多源信息融合智能决策自主飞行植保无人机及控制方法技术

技术编号:19055468 阅读:31 留言:0更新日期:2018-09-29 11:55
本发明专利技术公开了一种多源信息融合智能决策自主飞行植保无人机及控制方法,包括信息采集系统、地面控制站和植保无人机;信息采集系统包括无人机采集系统、气象采集系统和互联网病情采集服务器;无人机采集系统包括高光谱相机、机载雷达、CCD相机、GPS系统、北斗系统和采集无人机本体;气象采集系统包括风速传感器、风向传感器和气象采集控制器;植保无人机包括植保无人机本体以及施药系统和导航系统;采集无人机本体、气象采集控制器、互联网病情采集服务器和植保无人机本体均与地面控制站无线通信连接。本发明专利技术解决了现有的植保无人机获取信息少、作物信息、气象信息与作业信息没有融合、难以实现智能化精准自主施药等问题。

【技术实现步骤摘要】
多源信息融合智能决策自主飞行植保无人机及控制方法
本专利技术属于农业植保无人机
,具体涉及一种多源信息融合智能决策自主飞行植保无人机及控制方法。
技术介绍
农业植保无人机具有作业效率高、劳动强度低、劳动力投入少、智能化程度高、适应性广等显著特征,近年来得到了迅猛发展。2017年,我国载荷5Kg以上的农用无人机保有量已达1万台,超过日本位居世界第一;植保作业面积从2013年的不足10万亩次增长至2017年的1亿亩次以上;农用无人机生产企业从2010年的不足10家增至2016年的260家,无人机农业领域应用产值达到10亿元以上。农用无人机产品覆盖单旋翼、多旋翼,油动、电动等品种,具备了一定的国际影响力。但目前植保无人机仍存在很多问题和不足需要完善。农田信息获取方面,进行了土壤养分与作物长势的监测,但信息获取内容与植保无人机作业相互作用较少,无法指导植保无人机进行高效精准作业。在飞行控制技术方面。一是国内外现有飞控系统尚未实现作物、环境气象等信息实时感知,并且也未能与飞行信息有效融合,无法根据作物高度、风速等因素实现作业参数实时调节,作业精度难以保障。二是缺乏一体化智能操控系统,操作复杂难度大。在植保无人机施药方面,绝大多数农用无人机采用独立施药装置、恒量喷施,喷量与农用无人机作业速度、田间作物、病情等信息无法有效结合,难以实现智能化精准施药。综上所述,目前我国农用无人机尚未实现多源信息探测与融合,难以满足农田复杂环境自主飞行需求,操控难度大,施药等辅助作业部件智能化程度不高,严重制约我国农业航空作业水平的快速提升。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足提供一种多源信息融合智能决策自主飞行植保无人机及控制方法,本多源信息融合智能决策自主飞行植保无人机及控制方法解决了现有技术中的植保无人机获取信息少、作物信息、气象信息与作业信息没有融合、难以实现智能化精准自主施药等问题。为实现上述技术目的,本专利技术采取的技术方案为:一种多源信息融合智能决策自主飞行植保无人机,包括信息采集系统、地面控制站和植保无人机;所述信息采集系统包括无人机采集系统、气象采集系统和用于通过互联网采集作业地块的病情信息的互联网病情采集服务器;所述无人机采集系统包括采集无人机本体以及固定在采集无人机本体上的高光谱相机、机载雷达、CCD相机、GPS系统和北斗系统采集无人机本体,所述高光谱相机、机载雷达、CCD相机、GPS系统和北斗系统均与采集无人机本体电连接;所述气象采集系统包括风速传感器、风向传感器和气象采集控制器,所述风速传感器和风向传感器均与气象采集控制器电连接;所述植保无人机包括植保无人机本体以及固定在植保无人机本体上的施药系统和导航系统,所述施药系统和导航系统均与植保无人机本体电连接;所述采集无人机本体、气象采集控制器和互联网病情采集服务器均与地面控制站无线通信连接;所述地面控制站与植保无人机本体无线通信连接。作为本专利技术进一步改进的技术方案,所述地面控制站包括智能决策处理系统和自主作业规划处理系统,所述智能决策处理系统分别与采集无人机本体、气象采集控制器和互联网病情采集服务器无线通信连接,所述自主作业规划处理系统与植保无人机本体无线通信连接;所述智能决策处理系统用于接收无人机采集系统、气象采集系统和互联网病情采集服务器发送的多源信息并建立作业地块的田间信息库,所述智能决策处理系统用于根据田间信息库对作业地块进行栅格化,所述自主作业规划处理系统根据栅格化的信息并集合作业地块的地理位置信息进行航路规划从而形成作业航路信息,所述自主作业规划处理系统用于发送作业航路信息到植保无人机。