一種農用植保無人機播撒控制系統的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于農業無人機技術領域，具體涉及一種農用植保無人機播撒控制系統。
【背景技術】
[0002]植保無人機，是一種用于農林植物保護作業的無人駕駛飛機，一般由飛行平臺、GPS飛控和噴灑機構三部分組成，通過地面遙控或GPS飛控，來實現噴灑作業，可以噴灑藥劑、種子、粉劑等。可負載8-10公斤農藥，在低空噴灑農藥，其噴灑效率是傳統人工操作的30倍，同時也不會造成農藥殘留和污染，有效保護農業操作人員。
[0003]現有植保無人機播撒控制系統，不僅在無人機上設有接收GPS信息和探測無人機高度，檢測周圍障礙物信息的單元，無人機上還設有裝載了大量農藥的噴灑設備，還需要設有無人機的飛行控制系統，大量數據存儲與飛行數據計算的設備，和與地面控制臺進行通信的單元。這就大大加重了無人機的負擔，使得現有的植保無人機重量很大，設計無人機時還對其飛行控制系統的設計具有嚴格要求。
【發明內容】
[0004]本發明克服了現有技術的不足，提出了一種農用植保無人機播撒控制系統，應用了衛星、空地傳輸和地面預存地理信息并實施集中式飛行控制，把目前需要機載飛控的工作集中轉移至地面，而空中控制部分只負責增穩和障礙物探測，把大量的路徑計算和飛行控制運算交給地面統一管理和控制，既適合無人機單機運行，也適合無人機多機分時和同時作業，有效地滿足了多種無人機運行的要求。
[0005]考慮到現有技術的上述問題，根據本發明公開的一個方面，本發明采用以下技術方案:
[0006]—種農用植保無人機播撒控制系統，由機載子系統和地面站子系統兩部分組成，機載子系統包括機載GPS天線(1)，機載相對高度探測器(2)，機載障礙探測器(3)、機載數據回傳和接收系統(4)，地面站子系統包括地面站地理信息系統(5)、地面站飛行任務規劃和飛行控制系統(6)、地面站指令接收和發送系統(7);
[0007]所述機載GPS天線(1)，與GPS衛星系統通信，接收GPS信號，獲得農用植保無人機的水平坐標和高度坐標；
[0008]所述機載相對高度探測器(2)，采用聲納和光流探測，用于探測農用植保無人機相對于地面的高度；
[0009]所述機載障礙探測器(3)，用于探測農用植保無人機周圍的障礙物，包括靜止物體和運動的障礙物；
[0010]所述機載數據回傳和接收系統(4)，用于將所述機載GPS天線(1)、機載相對高度探測器(2)和機載障礙探測器(3)獲得的數據，回傳到地面站子系統，同時還能接收地面站子系統發來的飛行控制和播撒指令；
[0011]所述地面站地理信息系統(5)，用來存儲農田地塊的坐標、植被類型、植被相對地面高度、障礙物信息；
[0012]所述地面站飛行任務規劃和飛行控制系統出)，根據接收到的所述機載數據回傳和接收系統(4)發來的數據，并結合所述地面站地理信息系統(5)中存儲的信息，預先規劃農用植保無人機的飛行路線，并形成控制指令，控制農用植保無人機的飛行和播撒作業；并且，根據臨時收到的農用植保無人機周圍障礙物信息，發出緊急避障指令用于緊急避障作業；
[0013]所述地面站指令接收和發送系統(7)，用于機載子系統發來的數據，并將飛行控制指令發送到農用植保無人機。
[0014]本發明的一種農用植保無人機播撒控制系統，大大減小了機載系統的重量，無人機只是用于確定自己方位并探知周圍的情況，而向哪里飛行，什么時候噴藥，什么時候升高或降低(地形跟隨，保持有效噴灑高度，以及避障)，都由地面站統一處理，還有效地減少了無人機研制的難度。
【附圖說明】
[0015]圖1為農用植保無人機播撒控制系統整體結構圖。
【具體實施方式】
[0016]下面結合實施例對本發明作進一步地詳細說明，但本發明的實施方式不限于此。
[0017]參見附圖1，本發明的一種農用植保無人機播撒控制系統，由機載子系統和地面站子系統兩部分組成，機載子系統包括機載GPS天線(1)，機載相對高度探測器(2)，機載障礙探測器(3)、機載數據回傳和接收系統(4)，地面站子系統包括地面站地理信息系統(5)、地面站飛行任務規劃和飛行控制系統(6)、地面站指令接收和發送系統(7);
[0018]所述機載GPS天線(1)，與GPS衛星系統通信，接收GPS信號，獲得農用植保無人機的水平坐標和高度坐標；
[0019]所述機載相對高度探測器(2)，采用聲納和光流探測，用于探測農用植保無人機相對于地面的高度；
