一種旋翼無人機風場靜電噴藥裝置及方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及空中噴藥控技術領域，尤其涉及一種旋翼無人機風場靜電噴藥裝置及方法。
【背景技術】
[0002]飛機噴藥由于其速度快、效率高、噴藥面積大和噴藥效果好等優點已經廣泛的應用于農業噴藥中，尤其使遙控無人機噴藥，其中，旋翼無人機相對于一般的無人機，其起飛不受跑道限制，空中姿態更加靈活，所以也更適合進行空中噴藥。但是，目前的旋翼無人機空中噴藥通常都由人工操作，不夠智能化，不能根據不同的天氣狀況和地形情況進行有效的噴藥，影響了噴藥的效果，造成了藥液的浪費。
【發明內容】
[0003](一 )要解決的技術問題
[0004]本發明要解決的技術問題是解決現有技術中的旋翼無人機噴藥不夠智能化且噴藥效果差的問題。
[0005]( 二 )技術方案
[0006]為了解決上述技術問題，本發明提供了一種旋翼無人機風場靜電噴藥裝置，包括旋翼無人機以及所述旋翼無人機設有的用于探測作物位置數據的超聲傳感器、用于探測地形數據的激光傳感器、用于測量所述旋翼無人機機下風場數據的風速傳感器、用于進行靜電噴藥的靜電噴藥器、用于接收信號并控制所述旋翼無人機的控制器。
[0007]優選地，所述靜電噴藥器包括靜電噴嘴、靜電桿、靜電脈沖高壓器、變量噴藥系統和藥箱。
[0008]優選地，所述旋翼無人機設有用于拍攝病害光譜的高光譜傳感器。
[0009]優選地，所述旋翼無人機設有GPS接收天線和無線接收天線。
[0010]本發明還提供了一種旋翼無人機風場靜電噴藥方法，所述方法的步驟包括:
[0011]S1.旋翼無人機通過超聲傳感器探測作物位置數據，通過激光傳感器得到地形仿真數據，超聲傳感器和激光傳感器將采集的數據發送給控制器；
[0012]S2.控制器根據其接收的作物位置數據和地形仿真數據動態的調整旋翼無人機的飛行高度，以使旋翼無人機對作物保持指定的噴藥高度；
[0013]S3.旋翼無人機通過風速傳感器測量旋翼無人機機下風場數據，風速傳感器將采集的數據發送給控制器；
[0014]S4.控制器根據其接收的機下風場數據控制變量噴藥系統，調節噴霧壓力和霧滴大小并與風速匹配；
[0015]S5.控制器根據霧滴大小控制靜電脈沖高壓器，產生匹配的脈沖電荷；
[0016]S6.旋翼無人機采用上述的噴藥高度、噴霧壓力、霧滴大小和脈沖電荷進行靜電噴藥。
[0017]優選地，所述超聲傳感器在旋翼無人機飛行過程中根據超聲信號發射和接收的時間間隔以及旋翼無人機的飛行速度計算出旋翼無人機的飛行距離，從而計算出旋翼無人機距離作物冠層的高度，控制器根據計算得到的高度通過控制發動機的轉速使旋翼無人機達到指定的噴藥高度，所述噴藥高度為0.5m-l.5m。
[0018]優選地，所述激光傳感器發射120°的激光扇面，探測地形數據，通過接受激光反射光得出地形三維數據，并對數據進行地形仿真，得到地形仿真數據，控制器根據地形仿真數據動態的調整旋翼無人機的飛行高度，使旋翼無人機對作物保持指定的噴藥高度。
[0019]優選地，所述風速傳感器自動測量旋翼無人機機下風場大小和自然風的大小，控制器根據自然風的風向夾角調節噴藥的噴射方向，控制器根據風速值得大小變量調節噴霧壓力和霧滴大小，以使噴射出的藥液霧滴能夠到達作物葉片。
[0020]優選地，所述控制器根據霧滴大小調節靜電脈沖高壓器，產生匹配的150kv-250kv的脈沖電荷，并通過荷電傳感器檢測霧滴帶電量，反饋給控制器，進行霧滴荷電的精確調節。
