[實用新型]一種植保無人機(jī)自主飛行路徑優(yōu)化裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201720391927.1
• 申請日: 2017-04-14
• 公開（公告）號: CN207319070U
• 公開（公告）日: 2018-05-04
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王偉;劉建梅;馬茜;許鑫樂
• 申請（專利權(quán)）人: 南京信息工程大學(xué)
• 主分類號: G05D1/08
• 分類號: G05D1/08;G05D1/10
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標(biāo)代理有限公司32200
• 代理人: 彭英

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及植保無人機(jī)的技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

近年來，隨著多旋翼無人機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展和成熟，在農(nóng)業(yè)植保方面，多旋翼無人機(jī)作業(yè)方式相比于傳統(tǒng)的人工作業(yè)方式，大大節(jié)省了人力成本，提高了作業(yè)效率，同時也保證了作業(yè)人員不受農(nóng)藥的侵害；相比于傳統(tǒng)固定翼飛機(jī)大面積噴灑的方式，多旋翼無人機(jī)作業(yè)可以顯著降低飛行成本，在農(nóng)藥噴灑的效果上，多旋翼無人機(jī)高速旋轉(zhuǎn)的槳葉產(chǎn)生的下洗氣流可以吹開植物表面的葉片，使農(nóng)藥均勻地作用于農(nóng)作物整體，有效的提高了農(nóng)藥的施用效率，體現(xiàn)了精細(xì)農(nóng)業(yè)的要求。考慮到植保機(jī)是在大片農(nóng)田中進(jìn)行作業(yè)，如果采用姿態(tài)或速度模式飛行，距離較遠(yuǎn)時，操作人員無法了解到無人機(jī)的飛行狀態(tài)，出現(xiàn)飛行事故機(jī)率將大大增加。因此，需要對四旋翼無人植保機(jī)的飛行軌跡進(jìn)行規(guī)劃。無人機(jī)路徑規(guī)劃指的是根據(jù)無人機(jī)自身機(jī)動性、飛行環(huán)境和任務(wù)要求,選擇一條安全有效的飛行路線。在無人機(jī)的實際飛行過程中,地面測控系統(tǒng)實時輸出大量飛行數(shù)據(jù),根據(jù)大量飛行數(shù)據(jù)快速進(jìn)行處理,并及時地對無人機(jī)進(jìn)行飛行控制,這對于無人機(jī)的飛行安全至關(guān)重要。

植保機(jī)是在大片農(nóng)田中進(jìn)行作業(yè)，如果采用姿態(tài)或GPS輔助的速度模式飛行，距離較遠(yuǎn)時，操作人員無法了解到無人機(jī)的飛行狀態(tài)，出現(xiàn)飛行事故機(jī)率將大大增加。因此，需要對四旋翼無人植保機(jī)的飛行軌跡進(jìn)行規(guī)劃。現(xiàn)在大多技術(shù)是通過地面站系統(tǒng)生成無人機(jī)的飛行軌跡，用GPS對周邊邊緣點進(jìn)行經(jīng)緯度分析，并將數(shù)據(jù)錄到地面站系統(tǒng)，地面站根據(jù)數(shù)據(jù)生成多個目標(biāo)點，并對點進(jìn)行保存，形成飛機(jī)的飛行路徑，此方法對地域有一定的局限性，而且當(dāng)?shù)貏莶黄郊创嬖谡系K物時飛機(jī)可能無法及時避開，存在安全隱患。而現(xiàn)在有的植保機(jī)裝有用于探測農(nóng)用植保無人機(jī)周圍的障礙物的障礙探測器，但當(dāng)遇到障礙物時，無人機(jī)通過數(shù)傳發(fā)給地面站，再接收緊急避障指令，這樣存在延遲可能使飛機(jī)來不及避讓而發(fā)生危險。

