一种基于无人机的低空自动喷药系统的制作方法

1.本发明属于无人机自动喷药技术领域，尤其涉及一种基于无人机的低空自动喷药系统。


背景技术：

2.目前，随着科技的发展，无人机喷药已经成为一种新型防治病虫害的手段，相比传统的人工施药有其独特的优势，在农业植保领域发挥着巨大的作用，但无人机喷药同时也存在着问题，如：喷药精度差，特别是针对间距较大的作物，往往造成了浪费，而且喷药不够均匀，效果不好。因此，亟需设计一种新的基于无人机的低空自动喷药系统，以弥补现有技术的缺陷。
3.通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：现有无人机喷药喷药精度差，特别是针对间距较大的作物，会造成浪费，且喷药不够均匀，效果不好。


技术实现要素：

4.针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种基于无人机的低空自动喷药系统。
5.本发明是这样实现的，一种基于无人机的低空自动喷药系统，所述基于无人机的低空自动喷药系统包括：
6.区域测绘模块，与中央控制模块连接，用于通过测绘无人机对待喷药区域进行测绘，确定待喷药区域的面积数据；
7.中央控制模块，与区域测绘模块、无路径规划模块、高度控制模块、角度调节模块、自动喷药模块连接，用于通过中央处理器协调控制所述基于无人机的低空自动喷药系统各个模块的正常运行；
8.路径规划模块，与中央控制模块连接，用于通过路径规划程序根据待喷药区域的面积数据对植保无人机的喷药路径进行规划；
9.高度控制模块，与中央控制模块连接，用于通过相对高度传感器对植保无人机的喷药高度进行实时控制；
10.角度调节模块，与中央控制模块连接，用于通过角度调节程序实时调节植保无人机的飞行角度；
11.自动喷药模块，与中央控制模块连接，用于通过植保无人机搭载的喷药装置根据规划得到的喷药路径对待喷药区域进行自动喷药。
12.进一步，所述基于无人机的低空自动喷药系统还包括：
13.无线通信模块，与中央控制模块连接，用于通过无线通信装置将所述基于无人机的低空自动喷药系统数据发送至中央处理器；
14.中央控制模块，与无线通信模块、gps定位模块、数据存储模块、移动终端连接，用于通过中央处理器协调控制所述基于无人机的低空自动喷药系统各个模块的正常运行；
15.gps定位模块，与中央控制模块连接，用于通过gps定位装置对植保无人机的位置
进行实时确认更新；
16.数据存储模块，与中央控制模块连接，用于通过存储器存储待喷药区域的面积数据、植保无人机的喷药规划路径、gps定位数据、植保无人机的喷药高度和角度调节数据以及植保无人机的自动喷药数据；
17.移动终端，与中央控制模块连接，用于通过移动终端根据待喷药区域的面积数据、植保无人机的喷药规划路径、gps定位数据、植保无人机的喷药高度和角度调节数据以及植保无人机的自动喷药数据对无人机进行操控。
18.进一步，所述通过区域测绘模块利用测绘无人机对待喷药区域进行测绘，确定待喷药区域的面积数据包括：
19.(1)通过测绘无人机搭载的高清摄像头获取待喷药区域以及待喷药区域的参考对象所对应的图像数据；
20.(2)对所述待喷药区域以及参考对象的图像数据进行识别处理，以确定所述待喷药区域以及参考对象分别对应的像素点数量；
21.(3)根据所述待喷药区域对应的像素点数量以及所述参考对象的实际面积，确定所述待喷药区域的实际面积。
22.进一步，所述对所述待喷药区域以及参考对象的图像数据进行识别处理包括：
23.确定每个参考对象的识别概率值；根据每个参考对象的识别概率值，确定所述待喷药区域以及参考对象分别对应的像素点数量。
24.进一步，所述确定所述待喷药区域的实际面积包括：
25.根据所述待喷药区域对应的像素点数量与所述参考对象像素点数量的比值、以及所述参考对象的实际面积，确定所述待喷药区域的实际面积。
26.进一步，所述通过高度控制模块利用相对高度传感器对植保无人机的喷药高度进行实时控制包括：
27.(1)植保无人机飞行至距喷药起始点h高度处悬停飞行；
28.(2)待3～5s后，植保无人机开始工作，利用植保无人机搭载的高度传感器测量植保无人机与喷药起始点之间的高度h；
