本發(fā)明涉及一種供農(nóng)業(yè)使用的無(wú)人機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種植保無(wú)人機(jī)的飛行控制系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

中國(guó)作為農(nóng)業(yè)大國(guó)，18億畝基本農(nóng)田，每年需要大量的農(nóng)業(yè)植保作業(yè)，我國(guó)每年農(nóng)藥中毒人數(shù)有10萬(wàn)之眾，致死率約20%。農(nóng)藥殘留和污染造成的病死人數(shù)至今尚無(wú)官方統(tǒng)計(jì)，想必更是一個(gè)驚人數(shù)字。

植保無(wú)人機(jī)服務(wù)農(nóng)業(yè)在日本、美國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家得到了快速發(fā)展。1990年，日本山葉公司率先推出世界上第一架無(wú)人機(jī)，主要用于噴灑農(nóng)藥。我國(guó)南方首先應(yīng)用于水稻種植區(qū)的農(nóng)藥噴灑。

無(wú)人駕駛小型直升機(jī)具有作業(yè)高度低，飄移少，可空中懸停，無(wú)需專(zhuān)用起降機(jī)場(chǎng)，旋翼產(chǎn)生的向下氣流有助于增加霧流對(duì)作物的穿透性，防治效果高，遠(yuǎn)距離遙控操作，噴灑作業(yè)人員避免了暴露于農(nóng)藥的危險(xiǎn)，提高了噴灑作業(yè)安全性等諸多優(yōu)點(diǎn)。另外，電動(dòng)無(wú)人直升機(jī)噴灑技術(shù)采用噴霧噴灑方式至少可以節(jié)約50%的農(nóng)藥使用量，節(jié)約90%的用水量，這將很大程度的降低資源成本。電動(dòng)無(wú)人機(jī)與油動(dòng)的相比，整體尺寸小，重量輕，折舊率更低、單位作業(yè)人工成本不高、易保養(yǎng)。

目前在國(guó)內(nèi)同行申請(qǐng)的專(zhuān)利中，申請(qǐng)?zhí)枮椋?01510750602.3）的發(fā)明專(zhuān)利，該申請(qǐng)?jiān)谏暾?qǐng)書(shū)中詳細(xì)描述了該技術(shù)的技術(shù)特征，具有防碰撞、定距好等特點(diǎn)。

但是這種無(wú)人機(jī)在實(shí)際使用過(guò)程中，會(huì)面臨著一個(gè)很現(xiàn)實(shí)的問(wèn)題。中國(guó)的農(nóng)田，北方基本都是平整后的土地，即常說(shuō)的“方塊田”但是在南方的土地，例如梯田等一系列的不規(guī)則農(nóng)田很常見(jiàn)。按照現(xiàn)在的無(wú)人機(jī)控制系統(tǒng)來(lái)實(shí)施時(shí)，無(wú)人機(jī)系統(tǒng)識(shí)別不出農(nóng)田的不規(guī)則形狀，直接導(dǎo)致后期噴灑工作時(shí)，產(chǎn)生遺漏或者噴灑出邊界，造成不必要的浪費(fèi)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種新型的植保無(wú)人機(jī)控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)要具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便，在使用過(guò)程中，可以高效的識(shí)別農(nóng)田的形狀，對(duì)不規(guī)則的農(nóng)田進(jìn)行有效的噴灑，噴灑效率高，浪費(fèi)率低等特點(diǎn)。

本發(fā)明的技術(shù)方案為：

一種植保無(wú)人機(jī)飛行控制系統(tǒng)，主要由無(wú)人機(jī)、規(guī)劃航線模塊、地面基站和飛控系統(tǒng)四個(gè)部分組成，所述無(wú)人機(jī)包括機(jī)載導(dǎo)航和姿態(tài)調(diào)整系統(tǒng)，所述地面基站包括人工干預(yù)模塊和電子監(jiān)控模塊，所述規(guī)劃航線模塊包括GPS面積測(cè)量?jī)x和測(cè)控模塊，所述飛控系統(tǒng)分別與無(wú)人機(jī)、規(guī)劃航線模塊和地面基站保持通訊聯(lián)接，并對(duì)這三組數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析處理；

所述機(jī)載導(dǎo)航裝置主要通過(guò)與GPS衛(wèi)星連接，用于采集信號(hào)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，并通過(guò)任務(wù)系統(tǒng)自動(dòng)獲取正確的飛行運(yùn)動(dòng)指令；

