行施藥作為一種新型防治蟲害的手段，相比傳統的地面施藥和有人駕駛施藥有其獨特的優勢，所以，對農用無人機的研究成為了當下農機行業研究的熱點。但是，在使用農業無人機對果樹林進行噴藥時，由于果樹林中果樹個體之間存在一定面積量無需噴藥的空位，如果沒有對這些空位進行篩選而實施如水稻式的全面積無差別噴藥，將會在果樹個體與果樹個體之間的空位浪費大量的農藥，而要實現無人機對果樹樹冠的追蹤，目前仍然依靠人力進行控制，效率低下，浪費人力物力；針對上述問題，現有技術已有相關研究，例如陸澤萍等人的《基于無人機航拍圖像的樹冠三維重建》，劉祖瑾等的《基于ICA算法和尺度優化的無人機影像樹冠提取方法》等都有相關研究，但是，這些研究都存在設備復雜、傳感器使用量多、成本高且操作復雜、不利于推廣等問題。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的缺點與不足，提供一種無人機樹冠追蹤系統，該系統操作簡單，可解決目前現有技術無法大面積推廣的問題，減少了無人機噴藥過程藥物的浪費，提高了噴藥效率，節約了大量資源。

本發明的目的通過下述技術方案實現：

一種無人機樹冠追蹤系統，包括四旋翼無人機，以及設置在所述四旋翼無人機上的激光傳感器單元、慣性測量單元和數據處理單元，其中：

所述四旋翼無人機包括機架，以及安裝在所述機架上的螺旋槳、電機、電源和飛行控制模塊，所述螺旋槳與所述電機相連接，所述電機與所述電源相連接；所述螺旋槳、電機和電源分別與所述飛行控制模塊相連接；所述飛行控制模塊控制所述四旋翼無人機的飛行作業；

所述激光傳感器單元包括安裝架和激光傳感器，所述安裝架整體呈T型結構，所述安裝架上設有安裝孔位，所述安裝架通過所述安裝孔位與所述四旋翼無人機的機架相連接；所述激光傳感器設有四個，其中第一激光傳感器、第二激光傳感器和第三激光傳感器均勻分布在所述安裝架的橫梁上，第四激光傳感器設置在所述安裝架豎梁的底部，所述第一激光傳感器、第二激光傳感器和第三激光傳感器位于所述四旋翼無人機的前部，所述第四激光傳感器位于所述四旋翼無人機的后部，所述四個激光傳感器形成陣列且處于同一水平面同時作業，所述四個激光傳感器同時獲取四旋翼無人機與樹冠的距離，并將數據傳輸給所述數據處理單元進行處理；

所述慣性測量單元通過所述數據處理單元與所述四旋翼無人機的飛行控制模塊相連接，從而控制所述四旋翼無人機的飛行作業，當激光傳感器單元無數據返回或者出現異常數據時，飛行控制模塊通過所述慣性測量單元保證四旋翼無人機維持現有的飛行路徑與飛行方向；

所述數據處理單元包括單片機，所述單片機通過濾波算法對所述四個激光傳感器傳輸過來的數據進行處理，去掉異常數據后對所得的數據進行對比判斷，單片機通過運用對比判斷后的數據控制四旋翼無人機進行作業；所述單片機分別與所述激光傳感器單元和慣性測量單元雙向連接；所述單片機與所述四旋翼無人機的飛行控制模塊單向連接，所述單片機通過所述飛行控制模塊間接控制所述四旋翼無人機。

本發明的工作原理：