29.(3)通过数值比较算法比较h和h，判断所述植保无人机的喷药高度是否正常；其中，所述h是植保无人机的起飞高度。
30.进一步，所述通过数值比较算法比较h和h，判断所述植保无人机的喷药高度是否正常包括：
31.若h小于h，则植保无人机的喷药高度较小，植保无人机飞升至h高度；
32.若h大于h，则植保无人机的喷药高度较大，植保无人机下降至h高度；
33.若h等于h，则植保无人机的喷药高度正常，继续进行喷药工作。
34.本发明的另一目的在于提供一种计算机设备，所述计算机设备包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时，使得所述处理器执行如下步骤：
35.通过测绘无人机对待喷药区域进行测绘，确定待喷药区域的面积数据；根据待喷药区域的面积数据对植保无人机的喷药路径进行规划；通过gps定位装置对植保无人机的位置进行实时确认更新；通过相对高度传感器对植保无人机的喷药高度进行控制；通过角
度调节程序调节植保无人机的飞行角度；通过植保无人机搭载的喷药装置根据规划的喷药路径对待喷药区域进行自动喷药。
36.本发明的另一目的在于提供一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，使得所述处理器执行如下步骤：
37.通过测绘无人机对待喷药区域进行测绘，确定待喷药区域的面积数据；根据待喷药区域的面积数据对植保无人机的喷药路径进行规划；通过gps定位装置对植保无人机的位置进行实时确认更新；通过相对高度传感器对植保无人机的喷药高度进行控制；通过角度调节程序调节植保无人机的飞行角度；通过植保无人机搭载的喷药装置根据规划的喷药路径对待喷药区域进行自动喷药。
38.本发明的另一目的在于提供一种信息数据处理终端，所述信息数据处理终端用于实现所述基于无人机的低空自动喷药系统。
39.结合上述的技术方案和解决的技术问题，请从以下几方面分析本发明所要保护的技术方案所具备的优点及积极效果为：
40.第一、针对上述现有技术存在的技术问题以及解决该问题的难度，紧密结合本发明的所要保护的技术方案以及研发过程中结果和数据等，详细、深刻地分析本发明技术方案如何解决的技术问题，解决问题之后带来的一些具备创造性的技术效果。具体描述如下：
41.本发明提供的基于无人机的低空自动喷药系统，通过区域测绘模块确定待喷药区域以及参考对象分别对应的像素点数量，进而确定了待喷药区域的实际面积，计算结果比较精确，应用场景也比较广泛。
42.同时，本发明通过高度控制模块对植保无人机的喷药高度进行实时的控制调节，确保了植保无人机的低空喷药高度和飞行安全，降低了植保无人机的事故发生率，保障了人们的人身安全与财产安全。
43.第二，把技术方案看做一个整体或者从产品的角度，本发明所要保护的技术方案具备的技术效果和优点，具体描述如下：
44.本发明提供的基于无人机的低空自动喷药系统结构简单，喷药精度高，特别是针对间距较大的作物，节约了药物资源，且喷药均匀，效果好。
附图说明
45.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例中所需要使用的附图做简单的介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下还可以根据这些附图获得其他的附图。
46.图1是本发明实施例提供的基于无人机的低空自动喷药系统交互图；
47.图2是本发明实施例提供的通过区域测绘模块利用测绘无人机对待喷药区域进行测绘，确定待喷药区域的面积数据的方法流程图；
48.图3是本发明实施例提供的通过高度控制模块利用相对高度传感器对植保无人机的喷药高度进行实时控制的方法流程图。
具体实施方式
49.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
50.针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种基于无人机的低空自动喷药系统，下面结合附图对本发明作详细的描述。
