一种用于检测、防治农作物病害的主副无人机系统的制作方法

本发明涉及农业机械领域，更具体的说是涉及一种用于检测、防治农作物病害的主副无人机系统。

背景技术：

在农作物种植过程中，需要对农作物生长状况做病害观测，针对病虫害要及时诊治，特别是针对大面积农田，需要人工检测病虫害并对种植区域划分标记，既浪费时间，又会出现误差。

随着科技的发展，无人机的应用越来越广泛，针对农作物生虫或者发病，使用无人机进行喷洒农药，已逐渐成为降低劳动强度，快速高效的农业劳作方式。但是，目前的植保无人机一般是在人工检测完植物病害后，再针对大面积农田进行喷雾施药作业，这种模式存在两种弊端：一、检测不准确，而且耗费时间长；二、往往是单台无人机对患有同种病害的农作物大面积施药处理，不能做到针对多种病害同时处理；然而每个区域的农作物所患病虫害的情况往往是不同的，所以施药的情况也应该是因地制宜。

因此，如何提供一种可针对大面积农作物进行病害检测，并且能够针对识别的多种病害进行及时防治的无人机操作系统，是本领域技术人员亟需解决的问题。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明提供了一种用于检测、防治农作物病害的主副无人机系统，采用主副无人机，针对大面积农作物进行病害检测，并且能够针对识别的多种病害进行及时防治，节省时间和人力。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种用于检测、防治农作物病害的主副无人机系统，包括：无人机系统、光谱采集系统、导航定位系统、通讯连接系统和地面数据站；

所述无人机系统包括主机和副机，所述主机运载所述副机在农作物种植区域的上空飞行；

所述导航定位系统由所述地面数据站控制，并用于规划所述主机和所述副机的飞行路线和悬停位置；

所述光谱采集系统由所述主机搭载，包括光谱探头、光谱仪、摄像头和存储单元；所述光谱探头向待检测农作物叶片发射光源并接收被检测农作物叶片受光源激发产生的光谱；所述摄像头安装在所述主机的底部，用于拍摄、扫描农作物叶片的图像数据；所述光谱仪采集农作物图像和反射光谱，并发送给所述存储单元进行信息存储，所述存储单元将存储信息发送给所述地面数据站。

所述地面数据站包括控制系统和光谱数据库，所述光谱数据库收集所述光谱采集系统采集的光谱信息，与所述光谱数据库进行比对分析，诊断出主机拍摄区域内的农作物所患病害；所述控制系统根据主机拍摄图像和导航定位系统反馈的位置信息，绘制地形图，并规划路线，向所述导航定位系统发送指令进而控制所述无人机系统飞行；

所述通信连接系统：用于所述主机、所述副机、所述地面数据站的信息传递。

需要说明的是，主机运载副机在农田上空飞行，通过地面数据站规划制定最佳的飞行路线和拍摄悬停点，实时采集地面的图像和光谱，并将图像和光谱进行整合、归类发送到地面数据站；地面数据站接收到光谱采集系统采集到的图片和光谱数据后，与光谱数据库对比分析，得到检测区域内农作物病虫害的情况信息，然后将所有的农作物病虫害的情况信息进行分类，发送给治疗对应病害的副机，并通过导航定位系统规划好副机的最佳飞行路线；启动副机，直至完成整个植保作业，返回所述主机的所述回收平台。

优选的，在上述一种用于检测、防治农作物病害的主副无人机系统中，所述主机还包括回收平台、动力模块a、电源模块a和主控制模块；

所述回收平台用于接收返航的所述副机，且所述回收平台设有所述副机的固定装置；

所述电源模块a用于向所述主机提供电源；

所述动力模块a用于提供飞行动力；

所述主控制模块用于实时采集地面的图像和光谱，并进行整合、归类发送到地面数据站。

优选的，在上述一种用于检测、防治农作物病害的主副无人机系统中，所述副机包括动力模块b、电源模块b、飞控模块、喷药装置，测距模块；

所述电源模块b用于向所述副机提供工作电源；

所述飞控模块用于接收所述地面数据站提供的路线图并按照路线飞行，并将飞行过程的位置反馈给所述地面数据站；

所述测距模块包括定位仪和高度传感器，所述高度传感器测量所述副机在病害农作物上方的距离，使所述喷药装置到达预定高度时对植物喷药；所述定位仪在副机返航后准确到达主机的回收平台。

优选的，在上述一种用于检测、防治农作物病害的主副无人机系统中，所述摄像头带有补光光源。

优选的，在上述一种用于检测、防治农作物病害的主副无人机系统中，所述主机同时运载多个所述副机。

优选的，在上述一种用于检测、防治农作物病害的主副无人机系统中，所述定位仪采用激光定位校准装置，还用于飞行过程获取与其它副机的距离。

优选的，在上述一种用于检测、防治农作物病害的主副无人机系统中，所述电源模块a和电源模块b包括太阳能电池板和可充电电池。

优选的，在上述一种用于检测、防治农作物病害的主副无人机系统中，所述喷药装置还包括药量检测仪。

优选的，在上述一种用于检测、防治农作物病害的主副无人机系统中，所述副机在飞行过程中记录下每段路线的起始地理坐标、终点地理坐标和飞行路线，发送给地面数据站。

经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明提供的一种用于检测、防治农作物病害的主副无人机系统，将光谱采集系统与无人机植保技术相结合，采用主机运载多个副机，主机观察农作物病虫害情况，副机喷洒农药，并且主机可以运载多个副机，能够针对农作物不同种类的病虫害情况进行多个无人机同时喷洒农药，解决了大面积农田一次只能针对一种病害喷洒药物，并且造成重复喷药或漏喷的问题，提高了效率。