所述姿態(tài)調(diào)整模塊主要利用陀螺儀和測(cè)距聲吶對(duì)無(wú)人機(jī)螺旋槳轉(zhuǎn)速之間進(jìn)行差速調(diào)節(jié)；

所述人工干預(yù)模塊主要安裝在手持遙控器之內(nèi)，當(dāng)出現(xiàn)電子故障時(shí)，由人工干預(yù)，防止出現(xiàn)意外事故；

所述電子監(jiān)控模塊即地面站的顯示模塊，用于顯示無(wú)人機(jī)當(dāng)前的位置及各種狀況；

所述GPS面積測(cè)量?jī)x主要用于人工手持，由人工圍繞農(nóng)田行走一圈，測(cè)量出需要進(jìn)行植保的農(nóng)田面積及形狀。

所述測(cè)控模塊主要對(duì)上述的GPS面積測(cè)量?jī)x測(cè)量出的農(nóng)田面積及形狀進(jìn)行規(guī)劃，將對(duì)應(yīng)的位置轉(zhuǎn)換成飛行的坐標(biāo)，并將數(shù)據(jù)提供給所述規(guī)劃航線模塊，由所述規(guī)劃航線模塊測(cè)算并規(guī)劃無(wú)人機(jī)工作航線。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步方案，還包括任務(wù)系統(tǒng)，所述無(wú)人機(jī)與飛控系統(tǒng)的通訊之間，設(shè)有一個(gè)起到信號(hào)處理的任務(wù)系統(tǒng)，任務(wù)系統(tǒng)的主要作用在于計(jì)算無(wú)人機(jī)的工作架次、無(wú)人機(jī)的工作時(shí)間和無(wú)人機(jī)的工作規(guī)格。

本發(fā)明的有益效果：

本發(fā)明設(shè)計(jì)的系統(tǒng)，通過(guò)與GPS面積測(cè)量?jī)x的結(jié)合，可以迅速且準(zhǔn)確的測(cè)定出農(nóng)田的面積及形狀，測(cè)定出的形狀經(jīng)過(guò)測(cè)控模塊處理后，由飛控系統(tǒng)精確的控制無(wú)人機(jī)的飛行架次、飛行時(shí)間、飛行航線和無(wú)人機(jī)規(guī)格，使無(wú)人機(jī)實(shí)現(xiàn)“傻瓜式”操作，使農(nóng)戶(hù)經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單培訓(xùn)即可上手操作，提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的整體工作水平和效率。

附圖說(shuō)明

圖1為本無(wú)人機(jī)控制系統(tǒng)的示意圖。

具體實(shí)施方式

現(xiàn)在結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。這些附圖均為簡(jiǎn)化的示意圖，僅以示意方式說(shuō)明本發(fā)明的基本結(jié)構(gòu)，因此其僅顯示與本發(fā)明有關(guān)的構(gòu)成。

一種植保無(wú)人機(jī)4飛行控制系統(tǒng)，主要由無(wú)人機(jī)4、規(guī)劃航線模塊3、地面基站2和飛控系統(tǒng)1四個(gè)部分組成，所述無(wú)人機(jī)4包括機(jī)載導(dǎo)航41和姿態(tài)調(diào)整系統(tǒng)42，所述地面基站2包括人工干預(yù)模塊21和電子監(jiān)控模塊22，所述規(guī)劃航線模塊3包括GPS面積測(cè)量?jī)x311和測(cè)控模塊31，所述飛控系統(tǒng)1分別與無(wú)人機(jī)4、規(guī)劃航線模塊3和地面基站2保持通訊聯(lián)接，并對(duì)這三組數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析處理；

所述機(jī)載導(dǎo)航41裝置主要通過(guò)與GPS衛(wèi)星連接，用于采集信號(hào)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，并通過(guò)任務(wù)系統(tǒng)5自動(dòng)獲取正確的飛行運(yùn)動(dòng)指令；

所述姿態(tài)調(diào)整模塊主要利用陀螺儀和測(cè)距聲吶對(duì)無(wú)人機(jī)4螺旋槳轉(zhuǎn)速之間進(jìn)行差速調(diào)節(jié)；

所述人工干預(yù)模塊21主要安裝在手持遙控器之內(nèi)，當(dāng)出現(xiàn)電子故障時(shí)，由人工干預(yù)，防止出現(xiàn)意外事故；

