一种无人机的喷药方法及无人机与流程

本发明涉及一种无人机，更具体的说是涉及一种无人机的喷药方法及无人机，属于无人机技术领域。

背景技术：

无人机是一种利用无线电遥控设备和自备的程序控制装置操纵的不载人飞机，无人机广泛的应用于农业中，为农产品进行喷药或施肥。利用无人机喷药无需人直接接触雾状农药，对人体损害大大降低，而且对地面土壤和植物没有任何影响。

现有的无人机进行农药喷洒作业时，是将无人机飞行航线预先规划设定好，控制系统控制无人机沿预定航线飞行进行施药作业。然而这种方法存在航点数量过多，航点设置不够精准，设置速度慢，操作时间长等问题。

另外，这种方案只适用于完成大面积且地形平整的平原地区的农药喷洒任务。但是我国南部地区的农田大多数位于非平原地区，这些农田不平整、形状不规则，甚至农田之间可能不连续。可能会由于待喷洒区域规划导航路线时未考虑到待喷洒区域的实际地形，导致导航路线不适用于待喷洒区域的实际地形，进而导致待喷洒区域中农药喷洒不均匀，则会影响待喷洒区域中农作物的生长。

因此，如何提供一种喷药均匀的无人机喷药方法及无人机成为了本领域技术人员亟需解决的问题。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明提供了一种无人机的喷药方法及无人机，可通过GPS信号接收器确定无人机在作业处方图内的位置来确定当前的喷药信息，不仅可精确获得待喷洒区域的位置信息，而且可降低药液浪费，并且提高了喷药的精准性和均匀性。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种无人机的喷药方法，包括以下步骤：

S1：对目标作业区域进行图像拍摄获取该区域的完整图像，若无法一次性对该区域进行完整拍摄，就分块多次拍摄目标作业区域的图像，并将分块拍摄的图像进行拼接得到目标区域的完整图像；

S2：获取所述无人机在恒定飞行高度采集所述目标作业区域的图像时，所述无人机相对于地面的实际飞行高度；

S3：对目标区域的完整图像进行分析处理，以获取待喷洒区域所对应的图像的边缘像素的坐标；

S4：根据所述边缘像素的坐标和所述实际飞行高度，计算待喷洒区域的边缘点所对应的实际导航坐标；

S5：根据实际导航坐标规划导航路线，并根据所述导航路线为待喷洒区域的作业对象喷洒农药。

本发明可从目标作业区域的图像中分割出待喷洒区域，根据待喷洒区域对应的边缘像素的坐标和实际导航坐标可获得实际导航坐标，并根据实际导航坐标规划导航路线，不仅可精确获得待喷洒区域的位置信息，而且可简单、快速实现无人机喷药，并且保证了喷药的均匀性和精确性，提高了药液的利用率。

优选的，所述S3对目标区域的完整图像进行分析处理包括：将目标区域的完整图像进行分割，形成一个闭合的待喷洒区域，保证了无人机航向区域完全覆盖待喷洒区域。

优选的，所述闭合的待喷洒区域构造步骤为：在待喷洒区域所对应的图像边缘上选取多个边界点，依次连接多个边界点以构成闭合的待喷洒区域。

优选的，对于不规则的闭合的待喷洒区域可划分为若干个矩形区域。

优选的，所述无人机沿矩形区域的侧边直线飞行，相邻侧边的转弯处呈弧线飞行。无人机沿矩形区域的侧边直线飞行减小了无人机飞行的轨迹，在转弯处的弧线形轨迹飞行可使无人机的减速更平稳，降低了损耗。

优选的，所述S5中，当所述无人机飞行超出作业对象的待喷药范围或喷洒完毕最后一个矩形区域时，停止喷药，避免了药液的浪费。

一种无人机，包括：机身、喷药机构，所述喷药机构安装于所述机身上，还包括：图像获取模块、高度获取模块、导航模块和中心控制模块；所述图像获取模块、所述高度获取模块和所述导航模块均与所述中心控制模块电连，其中：