附图说明

图1为本发明一种用于检测、防治农作物病害的主副无人机系统的流程示意图；

图2为本发明一种用于检测、防治农作物病害的主副无人机系统的主机框架结构示意图；

图3为本发明一种用于检测、防治农作物病害的主副无人机系统的副机框架结构示意图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

本发明实施例公开了一种用于检测、防治农作物病害的主副无人机系统，采用主机运载多个副机在农田上空采集图像和光谱信息，发送给地面数据站进行分析诊断，地面数据站发送指令给治疗对应病害的副机，并规划副机的飞行路线，进行喷药防治。

如图1所示，本发明实施例公开了一种用于检测、防治农作物病害的主副无人机系统，包括：无人机系统、光谱采集系统、导航定位系统、通讯连接系统和地面数据站；

无人机系统包括主机和副机，主机运载副机在农作物种植区域的上空飞行；

导航定位系统由地面数据站控制，规划主机和副机的飞行路线和悬停位置；

光谱采集系统由主机搭载，包括光谱探头、光谱仪、摄像头和存储单元；光谱探头向待检测农作物叶片发射光源并接收被检测农作物叶片受光源激发产生的光谱；摄像头安装在主机的底部，用于拍摄扫描农作物叶片的图像数据；光谱仪采集农作物图像和反射光谱，发送给存储单元存储信息，存储单元将存储信息发送给地面数据站；

地面数据站包括控制系统和光谱数据库，光谱数据库收集光谱采集系统采集的光谱信息，与光谱数据库进行比对分析，诊断出主机拍摄区域内的农作物所患病害；控制系统根据主机拍摄图像和导航定位系统反馈的位置信息，绘制地形图，并规划路线，向导航定位系统发送指令进而控制无人机系统飞行；

通信连接系统用于主机、副机、地面数据站的信息传递。

为了进一步优化上述技术方案，主机还包括回收平台、动力模块a、电源模块a和主控制模块；

回收平台用于接收返航的副机，且回收平台设有副机的固定装置；

电源模块a用于向主机提供电源；

动力模块a用于提供飞行动力；

主控制模块用于实时采集地面的图像和光谱，并进行整合、归类发送到地面数据站。

为了进一步优化上述技术方案，副机包括动力模块b、电源模块b、飞控模块、喷药装置，测距模块；

电源模块b用于向副机提供工作电源；

飞控模块用于接收地面数据站提供的路线图并按照路线飞行，并将飞行过程的位置反馈给地面数据站；

测距模块包括定位仪和高度传感器，高度传感器测量副机在病害农作物上方的距离，使喷药装置到达预定高度时对植物喷药；定位仪在副机返航后准确到达主机的回收平台。

为了进一步优化上述技术方案，摄像头带有补光光源。

采用上述方案的有益效果是，采用照明光源用于提供摄像头进行拍摄所需的照明，去除了阴影和不均匀现象的影响，有效的保证了图像的质量。

为了进一步优化上述技术方案，主机同时运载多个副机。

采用上述方案的有益效果是，对检测区域内的农田进行多种病害同时喷药治疗，提高了效率。

为了进一步优化上述技术方案，定位仪采用激光定位校准装置，还用于飞行过程获取与其它副机的距离。

为了进一步优化上述技术方案，电源模块a和电源模块b包括太阳能电池板和可充电电池。

采用上述方案的有益效果是，采用两种模式对无人机系统进行供电，提高了无人机系统的续航能力，并提高了无人机的工作效率。

为了进一步优化上述技术方案，喷药装置还包括药量检测仪。

采用上述方案的有益效果是，副机在喷洒药物过程可以对药量进行实时监控，及时对药量进行补充。

为了进一步优化上述技术方案，副机在飞行过程中记录下每段路线的起始地理坐标、终点地理坐标和飞行路线，发送给地面数据站。

采用上述方案的有益效果是，地面数据站对副机记录的飞行的路线和地理位置分析、确认，进一步提高副机喷药的完成程度，对遗漏的农作物单片区域进行喷洒。

本实施例提供了一种用于检测、防治农作物病害的主副无人机系统，如图2-3所示，具体操作过程为：主机运载副机飞行在农田上空飞行，光谱采集系统采集被检测区域的图像和光谱数据，并将图像和光谱进行整合、归类发送到地面数据站；地面数据站接收到图片数据后，与光谱数据库对比分析，对采集到的这些数据处理，之后得到农作物病虫害的情况信息；然后获得的所有的农作物病虫害的情况信息进行分类，发送给治疗对应病害的副机，并将规划好的飞行路线通过导航定位系统发送给副机；启动副机，使得其与地面数据站对接，按照之前规划好的路线飞行，在高度传感器的测量下，副机携带喷药装置到达预定喷洒高度，同时采用定位仪避免副机飞行过程与其它副机发生碰撞，直至完成整个植保作业，最后通过定位仪准确返回到主机的回收平台。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。