[0021]優選地，旋翼無人機通過高光譜傳感器在飛行過程中不斷拍攝作物的病害光譜，并將所述病害光譜發送給控制器，在地面放置校準傳感器，校準傳感器將校準點的GPS數據發送給控制器，控制器根據病害光譜和GPS數據對病害信息和GPS數據庫進行校準。
[0022](三)有益效果
[0023]本發明的上述技術方案具有如下優點:采用靜電噴藥技術讓霧滴帶電荷，植物表面負電荷和霧滴正電荷吸引，使得霧滴均勻分布在作物的背面等傳統施藥技術難以到達的地方，通過地形仿真功能，能實現根據地形靈活調節飛機高度，實現距離作物冠層的相對距離不變，并根據機下風場調整噴霧壓力和霧滴大小，有效地提高了空中噴藥的作業精度。
【附圖說明】
[0024]圖1是本發明實施例的旋翼無人機風場靜電噴藥裝置的結構示意圖。
[0025]圖中:1:靜電噴嘴；2:激光傳感器；3:高光譜傳感器；4:超聲傳感器；5:無線接收天線；6:控制器；7 =GPS接收天線；8:發動機；9:靜電桿；10:變量噴藥系統；11:風速傳感器；12:藥箱；13:靜電脈沖高壓器。
【具體實施方式】
[0026]下面結合附圖和實施例對本發明的【具體實施方式】作進一步詳細描述。以下實施例用于說明本發明，但不用來限制本發明的范圍。
[0027]為使本發明實施例的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發明的一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動的前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。
[0028]如圖1所示，本實施例的旋翼無人機風場靜電噴藥裝置包括旋翼無人機(包括:機身、旋翼、尾翼和發動機8)以及所述旋翼無人機設有的用于探測作物位置數據的超聲傳感器4、用于探測地形數據的激光傳感器2、用于測量所述旋翼無人機機下風場數據的風速傳感器11、用于進行靜電噴藥的靜電噴藥器、用于接收信號并控制所述旋翼無人機的控制器6、用于拍攝病害光譜的高光譜傳感器3、GPS接收天線7和無線接收天線5 ;所述靜電噴藥器包括靜電噴嘴1、靜電桿9、靜電脈沖高壓器13、變量噴藥系統10和藥箱12。
[0029]應用上述本實施例的旋翼無人機風場靜電噴藥裝置進行的旋翼無人機風場靜電噴藥方法的步驟包括:
[0030]S1.旋翼無人機通過超聲傳感器4探測作物位置數據，通過激光傳感器2得到地形仿真數據，超聲傳感器4和激光傳感器2將采集的數據發送給控制器4 ；
[0031]S2.控制器6根據其接收的作物位置數據和地形仿真數據動態的調整旋翼無人機的飛行高度，以使旋翼無人機對作物保持指定的噴藥高度；
[0032]在上述過程中，超聲傳感器4在旋翼無人機飛行過程中根據超聲信號發射和接收的時間間隔以及旋翼無人機的飛行速度計算出旋翼無人機的飛行距離，從而計算出旋翼無人機距離作物冠層的高度(設超聲信號發射點與作物的距離為a，超聲信號接收點與作物的距離為b，飛行距離為C，則a、b、c組成一個直角三角形，其中，b為斜邊，a等于飛行速度乘以間隔時間，b加c等于超聲信號傳播速度乘以間隔時間)，控制器6根據計算得到的高度通過控制發動機8的轉速使旋翼無人機達到指定的噴藥高度，并與作物冠層之間的距離保持所述噴藥高度不變，所述噴藥高度為0.5m-l.5m，這樣能夠有效地保證最佳的噴藥效果O
[0033]激光傳感器2發射120°的激光扇面，探測地形數據，通過接受激光反射光得出地形三維數據，并對數據進行地形仿真，得到地形仿真數據，控制器6根據地形仿真數據動態的調整旋翼無人機的飛行高度和飛行噴藥姿態，使旋翼無人機對作物保持指定的噴藥高