51.一、解释说明实施例。为了使本领域技术人员充分了解本发明如何具体实现，该部分是对权利要求技术方案进行展开说明的解释说明实施例。
52.本发明实施例提供的基于无人机的低空自动喷药系统包括：区域测绘模块、无线通信模块、中央控制模块、路径规划模块、gps定位模块、高度控制模块、角度调节模块、自动喷药模块、数据存储模块、移动终端。
53.区域测绘模块，与中央控制模块连接，用于通过测绘无人机对待喷药区域进行测绘，确定待喷药区域的面积数据；
54.无线通信模块，与中央控制模块连接，用于通过无线通信装置将所述基于无人机的低空自动喷药系统数据发送至中央处理器；
55.中央控制模块，与区域测绘模块、无线通信模块、路径规划模块、gps定位模块、高度控制模块、角度调节模块、自动喷药模块、数据存储模块、移动终端连接，用于通过中央处理器协调控制所述基于无人机的低空自动喷药系统各个模块的正常运行；
56.路径规划模块，与中央控制模块连接，用于通过路径规划程序根据待喷药区域的面积数据对植保无人机的喷药路径进行规划；
57.gps定位模块，与中央控制模块连接，用于通过gps定位装置对植保无人机的位置进行实时确认更新；
58.高度控制模块，与中央控制模块连接，用于通过相对高度传感器对植保无人机的喷药高度进行实时控制；
59.角度调节模块，与中央控制模块连接，用于通过角度调节程序实时调节植保无人机的飞行角度；
60.自动喷药模块，与中央控制模块连接，用于通过植保无人机搭载的喷药装置根据规划得到的喷药路径对待喷药区域进行自动喷药；
61.数据存储模块，与中央控制模块连接，用于通过存储器存储待喷药区域的面积数据、植保无人机的喷药规划路径、gps定位数据、植保无人机的喷药高度和角度调节数据以及植保无人机的自动喷药数据；
62.移动终端，与中央控制模块连接，用于通过移动终端根据待喷药区域的面积数据、植保无人机的喷药规划路径、gps定位数据、植保无人机的喷药高度和角度调节数据以及植保无人机的自动喷药数据对无人机进行操控。
63.本发明实施例提供的基于无人机的低空自动喷药系统交互图如图1所示。
64.如图2所示，本发明实施例提供的通过区域测绘模块利用测绘无人机对待喷药区域进行测绘，确定待喷药区域的面积数据包括：
65.s101，通过测绘无人机搭载的高清摄像头获取待喷药区域以及待喷药区域的参考对象所对应的图像数据；
66.s102，对所述待喷药区域以及参考对象的图像数据进行识别处理，以确定所述待喷药区域以及参考对象分别对应的像素点数量；
67.s103，根据所述待喷药区域对应的像素点数量以及所述参考对象的实际面积，确定所述待喷药区域的实际面积。
68.本发明实施例提供的对所述待喷药区域以及参考对象的图像数据进行识别处理包括：确定每个参考对象的识别概率值；根据每个参考对象的识别概率值，确定所述待喷药区域以及参考对象分别对应的像素点数量。
69.本发明实施例提供的确定所述待喷药区域的实际面积包括：根据所述待喷药区域对应的像素点数量与所述参考对象像素点数量的比值、以及所述参考对象的实际面积，确定所述待喷药区域的实际面积。
70.如图3所示，本发明实施例提供的通过高度控制模块利用相对高度传感器对植保无人机的喷药高度进行实时控制包括：
71.s201，植保无人机飞行至距喷药起始点h高度处悬停飞行；
72.s202，待3～5s后，植保无人机开始工作，利用植保无人机搭载的高度传感器测量植保无人机与喷药起始点之间的高度h；
73.s203，通过数值比较算法比较h和h，判断所述植保无人机的喷药高度是否正常；其中，所述h是植保无人机的起飞高度。
74.本发明实施例提供的通过数值比较算法比较h和h，判断所述植保无人机的喷药高度是否正常包括：
75.若h小于h，则植保无人机的喷药高度较小，植保无人机飞升至h高度；
76.若h大于h，则植保无人机的喷药高度较大，植保无人机下降至h高度；
77.若h等于h，则植保无人机的喷药高度正常，继续进行喷药工作。
78.二、应用实施例。为了证明本发明的技术方案的创造性和技术价值，该部分是对权利要求技术方案进行具体产品上或相关技术上的应用的应用实施例。
79.本发明的应用实施例提供了一种计算机设备，所述计算机设备包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时，使得所述处理器执行如下步骤：