實用新型內(nèi)容

本實用新型目的是提供一種能夠根據(jù)不同的地形合理選擇路徑，提高無人機(jī)作業(yè)的精準(zhǔn)性和作業(yè)效率，降低重復(fù)覆蓋率、漏噴率與能量消耗的植保無人機(jī)自主飛行路徑優(yōu)化方法。

一種植保無人機(jī)自主飛行路徑優(yōu)化裝置，包括：

設(shè)置在植保無人機(jī)上用于采集植保無人機(jī)的水平坐標(biāo)和高度坐標(biāo)，并與GPS衛(wèi)星系統(tǒng)通信的機(jī)載GPS天線；

設(shè)置在植保無人機(jī)上用于控制植保無人機(jī)的飛行和播撒作業(yè)的飛行控制系統(tǒng)；

設(shè)置在植保無人機(jī)上用于探測植保無人機(jī)相對于地面的高度的機(jī)載相對高度探測器；

設(shè)置在植保無人機(jī)上用于對作業(yè)農(nóng)田進(jìn)行航拍取樣的機(jī)載攝像頭；

設(shè)置在植保無人機(jī)上用于將所述機(jī)載GPS天線、機(jī)載相對高度探測器和機(jī)載攝像頭獲得的數(shù)據(jù)回傳到地面站子系統(tǒng)，同時接收地面站子系統(tǒng)數(shù)據(jù)的機(jī)載數(shù)據(jù)回傳和接收系統(tǒng)；

位于地面站用來處理并存儲農(nóng)田地塊的坐標(biāo)、植被類型、植被相對地面高度、障礙物信息的地面站地理信息和圖像處理系統(tǒng)；

位于地面站用于對接收到的機(jī)載數(shù)據(jù)回傳和接收系統(tǒng)發(fā)來的數(shù)據(jù)，并結(jié)合地面站地理信息和圖像處理系統(tǒng)中存儲的信息，規(guī)劃植保無人機(jī)飛行路線的地面站飛行任務(wù)規(guī)劃系統(tǒng)；

位于地面站用于接收機(jī)載數(shù)據(jù)回傳和接收系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，并將地面站飛行任務(wù)規(guī)劃系統(tǒng)的數(shù)據(jù)回傳的地面站指令接收和發(fā)送系統(tǒng)。

本實用新型設(shè)置在植保無人機(jī)上的機(jī)載相對高度探測器采用聲納和光流探測。

本實用新型在植保無人機(jī)上裝置攝像頭，在噴灑作業(yè)開始前，首先用裝有攝像頭的植保機(jī)對工作區(qū)域進(jìn)行航拍，通過對航拍圖像的自動識別可以了解農(nóng)田的地勢以及飛行過程中可能遇到的障礙物，地面站根據(jù)分析后的地形生成相應(yīng)的飛行軌跡。植保無人機(jī)將沿預(yù)設(shè)的飛行航路進(jìn)行植保作業(yè), 能減輕遙控操作人員的勞動強(qiáng)度,提高無人機(jī)作業(yè)的精準(zhǔn)性和作業(yè)效率，降低重復(fù)覆蓋率、漏噴率與能量消耗。

附圖說明

圖1是本實用新型優(yōu)化裝置的連接示意圖。

圖2是本實用新型優(yōu)化方法的流程示意圖。

圖3是本實用新型找到“雷區(qū)點”的流程示意圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本實用新型的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說明：

如圖1所示，一種植保無人機(jī)自主飛行路徑優(yōu)化裝置，包括：

設(shè)置在植保無人機(jī)上用于采集植保無人機(jī)的水平坐標(biāo)和高度坐標(biāo)，并與GPS衛(wèi)星系統(tǒng)通信的機(jī)載GPS天線1；

設(shè)置在植保無人機(jī)上用于控制植保無人機(jī)的飛行和播撒作業(yè)的飛行控制系統(tǒng)2；

設(shè)置在植保無人機(jī)上用于探測植保無人機(jī)相對于地面的高度的機(jī)載相對高度探測器3；