所述图像处理模块，用于获取目标作业区域的图像，所述目标作业区域包含至少一个喷洒区域，并将采集到的图像信息传输给所述中心控制模块；

所述高度获取模块，用于获取所述无人机在恒定飞行高度采集所述目标区域的图像时，所述无人机相对于地面的实际飞行高度，并将实际飞行高度传输给所述中心控制模块；

所述导航模块，用于根据所述图像处理模块采集的图像信息和所述高度获取模块采集的实际飞行高度信息规划导航路线，并将导航路线传输给所述中心控制模块；

所述中心控制模块，用于对所述图像信息和实际飞行高度信息处理计算，将得出的坐标信息传输给导航模块，并控制所述喷药机构进行喷药。

本发明设置有图像获取模块、高度获取模块、导航模块和中心控制模块，结构简单，设计科学合理，通过图像处理模块可精确得到完整图像信息，通过高度获取模块可快捷的获取无人机实际飞行高度的信息，通过导航模块可精确规划出导航路线，通过中心控制模块可便捷的控制无人机的飞行状态与喷药状态。

适用范围广，不但适用于大面积的平原地区，还适用于农田不平整、形状不规则以及农田之间不连续的地区，并且能够实现无人机均匀喷药，喷洒覆盖率高。

优选的，所述喷药机构包括储药箱、供药管路、出液泵、喷杆和流量调节机构；所述储药箱安装于所述机身底部，所述出液泵通过所述供药管路与所述储药箱相连接，所述喷杆与所述出液泵相连接；所述流量调节机构与所述出液泵相连接，用于接收所述中心控制模块控制信号，调节所述供药管路的药液流量。

优选的，所述出液泵包括直流电机，所述流量调节机构为电机调速器，所述电机调速器通过控制所述直流电机的转速调节所述供药管路的药液流量。可根据喷药区域内作物的种类、密度等不同来变换喷药量，在保证除虫效果的同时，很好的降低了农药残留，提升了农产品的质量。

优选的，还包括飞行速度采集装置，其中，所述飞行速度采集装置包括速度传感器，所述速度传感器安装于所述无人机上，用于直接获取无人机的飞行速度信息。通过对飞行速度和药液流速的实时监测，能够精度控制喷药过程，实现了喷药过程的智能化。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1附图为本发明无人机喷药方法的流程示意图。

图2附图为本发明无人机的结构框图。

图3附图为本发明无人机的外部结构示意图。

其中，图中，

1-机身；2-储药箱；3-供药管路；4-出液泵；5-喷杆；6-喷嘴。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例公开了一种无人机的喷药方法及无人机，不仅结构简单，设计科学合理，适用范围广，智能程度高，而且可精确获得待喷洒区域的位置信息，并且保证了喷药的均匀性和精确性，提高了药液的利用率。

请参阅附图1，本发明公开了一种无人机的喷药方法，包括以下步骤：

S1：对目标作业区域进行图像拍摄获取该区域的完整图像，对于目标作业区域比较大的，无人机无法通过单次拍摄完成目标作业区域的图像采集工作，可以分块多次采集目标作业区域的图像，并将分块拍摄的图像进行无缝拼接得到目标区域的完整图像；

S2：获取无人机在恒定飞行高度采集所述目标作业区域的图像时，无人机相对于地面的实际飞行高度；

S3：将目标区域的完整图像进行分割，在待喷洒区域所对应的图像边缘上选取多个边界点，依次连接多个边界点以构成闭合的待喷洒区域，保证了无人机航向区域完全覆盖待喷洒区域。对于不规则的闭合的待喷洒区域可划分为若干个矩形区域以获取待喷洒区域所对应的图像的边缘像素的坐标；

S4：无人机获取待喷洒区域多对应的图像的边缘像素的坐标和无人机采集待喷洒区域所对应的图像时相对于地面的实际飞行高度后，可根据边缘像素的坐标、无人机上挂载的相机的焦距和实际飞行高度，计算待喷洒区域的边缘点所对应的实际导航坐标；

