[發明專利]植保噴藥無人機及其定間距飛行控制方法

在審

• 申請號: 202210777348.6
• 申請日: 2022-07-04
• 公開（公告）號: CN115056986A
• 公開（公告）日: 2022-09-16
• 發明（設計）人: 陳新民;牛忠潔;張山保;孫永樂;劉天柱;劉志豪;吳娜;劉靜;翁玉飛;張守霞
• 申請（專利權）人: 陳新民;牛忠潔;張山保;孫永樂;劉天柱;劉志豪;吳娜;劉靜;翁玉飛;張守霞
• 主分類號: B64D1/18
• 分類號: B64D1/18;A01M7/00;G05D1/10
• 代理公司: 鄭州先風知識產權代理有限公司 41127
• 代理人: 馬柯柯

1.植保噴藥無人機，具有飛行控制器、螺旋槳和噴藥系統，飛行控制器連接有用于測量無人機與下方農作物的相對高度的相對高度測量模塊；

其特征在于：飛行控制器內存儲有各種類型的農作物的不同生長階段分別對應的最佳相對高度HX數據；所述各種類型的農作物包括但不限于水稻、小麥、玉米、棉花、高粱和大豆；HX的單位為米；

將噴藥作業過程中的任意時刻下，飛行控制器將植保噴藥無人機下方的農作物頂端所在水平面作為基準平面；

相對高度指植保噴藥無人機與基準平面的豎向距離；最佳相對高度數據通過實驗獲取；

所述實驗是指針對特定農作物的各生長階段，分別通過控制植保噴藥無人機由高向低漸變間距飛行噴藥，初始相對高度為3米，終止相對高度為0.4米，人工選取其中藥液豎向穿透性最佳的相對高度作為該特定農作物特定生長階段的最佳相對高度數據。

2.根據權利要求1所述的植保噴藥無人機，其特征在于：相對高度測量模塊采用測量方向朝向下方的超聲波傳感器陣列。

3.根據權利要求1所述的植保噴藥無人機，其特征在于：飛行控制器還連接有用于測量前方N米處農作物頂端與植保噴藥無人機之間間距L的前間距測量模塊；L的單位為米；

N為實數且4米≥N≥2米；前間距測量模塊采用超聲波傳感器陣列或激光測距傳感器陣列；

以當前植保噴藥無人機下方的農作物頂端所在水平面為基準平面，前間距測量模塊測量的豎向角度范圍覆蓋從最高的水平方向至最低的朝向前方N米處的基準平面的方向。

4.權利要求3中所述植保噴藥無人機的定間距飛行控制方法，其特征在于：噴藥作業前，工作人員向飛行控制器輸入待噴藥區域的農作物種類及生長期，噴藥作業開始、植保噴藥無人機起飛后延時3-5秒，飛行控制器持續通過相對高度測量模塊獲取與其正下方農作物之間的豎向距離，將任意時刻下該豎向距離的實際值作為該時刻下的實際相對高度HS；

該豎向距離以相對高度測量模塊的超聲波傳感器陣列獲取的最小值為準，并根據該最小值確定基準平面相對植保噴藥無人機的位置；

飛行控制器控制植保噴藥無人機的飛行高度，使HS持續落入HX±0.03米的范圍之內；

具體是：噴藥作業進行中，隨著植保噴藥無人機向前飛行，當基準平面不變時，飛行控制器使螺旋槳的轉速保持不變；

當基準平面升高時，飛行控制器升高植保噴藥無人機的螺旋槳的轉速，使HS落入HX±0.03米的范圍之內后，保持螺旋槳的轉速不變；

當基準平面降低時，飛行控制器降低植保噴藥無人機的螺旋槳的轉速，使HS落入HX±0.03米的范圍之內后，保持螺旋槳的轉速不變。

5.根據權利要求4所述的定間距飛行控制方法，其特征在于：還包括有基準平面變化前的平滑變高控制方法：

前方N米處農作物的最高點與當前植保噴藥無人機之間豎向高度差為H米；

情況一：

當H＞HX時表明前方N米處的農作物頂端高度低于基準平面，飛行控制器通過以下公式一得到H值：公式一：H=（L²-N＇²）^0.5；其中，N＇＝N+⊿N，⊿N＝（N/L＇）×L＇＇，L＇=(HS²+N²)^0.5，L＇＇＝L－L＇；H－HX為當前的植保噴藥無人機高度降低目標；

此時飛行控制器提前降低螺旋槳的轉速，直到以下AB兩個條件之一發生時，保持螺旋槳的轉速不變：

A：相對高度測量模塊測得的相對高度小于等于0.2米；隨著植保噴藥無人機持續飛行，當條件A消失后，如果條件B仍未滿足，則飛行控制器繼續降低螺旋槳的轉速，直到條件A或條件B發生；

B：新計算得到的H值已經落入HX±0.03米的范圍之內；

情況二：

當H＝HX時，表明前方N米處的農作物頂端位于基準平面，此時飛行控制器保持螺旋槳的轉速不變；

情況三：

H＜HX時表明前方N米處的農作物頂端高度高于基準平面，飛行控制器通過以下公式二得到H值：公式二：H＝（L²-N²）^0.5；（HX－H）為當前的植保噴藥無人機高度升高目標；

此時飛行控制器提前升高螺旋槳的轉速，直到新計算得到的H值已經落入HX±0.03米的范圍之內時，保持螺旋槳的轉速不變。