作为本专利技术进一步改进的技术方案,所述高光谱相机固定在采集无人机本体的底部且用于根据采集无人机本体的控制指令采集作业地块的作物生长状况信息和作物病情信息,所述机载雷达固定在所述采集无人机本体的底部且用于根据采集无人机本体的控制指令采集作业地块的作物高度信息和作物冠层信息;所述CCD相机固定在采集无人机本体的底部并用于根据采集无人机本体的控制指令采集作业地块的实时图像并分析作物长势信息和作物实时病情信息;所述GPS系统和北斗系统均固定在采集无人机本体的顶部并用于根据采集无人机本体的控制指令接收卫星信号从而构建作业地块的地理位置信息;所述采集无人机本体用于根据采集无人机本体的控制指令飞行。作为本专利技术进一步改进的技术方案,所述气象采集系统包括温度传感器和湿度传感器,所述温度传感器和湿度传感器均与气象采集控制器电连接。作为本专利技术进一步改进的技术方案,所述施药系统包括药箱、药泵、喷头电机和离心喷头,所述药箱与药泵连接,所述药泵与所述离心喷头连接,所述离心喷头与所述喷头电机电连接。作为本专利技术进一步改进的技术方案,还包括监管系统,所述监管系统包括监管服务器,所述监管服务器与植保无人机本体无线通信连接,所述监管服务器用于接收并存储植保无人机本体远程发送的信息。作为本专利技术进一步改进的技术方案,还包括用户终端,所述用户终端包括计算机终端和移动终端,所述用户终端用于通过网络查询监管服务器内存储的植保无人机的信息。为实现上述技术目的,本专利技术采取的另一个技术方案为:一多源信息融合智能决策自主飞行植保无人机的控制方法,包括以下步骤:步骤1:作物信息采集:无人机采集系统内的采集无人机本体集无人机在作业地块内飞行,高光谱相机根据采集无人机本体的控制指令采集并发送作业地块的作物生长状况信息和作物病情信息到采集无人机本体,机载雷达根据采集无人机本体的控制指令采集并发送作业地块的作物高度信息和作物冠层信息到采集无人机本体,CCD相机根据采集无人机本体的控制指令采集作业地块的实时图像并通过实时图像分析作物长势信息和作物实时病情信息,CCD相机发送作物长势信息和作物实时病情信息到采集无人机本体,GPS系统和北斗系统根据采集无人机本体的控制指令接收卫星信号从而构建作业地块的地理位置信息并将地理位置信息发送到采集无人机本体,采集无人机本体将作业地块的作物生长状况信息、作物病情信息、作物高度信息、作物冠层信息、作物长势信息、作物实时病情信息和作业地块的地理位置信息远程发送到地面控制站;步骤2:气象信息采集:风速传感器检测作业地块的风速信息并将风速信息发送到气象采集控制器,风向传感器检测作业地块的风向信息并将风向信息发送到气象采集控制器,所述气象采集控制器将风速信息和风向信息远程发送到地面控制站;步骤3:病情信息采集:互联网病情采集服务器通过互联网查询并采集作业地块的病情信息,互联网病情采集服务器将作业地块的病情信息远程发送到地面控制站;步骤4:地面信息收集并建立田间信息库:地面控制站内的智能决策处理系统接收无人机采集系统、气象采集系统和互联网病情采集服务器发送的多源信息并根据接收的多源信息建立作业地块的田间信息库,所述田间信息库包括地理位置信息、作物长势cd、作物高度ch、风速ws、风向wd和病情指数pi;步骤5:智能决策:建立控制因子与田间信息库的对应关系,所述控制因子包括飞行高度h、飞行速度v、偏航距离s、药泵流量q和喷头电机转速n,所述飞行高度h=f{ch,pi},飞行速度v=f{ws,wd,pi},偏航距离s=f{ws,wd},药泵流量q=f{cd,pi},喷头电机转速n本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多源信息融合智能决策自主飞行植保无人机,其特征在于:包括信息采集系统、地面控制站和植保无人机;所述信息采集系统包括无人机采集系统、气象采集系统和用于通过互联网采集作业地块的病情信息的互联网病情采集服务器;所述无人机采集系统包括采集无人机本体以及固定在采集无人机本体上的高光谱相机、机载雷达、CCD相机、GPS系统和北斗系统,所述高光谱相机、机载雷达、CCD相机、GPS系统和北斗系统均与采集无人机本体电连接;所述气象采集系统包括风速传感器、风向传感器和气象采集控制器,所述风速传感器和风向传感器均与气象采集控制器电连接;所述植保无人机包括植保无人机本体以及固定在植保无人机本体上的施药系统和导航系统,所述施药系统和导航系统均与植保无人机本体电连接;所述采集无人机本体、气象采集控制器和互联网病情采集服务器均与地面控制站无线通信连接;所述地面控制站与植保无人机本体无线通信连接。