[0020]所述機載障礙探測器(3)，用于探測農用植保無人機周圍的障礙物，包括靜止物體和運動的障礙物；
[0021]所述機載數據回傳和接收系統(4)，用于將所述機載GPS天線(1)、機載相對高度探測器(2)和機載障礙探測器(3)獲得的數據，回傳到地面站子系統，同時還能接收地面站子系統發來的飛行控制和播撒指令；
[0022]所述地面站地理信息系統(5)，用來存儲農田地塊的坐標、植被類型、植被相對地面高度、障礙物信息；
[0023]所述地面站飛行任務規劃和飛行控制系統出)，根據接收到的所述機載數據回傳和接收系統(4)發來的數據，并結合所述地面站地理信息系統(5)中存儲的信息，預先規劃農用植保無人機的飛行路線，并形成控制指令，控制農用植保無人機的飛行和播撒作業；并且，根據臨時收到的農用植保無人機周圍障礙物信息，發出緊急避障指令用于緊急避障作業；
[0024]所述地面站指令接收和發送系統(7)，用于機載子系統發來的數據，并將飛行控制指令發送到農用植保無人機。
[0025]農用植保無人機飛行過程中，通過機載GPS天線(1)，獲得自己的水平坐標和高度坐標，并通過機載相對高度探測器(2)，獲得自己相對于地面的相對高度，同時，還通過機載障礙探測器(3)，探測到周圍(前進方向或者飛過來的)障礙物，將這些信息，連同飛機的其他信息(如藥量、速度、油量、電量等)，通過機載數據回傳和接收系統⑷，下行到地面站的地面站指令接收和發送系統(7)。地面站指令接收和發送系統(7)將收到的信息，傳遞給地面站飛行任務規劃和飛行控制系統(6)，在地面站地理信息系統(5)中比對農用植保無人機當前情況，形成飛行控制質量和播撒指令，再通過地面站指令接收和發送系統(7)發送到機載數據回傳和接收系統(4)。最終，機載數據回傳和接收系統(4)將接收到的指令傳遞給飛機，控制農用植保無人機飛行并控制農藥播撒。
【主權項】
1.一種農用植保無人機播撒控制系統，由機載子系統和地面站子系統兩部分組成，機載子系統包括機載GPS天線(I)，機載相對高度探測器(2)，機載障礙探測器(3)、機載數據回傳和接收系統(4)，地面站子系統包括地面站地理信息系統(5)、地面站飛行任務規劃和飛行控制系統(6)、地面站指令接收和發送系統(7); 所述機載GPS天線(I)，與GPS衛星系統通信，接收GPS信號，獲得農用植保無人機的水平坐標和尚度坐標； 所述機載相對高度探測器(2)，采用聲納和光流探測，用于探測農用植保無人機相對于地面的高度； 所述機載障礙探測器(3)，用于探測農用植保無人機周圍的障礙物，包括靜止物體和運動的障礙物； 所述機載數據回傳和接收系統(4)，用于將所述機載GPS天線(I)、機載相對高度探測器(2)和機載障礙探測器(3)獲得的數據，回傳到地面站子系統，同時還能接收地面站子系統發來的飛行控制和播撒指令； 所述地面站地理信息系統(5)，用來存儲農田地塊的坐標、植被類型、植被相對地面高度、障礙物信息； 所述地面站飛行任務規劃和飛行控制系統￠)，根據接收到的所述機載數據回傳和接收系統(4)發來的數據，并結合所述地面站地理信息系統(5)中存儲的信息，預先規劃農用植保無人機的飛行路線，并形成控制指令，控制農用植保無人機的飛行和播撒作業；并且，根據臨時收到的農用植保無人機周圍障礙物信息，發出緊急避障指令用于緊急避障作業； 所述地面站指令接收和發送系統(7)，用于機載子系統發來的數據，并將飛行控制指令發送到農用植保無人機。
【專利摘要】本發明提供了一種農用植保無人機播撒控制系統，由機載子系統和地面站子系統兩部分組成，機載子系統包括機載GPS天線(1)，機載相對高度探測器(2)，機載障礙探測器(3)、機載數據回傳和接收系統(4)，地面站子系統包括地面站地理信息系統(5)、地面站飛行任務規劃和飛行控制系統(6)、地面站指令接收和發送系統(7)。本發明的系統把目前需要機載飛控的工作集中轉移至地面，而空中控制部分只負責增穩和障礙物探測，把大量的路徑計算和飛行控制運算交給地面統一管理和控制，大大減小了機載系統的重量，減少了無人機研制的難度，有效地滿足了多種無人機運行的要求。
【IPC分類】G05D1/10
【公開號】CN105278546
【申請號】CN201510750602
【發明人】龔旭東, 王英杰, 姜洪法, 吳強
【申請人】中國航空工業經濟技術研究院
【公開日】2016年1月27日
【申請日】2015年11月6日