S5：根据实际导航坐标规划导航路线，并根据导航路线为待喷洒区域的作业对象喷洒农药。当无人机飞行超出作业对象的待喷药范围或喷洒完毕最后一个矩形区域时，停止喷药，避免了药液的浪费。

无人机沿矩形区域的侧边直线飞行，相邻侧边的转弯处呈弧线飞行。无人机沿矩形区域的侧边直线飞行减小了无人机飞行的轨迹，在转弯处的弧线形轨迹飞行可使无人机的减速更平稳，降低了损耗。整体的飞行路线设置为近似“回”字形路线，进一步保证了无人机的平稳运行，降低损耗，并且提高了喷洒的均匀度。

本发明可从目标作业区域的图像中分割出待喷洒区域，根据待喷洒区域对应的边缘像素的坐标和实际导航坐标可获得实际导航坐标，并根据实际导航坐标规划导航路线，不仅可精确获得待喷洒区域的位置信息，而且可简单、快速实现无人机喷药，并且保证了喷药的均匀性和精确性，提高了药液的利用率。

参阅附图2、附图3，本发明公开了一种无人机，包括：机身1、喷药机构，喷药机构安装于机身1上，还包括：图像获取模块、高度获取模块、导航模块和中心控制模块；图像获取模块、高度获取模块和导航模块均与中心控制模块电连，其中，

喷药机构包括储药箱2、供药管路3、出液泵4、喷杆5和流量调节机构；储药箱2设置有两个，安装于机身1底部，并关于机身1竖直平分线对称设置，出液泵4通过供药管路3与储药箱2相连接，喷杆5与出液泵4相连接，喷杆底端安装有多个喷嘴6；流量调节机构与出液泵4相连接，用于接收中心控制模块控制信号，调节供药管路3的药液流量，供药管路上还设置有流量监测传感器，用于对药液流量进行检测，并将检测信号传输给中心控制模块。

出液泵4包括直流电机，流量调节机构为电机调速器，电机调速器通过控制直流电机的转速调节供药管路3的药液流量。可根据喷药区域内作物的种类、密度等不同来变换喷药量，在保证除虫效果的同时，很好的降低了农药残留，提升了农产品的质量。

本发明还包括飞行速度采集装置，其中，飞行速度采集装置包括速度传感器，速度传感器安装于无人机上，用于直接获取无人机的飞行速度信息。通过对飞行速度和药液流速的实时监测，能够精度控制喷药过程，实现了喷药过程的智能化。

图像处理模块，用于获取目标作业区域的图像，目标作业区域包含至少一个喷洒区域，并将采集到的图像信息传输给中心控制模块；

高度获取模块，用于获取无人机在恒定飞行高度采集目标区域的图像时，无人机相对于地面的实际飞行高度，并将实际飞行高度传输给中心控制模块；

导航模块，用于根据图像处理模块采集的图像信息和高度获取模块采集的实际飞行高度信息规划导航路线，并将导航路线传输给中心控制模块；

中心控制模块，用于对图像信息和实际飞行高度信息处理计算，将得出的坐标信息传输给导航模块，并且接收速度传感器的信号，再对坐标信息和速度信息的处理后，将控制信号传输给电机调速器，调节供药管路3的药液流量。

本发明设置有图像获取模块、高度获取模块、导航模块和中心控制模块，结构简单，设计科学合理，通过图像处理模块可精确得到完整图像信息，通过高度获取模块可快捷的获取无人机实际飞行高度的信息，通过导航模块可精确规划出导航路线，通过中心控制模块可便捷的控制无人机的飞行状态与喷药状态。

适用范围广，不但适用于大面积的平原地区，还适用于农田不平整、形状不规则以及农田之间不连续的地区，并且能够实现无人机均匀喷药，喷洒覆盖率高。

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。