[發(fā)明專利]一種基于無人機(jī)噴藥的風(fēng)場監(jiān)控下的霧滴控制系統(tǒng)及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110997439.6
• 申請日: 2021-08-27
• 公開（公告）號: CN113589846B
• 公開（公告）日: 2022-05-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李東曉;邊大紅;宋瑞卿;梁永波;張志慧
• 申請（專利權(quán)）人: 河北農(nóng)業(yè)大學(xué)
• 主分類號: G05D1/10
• 分類號: G05D1/10
• 代理公司: 北京睿智保誠專利代理事務(wù)所(普通合伙) 11732
• 代理人: 韓迎之

本發(fā)明公開了一種基于無人機(jī)噴藥的風(fēng)場監(jiān)控下的霧滴控制系統(tǒng)及方法，應(yīng)用于空中噴藥控技術(shù)領(lǐng)域，包括中央處理器、多光譜圖像采集與預(yù)處理模塊、激光傳感器、北斗導(dǎo)航模塊、風(fēng)速傳感器、霧滴中心漂移計(jì)算模塊、霧滴粒徑計(jì)算和控制模塊、路徑調(diào)整模塊和噴桿角度調(diào)整模塊。本發(fā)明采用風(fēng)速、風(fēng)向、溫濕度、降雨量等環(huán)境信息，可為無人機(jī)是否啟動噴施作業(yè)提供依據(jù)，避免因環(huán)境因素導(dǎo)致的作業(yè)失敗；根據(jù)機(jī)下風(fēng)場調(diào)整霧滴粒徑大小，有效地提高了空中噴藥的作業(yè)精度；根據(jù)實(shí)時風(fēng)速和風(fēng)向進(jìn)行路徑微調(diào)，實(shí)現(xiàn)實(shí)時精準(zhǔn)施藥的目的。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及空中噴藥控技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于無人機(jī)噴藥的風(fēng)場監(jiān)控下的霧滴控制系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)

我國是農(nóng)業(yè)大國，病蟲害是制約我國糧食生產(chǎn)的重要因素之一。近年來，隨著我國農(nóng)村土地流轉(zhuǎn)加快，土地兼并產(chǎn)生的家庭農(nóng)場改變了傳統(tǒng)的種植方式，土地集約化程度越來越高。同時，隨著城市進(jìn)程加快，農(nóng)村人口老齡化造成農(nóng)業(yè)勞動力短缺以及人工成本大幅上升，傳統(tǒng)的農(nóng)藥噴灑技術(shù)已經(jīng)不能滿足當(dāng)下農(nóng)業(yè)發(fā)展的要求，與常規(guī)噴霧施藥相比，植保無人機(jī)施藥時人機(jī)分離，能夠降低藥劑對人的危害。

植保無人機(jī)主要包括兩種：固定翼無人機(jī)和旋翼無人機(jī)，其中，旋翼無人機(jī)的應(yīng)用場合最廣，由于其具有可空中懸停、無需借助其他輔助起降裝置等優(yōu)點(diǎn)。一般地，在噴施作業(yè)中，旋翼無人機(jī)的噴頭安裝在其旋翼的正下方，這樣可通過旋翼產(chǎn)生的風(fēng)場來輔助霧滴的沉降，霧滴剛從噴頭噴出時，由于具有較大的運(yùn)動速度，此時不容易發(fā)生飄移；但隨著阻力的影響，霧滴運(yùn)動速度逐漸減小，逐漸趨于零，此時極容易發(fā)生飄移。

因此，根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)存在的困難，提出基于無人機(jī)噴藥的風(fēng)場監(jiān)控下的霧滴控制系統(tǒng)及方法，有效控制霧滴漂移、調(diào)整作業(yè)路徑，實(shí)現(xiàn)有效噴施藥物的目的，是本領(lǐng)域技術(shù)人員亟需解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明提供一種基于無人機(jī)噴藥的風(fēng)場監(jiān)控下的霧滴控制系統(tǒng)及方法，可簡單、有效的控制霧滴漂移和調(diào)整作業(yè)路徑，指導(dǎo)植保無人機(jī)精準(zhǔn)施藥，減少農(nóng)藥飄移，提高農(nóng)藥利用率。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種基于無人機(jī)噴藥的風(fēng)場監(jiān)控下的霧滴控制系統(tǒng)，包括：

中央處理器、多光譜圖像采集與預(yù)處理模塊、激光傳感器、北斗導(dǎo)航模塊、風(fēng)速傳感器、霧滴中心漂移計(jì)算模塊、霧滴粒徑計(jì)算和控制模塊、路徑調(diào)整模塊和噴桿角度調(diào)整模塊；

所述多光譜圖像采集與預(yù)處理模塊，與所述中央處理器的第一輸入端連接，用于獲取目標(biāo)區(qū)域的多光譜圖像，并將所述多光譜圖像發(fā)送至所述中央處理器；

所述激光傳感器，與所述中央處理器的第二輸入端連接，用于探測地形數(shù)據(jù)，并將所述地形數(shù)據(jù)發(fā)送至所述中央處理器；

所述北斗導(dǎo)航模塊，與所述中央處理模塊的第三輸入端連接，用于獲取無人機(jī)飛行速度和飛行坐標(biāo)，并將所述無人機(jī)飛行速度和所述無人機(jī)飛行坐標(biāo)發(fā)送至所述中央處理器；

所述中央處理器，利用獲取的所述多光譜圖像、所述地形數(shù)據(jù)、所述無人機(jī)飛行速度和所述無人機(jī)飛行坐標(biāo)，規(guī)劃無人機(jī)作業(yè)路徑；

所述風(fēng)速傳感器，與所述中央處理模塊的第四輸入端連接，用于測量無人機(jī)機(jī)下風(fēng)場數(shù)據(jù)，并將所述無人機(jī)機(jī)下風(fēng)場數(shù)據(jù)發(fā)送至所述中央處理器；

所述霧滴中心漂移計(jì)算模塊，與所述中央處理器的第一輸入/輸出端連接，用于接收所述中央處理器發(fā)送的所述無人機(jī)作業(yè)路徑和所述無人機(jī)機(jī)下風(fēng)場數(shù)據(jù)，利用霧滴飄移中心簡化計(jì)算模型，得到霧滴中心漂移方向和距離，并將所述霧滴中心漂移方向和所述霧滴中心漂移距離發(fā)送至所述中央處理器；

所述霧滴粒徑計(jì)算和控制模塊，與所述中央處理器的第二輸入/輸出端連接，用于接收所述中央處理器發(fā)送的所述無人機(jī)飛行速度、所述無人機(jī)飛行坐標(biāo)和所述無人機(jī)機(jī)下風(fēng)場數(shù)據(jù)，結(jié)合環(huán)境因素，計(jì)算出霧滴粒徑的目標(biāo)值，根據(jù)所述霧滴粒徑的目標(biāo)值調(diào)節(jié)霧滴粒徑的大小；