【技术特征摘要】
1.一种多源信息融合智能决策自主飞行植保无人机,其特征在于:包括信息采集系统、地面控制站和植保无人机;所述信息采集系统包括无人机采集系统、气象采集系统和用于通过互联网采集作业地块的病情信息的互联网病情采集服务器;所述无人机采集系统包括采集无人机本体以及固定在采集无人机本体上的高光谱相机、机载雷达、CCD相机、GPS系统和北斗系统,所述高光谱相机、机载雷达、CCD相机、GPS系统和北斗系统均与采集无人机本体电连接;所述气象采集系统包括风速传感器、风向传感器和气象采集控制器,所述风速传感器和风向传感器均与气象采集控制器电连接;所述植保无人机包括植保无人机本体以及固定在植保无人机本体上的施药系统和导航系统,所述施药系统和导航系统均与植保无人机本体电连接;所述采集无人机本体、气象采集控制器和互联网病情采集服务器均与地面控制站无线通信连接;所述地面控制站与植保无人机本体无线通信连接。2.根据权利要求1所述的多源信息融合智能决策自主飞行植保无人机,其特征在于:所述地面控制站包括智能决策处理系统和自主作业规划处理系统,所述智能决策处理系统分别与采集无人机本体、气象采集控制器和互联网病情采集服务器无线通信连接,所述自主作业规划处理系统与植保无人机本体无线通信连接;所述智能决策处理系统用于接收无人机采集系统、气象采集系统和互联网病情采集服务器发送的多源信息并建立作业地块的田间信息库,所述智能决策处理系统用于根据田间信息库对作业地块进行栅格化,所述自主作业规划处理系统根据栅格化的信息并集合作业地块的地理位置信息进行航路规划从而形成作业航路信息,所述自主作业规划处理系统用于发送作业航路信息到植保无人机。3.根据权利要求1所述的多源信息融合智能决策自主飞行植保无人机,其特征在于:所述高光谱相机固定在采集无人机本体的底部且用于根据采集无人机本体的控制指令采集作业地块的作物生长状况信息和作物病情信息,所述机载雷达固定在所述采集无人机本体的底部且用于根据采集无人机本体的控制指令采集作业地块的作物高度信息和作物冠层信息;所述CCD相机固定在采集无人机本体的底部并用于根据采集无人机本体的控制指令采集作业地块的实时图像并分析作物长势信息和作物实时病情信息;所述GPS系统和北斗系统均固定在采集无人机本体的顶部并用于根据采集无人机本体的控制指令接收卫星信号从而构建作业地块的地理位置信息;所述采集无人机本体用于根据采集无人机本体的控制指令飞行。4.根据权利要求3所述的多源信息融合智能决策自主飞行植保无人机,其特征在于:所述气象采集系统包括温度传感器和湿度传感器,所述温度传感器和湿度传感器均与气象采集控制器电连接。5.根据权利要求1所述的多源信息融合智能决策自主飞行植保无人机,其特征在于:所述施药系统包括药箱、药泵、喷头电机和离心喷头,所述药箱与药泵连接,所述药泵与所述离心喷头连接,所述离心喷头与所述喷头电机电连接。6.根据权利要求1所述的多源信息融合智能决策自主飞行植保无人机,其特征在于:还包括监管系统,所述监管系统包括监管服务器,所述监管服务器与植保无人机本体无线通信连接,所述监管服务器用于接收并存储植保无人机本体远程发送的信息。7.根据权利要求6所述的多源信息融合智能决策自主飞行植保无人机,其特征在于:还包括用户终端,所述用户终端包括计算机终端和移动终端,所述用户终端用于通过网络查询监管服务器内存储的植保无人机的信息。8.一种根据权利要求1所述的多源信息融合智能决策自主飞行植保无人机的控制方法,其特征在于:包括以下步骤:步骤1:作物信息采集:无人机采集系统内的采集无人机本体在作业地块内飞行,高光谱相机根据采集无人机本体的控制指令采集并发送作业地块的作物生长状况信息和作物病情信息到采集无人机本体,机载雷达根据采集无人机本体的控制指令采集并发送作业地块的作物高度信息和作物冠层信息到采集无...

【专利技术属性】
技术研发人员:金永奎张玲薛新宇蔡晨张学进秦维彩孙竹周立新丁素明张宋超周良富孔伟顾伟崔龙飞王宝坤陈晨杨风波周晴晴乐飞翔孙涛徐阳
申请(专利权)人:农业部南京农业机械化研究所
类型:发明
国别省市:江苏,32

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