80.通过测绘无人机对待喷药区域进行测绘，确定待喷药区域的面积数据；根据待喷药区域的面积数据对植保无人机的喷药路径进行规划；通过gps定位装置对植保无人机的位置进行实时确认更新；通过相对高度传感器对植保无人机的喷药高度进行控制；通过角度调节程序调节植保无人机的飞行角度；通过植保无人机搭载的喷药装置根据规划的喷药路径对待喷药区域进行自动喷药。
81.本发明的应用实施例提供了一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，使得所述处理器执行如下步骤：
82.通过测绘无人机对待喷药区域进行测绘，确定待喷药区域的面积数据；根据待喷药区域的面积数据对植保无人机的喷药路径进行规划；通过gps定位装置对植保无人机的位置进行实时确认更新；通过相对高度传感器对植保无人机的喷药高度进行控制；通过角度调节程序调节植保无人机的飞行角度；通过植保无人机搭载的喷药装置根据规划的喷药路径对待喷药区域进行自动喷药。
83.本发明的应用实施例提供了一种信息数据处理终端，所述信息数据处理终端用于实现所述基于无人机的低空自动喷药系统。
84.应当注意，本发明的实施方式可以通过硬件、软件或者软件和硬件的结合来实现。硬件部分可以利用专用逻辑来实现；软件部分可以存储在存储器中，由适当的指令执行系统，例如微处理器或者专用设计硬件来执行。本领域的普通技术人员可以理解上述的设备和方法可以使用计算机可执行指令和/或包含在处理器控制代码中来实现，例如在诸如磁盘、cd或dvd-rom的载体介质、诸如只读存储器(固件)的可编程的存储器或者诸如光学或电子信号载体的数据载体上提供了这样的代码。本发明的设备及其模块可以由诸如超大规模集成电路或门阵列、诸如逻辑芯片、晶体管等的半导体、或者诸如现场可编程门阵列、可编程逻辑设备等的可编程硬件设备的硬件电路实现，也可以用由各种类型的处理器执行的软件实现，也可以由上述硬件电路和软件的结合例如固件来实现。
85.以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种基于无人机的低空自动喷药系统，其特征在于，所述基于无人机的低空自动喷药系统包括：区域测绘模块，与中央控制模块连接，用于通过测绘无人机对待喷药区域进行测绘，确定待喷药区域的面积数据；中央控制模块，与区域测绘模块、无路径规划模块、高度控制模块、角度调节模块、自动喷药模块连接，用于通过中央处理器协调控制所述基于无人机的低空自动喷药系统各个模块的正常运行；路径规划模块，与中央控制模块连接，用于通过路径规划程序根据待喷药区域的面积数据对植保无人机的喷药路径进行规划；高度控制模块，与中央控制模块连接，用于通过相对高度传感器对植保无人机的喷药高度进行实时控制；角度调节模块，与中央控制模块连接，用于通过角度调节程序实时调节植保无人机的飞行角度；自动喷药模块，与中央控制模块连接，用于通过植保无人机搭载的喷药装置根据规划得到的喷药路径对待喷药区域进行自动喷药。2.如权利要求1所述基于无人机的低空自动喷药系统，其特征在于，所述基于无人机的低空自动喷药系统还包括：无线通信模块，与中央控制模块连接，用于通过无线通信装置将所述基于无人机的低空自动喷药系统数据发送至中央处理器；中央控制模块，与无线通信模块、gps定位模块、数据存储模块、移动终端连接，用于通过中央处理器协调控制所述基于无人机的低空自动喷药系统各个模块的正常运行；gps定位模块，与中央控制模块连接，用于通过gps定位装置对植保无人机的位置进行实时确认更新；数据存储模块，与中央控制模块连接，用于通过存储器存储待喷药区域的面积数据、植保无人机的喷药规划路径、gps定位数据、植保无人机的喷药高度和角度调节数据以及植保无人机的自动喷药数据；移动终端，与中央控制模块连接，用于通过移动终端根据待喷药区域的面积数据、植保无人机的喷药规划路径、gps定位数据、植保无人机的喷药高度和角度调节数据以及植保无人机的自动喷药数据对无人机进行操控。3.如权利要求1所述基于无人机的低空自动喷药系统，其特征在于，所述通过区域测绘模块利用测绘无人机对待喷药区域进行测绘，确定待喷药区域的面积数据包括：(1)通过测绘无人机搭载的高清摄像头获取待喷药区域以及待喷药区域的参考对象所对应的图像数据；(2)对所述待喷药区域以及参考对象的图像数据进行识别处理，以确定所述待喷药区域以及参考对象分别对应的像素点数量；(3)根据所述待喷药区域对应的像素点数量以及所述参考对象的实际面积，确定所述待喷药区域的实际面积。4.如权利要求3所述基于无人机的低空自动喷药系统，其特征在于，所述对所述待喷药区域以及参考对象的图像数据进行识别处理包括：