所述電子監(jiān)控模塊22即地面基站2的顯示模塊，用于顯示無(wú)人機(jī)4當(dāng)前的位置及各種狀況；

所述GPS面積測(cè)量?jī)x311主要用于人工手持，由人工圍繞農(nóng)田行走一圈，測(cè)量出需要進(jìn)行植保的農(nóng)田面積及形狀。

所述測(cè)控模塊31主要對(duì)上述的GPS面積測(cè)量?jī)x311測(cè)量出的農(nóng)田面積及形狀進(jìn)行規(guī)劃，將對(duì)應(yīng)的位置轉(zhuǎn)換成飛行的坐標(biāo)，并將數(shù)據(jù)提供給所述規(guī)劃航線模塊3，由所述規(guī)劃航線模塊3測(cè)算并規(guī)劃無(wú)人機(jī)4工作航線。

還包括任務(wù)系統(tǒng)5，所述無(wú)人機(jī)4與飛控系統(tǒng)1的通訊之間，設(shè)有一個(gè)起到信號(hào)處理的任務(wù)系統(tǒng)5，任務(wù)系統(tǒng)5的主要作用在于計(jì)算無(wú)人機(jī)4的工作架次、無(wú)人機(jī)4的工作時(shí)間和無(wú)人機(jī)4的工作規(guī)格。

在植保無(wú)人機(jī)4工作之前，先由人工手持GPS面積測(cè)量?jī)x311圍繞所需要進(jìn)行噴灑的農(nóng)田行走一圈，待GPS面積測(cè)量?jī)x311測(cè)量出農(nóng)田的面積和形狀之后，將數(shù)據(jù)上傳至測(cè)控模塊31，由測(cè)控模塊31將數(shù)據(jù)整理傳輸至規(guī)劃航線模塊3。飛控系統(tǒng)1在確認(rèn)無(wú)人機(jī)4、地面基站2和規(guī)劃航線模塊3通信正常之后，將規(guī)劃航線模塊3做出的數(shù)據(jù)包提取并解讀，再分別通知地面基站2和任務(wù)系統(tǒng)5開(kāi)始工作。任務(wù)系統(tǒng)5將飛控系統(tǒng)1的數(shù)據(jù)按無(wú)人機(jī)4的數(shù)量和規(guī)格進(jìn)行計(jì)算，得到一個(gè)時(shí)間軸，將時(shí)間軸反饋給飛控系統(tǒng)1，再由飛控系統(tǒng)1通知無(wú)人機(jī)4按順序起飛，并控制無(wú)人機(jī)4在到達(dá)指定地點(diǎn)和指定時(shí)間時(shí)，進(jìn)行返回動(dòng)作，再由下個(gè)架次的無(wú)人機(jī)4接替。無(wú)人機(jī)4上的機(jī)載導(dǎo)航41在規(guī)劃航線模塊3所規(guī)劃處的路線上引導(dǎo)無(wú)人機(jī)4飛行。當(dāng)遇到大風(fēng)或者某個(gè)螺旋槳機(jī)械故障時(shí)，位于無(wú)人機(jī)4內(nèi)部的姿態(tài)調(diào)整系統(tǒng)42及時(shí)產(chǎn)于工作，使無(wú)人機(jī)4保持平衡并正常工作。位于地面基站2的監(jiān)控模塊22則將飛控系統(tǒng)1的數(shù)據(jù)及現(xiàn)階段無(wú)人機(jī)4的飛行狀態(tài)以數(shù)字或圖像的形式直觀的告知用戶(hù)。當(dāng)出現(xiàn)不可預(yù)估的電子障礙時(shí)，人工干預(yù)模塊21開(kāi)啟，由人工控制，使無(wú)人機(jī)4繼續(xù)工作或返回基地。

以上述依據(jù)本發(fā)明的理想實(shí)施例為啟示，通過(guò)上述的說(shuō)明內(nèi)容，相關(guān)工作人員完全可以在不偏離本項(xiàng)發(fā)明技術(shù)思想的范圍內(nèi)，進(jìn)行多樣的變更以及修改。本項(xiàng)發(fā)明的技術(shù)性范圍并不局限于說(shuō)明書(shū)上的內(nèi)容，必須要根據(jù)權(quán)利要求范圍來(lái)確定其技術(shù)性范圍。