确定每个参考对象的识别概率值；根据每个参考对象的识别概率值，确定所述待喷药区域以及参考对象分别对应的像素点数量。5.如权利要求3所述基于无人机的低空自动喷药系统，其特征在于，所述确定所述待喷药区域的实际面积包括：根据所述待喷药区域对应的像素点数量与所述参考对象像素点数量的比值、以及所述参考对象的实际面积，确定所述待喷药区域的实际面积。6.如权利要求1所述基于无人机的低空自动喷药系统，其特征在于，所述通过高度控制模块利用相对高度传感器对植保无人机的喷药高度进行实时控制包括：(1)植保无人机飞行至距喷药起始点h高度处悬停飞行；(2)待3～5s后，植保无人机开始工作，利用植保无人机搭载的高度传感器测量植保无人机与喷药起始点之间的高度h；(3)通过数值比较算法比较h和h，判断所述植保无人机的喷药高度是否正常；其中，所述h是植保无人机的起飞高度。7.如权利要求6所述基于无人机的低空自动喷药系统，其特征在于，所述通过数值比较算法比较h和h，判断所述植保无人机的喷药高度是否正常包括：若h小于h，则植保无人机的喷药高度较小，植保无人机飞升至h高度；若h大于h，则植保无人机的喷药高度较大，植保无人机下降至h高度；若h等于h，则植保无人机的喷药高度正常，继续进行喷药工作。8.一种计算机设备，其特征在于，所述计算机设备包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时，使得所述处理器执行如下步骤：通过测绘无人机对待喷药区域进行测绘，确定待喷药区域的面积数据；根据待喷药区域的面积数据对植保无人机的喷药路径进行规划；通过gps定位装置对植保无人机的位置进行实时确认更新；通过相对高度传感器对植保无人机的喷药高度进行控制；通过角度调节程序调节植保无人机的飞行角度；通过植保无人机搭载的喷药装置根据规划的喷药路径对待喷药区域进行自动喷药。9.一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，使得所述处理器执行如下步骤：通过测绘无人机对待喷药区域进行测绘，确定待喷药区域的面积数据；根据待喷药区域的面积数据对植保无人机的喷药路径进行规划；通过gps定位装置对植保无人机的位置进行实时确认更新；通过相对高度传感器对植保无人机的喷药高度进行控制；通过角度调节程序调节植保无人机的飞行角度；通过植保无人机搭载的喷药装置根据规划的喷药路径对待喷药区域进行自动喷药。10.一种信息数据处理终端，其特征在于，所述信息数据处理终端用于实现如权利要求1～7任意一项所述基于无人机的低空自动喷药系统。

技术总结
本发明属于无人机自动喷药技术领域，公开了一种基于无人机的低空自动喷药系统，通过测绘无人机对待喷药区域进行测绘，确定待喷药区域的面积数据；根据待喷药区域的面积数据对植保无人机的喷药路径进行规划；通过GPS定位装置对植保无人机的位置进行确认；通过相对高度传感器对植保无人机的喷药高度进行控制；通过角度调节程序调节植保无人机的飞行角度；通过植保无人机搭载的喷药装置根据规划的喷药路径对待喷药区域进行自动喷药。本发明的基于无人机的低空自动喷药系统结构简单，喷药精度高，特别是针对间距较大的作物，节约药物资源，且喷药均匀，效果好。本发明的计算结果精确，应用场景广泛，确保植保无人机的低空喷药高度和飞行安全。飞行安全。飞行安全。


技术研发人员：岳延滨 冯恩英 彭顺正 邹玮 吴小波 陈智虎 王虎 韩威
受保护的技术使用者：贵州省农业科技信息研究所（贵州省农业科技信息中心）
技术研发日：2022.11.25
技术公布日：2023/5/4