植保无人机阶段化飞行作业的打药方法技术

本发明专利技术公开了一种植保无人机阶段化飞行作业的打药方法，包括步骤一：连接无人机；步骤二：无人机解锁；步骤三：起步；步骤四：进入航线规划；步骤五：巡航作业；步骤六：返航；步骤七：降落；本发明专利技术提供阶段化飞行作业的打药方法，打药作业效果好，飞行可靠性高。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于植保无人机打药作业

技术介绍
无人机空中作业时，面临着山脉、建筑物、树木、输电线路等有形障碍物的安全威胁。因此，针对低空作业飞行无人机的安全保护，研究障碍物自动避让机制具有非常重要的实际意义，并且所涉及的无人机自动避障系统已或将成为无人机系统中的重要组成部分。现有技术的无人低空作业，作业效果并非很理想，尚有很多实用性的问题需要解决。
技术实现思路
专利技术目的：为了克服现有技术中存在的不足，本专利技术提供一种植保无人机阶段化飞行作业的打药方法，打药作业效果好，可靠性高。技术方案：为实现上述目的，本专利技术的技术方案如下：植保无人机阶段化飞行作业的打药方法，包括以下步骤：步骤一：连接无人机；建立地面站与无人机通信关系；步骤二：无人机解锁；通过地面站给无人机发送解锁命令，使无人机进入解锁状态；步骤三：起步；地面站给无人机发送起飞命令，无人机收到命令后给地面站发送确认信号命令，并根据设置好的高度飞行到起飞点的上空，随后悬停等待指令；步骤四：进入航线规划；地面站给无人机发送进入“航线打药规划区域”命令，无人机收到命令后向地面站发送确认信号命令，飞行到“航线打药规划区域”的第一个航点位置，随后竖直升高/降低到“航线打药规划区域”中设置正常打药作业高度，随后悬停等待指令；步骤五：巡航作业；地面站给无人机发送开始作业的命令，无人机收到命令后地面站发送确认信号命令，并按照规划好的“航线打药规划区域”开始作业，直至到达最后一个航点后悬停等待指令；步骤六：返航；地面站给无人机发送返航的命令，无人机收到命令后给地面站发送确认命令，并返航到HOME点，等待悬停等待指令；步骤七：降落；地面站给无人机发送降落的命令，无人机收到命令后给地面站发送确认信号命令并降落。上述作业过程中，根据“航线打药规划区域”，实时改变打药速率，喷药速率最小可降低为0；无人机飞行作业至“航线打药规划区域”的边界线时，需要转弯调头飞行；无人机转弯调头沿边界线飞行的过程中，打药速率低于正常作业打药时的速率，打药速率下降后的速率最小值为0。步骤三至步骤七中的任一步骤，还包括从属的紧急迫降步骤；地面站发送紧急迫降命令至无人机，无人机收到命令后向地面站发送确认信号命令后，无人机直线下降至地面；该紧急迫降步骤根据需要人为触发。若“航线打药规划区域”内出现飞行打药过程中地面直接设置的障碍物，且飞行打药过程中的飞行高度低于或等于地面直接设置的障碍物时，步骤五中的巡航作业在“航线打药规划区域”内通过“爬升式避障打药规划路径”进行避障作业，具体如下：无人机飞行状态下，通过无人机自带的传感器获取“航线打药规划区域”内地面直接设置障碍物的地理位置，以地面直接设置障碍物地理位置和高度边界建立虚拟的障碍物多边形柱体，定义障碍物多边形柱体的内部区域为无人机禁止飞行区域，障碍物多边形柱体的外部为无人机允许飞行区域；将障碍物多边形柱体的内、外部定义数据传输至地面站，无人机通过内置的卫星定位模块和高度传感器实时采集无人机当前的经度、纬度和高度，并将无人机的当前经度、维度和高度发送至地面站，地面站结合障碍物多边形柱体的内、外部定义数据以及无人机当前空间位置得出无人机与障碍物多边形柱体的立体空间关系，并计算出“爬升式避障打药规划路径”，地面站将计算出的“爬升式避障打药规划路径”传输至无人机，实现无人机的自动避障打药作业过程。所述“爬升式避障打药规划路径”的计算方法如下：1)根据直接地面设置障碍物的占地投影最大面积的二维地理边界，用直线段相切绘制形成闭合多边形障碍物边界轮廓线，所用直线段的数量为N，N≥3；2)以障碍物边界轮廓线的每条边向障碍物外侧平移安全距离S1，形成闭合的第一避障边界线，以第一避障边界线的每条边向外继续平移S2，作为爬升飞行打药过渡的水平距离，形成闭合的第二避障边界线；S2≥S1；3)无人机向上爬升飞行的高度位置为H，H＝虚拟的障碍物多边形柱体的高度+与直接地面设置障碍物顶部竖直方向安全飞行通过间距；4)无人机飞行过程中，无人机内置卫星定位模块检测到无人机所处的经纬度位置进入第二避障边界线内，无人机由水平方向飞行，改为坡度方向爬升飞行，坡度方向爬升飞行的路径为无人机初次进入第一避障边界线至爬升至H高度后正好进入第二避障边界线之间的垂直方向连线；上升坡度方向爬升飞行过程中，无人机打药速率有水平方向正常打药速率匀减速至0；5)无人机停止打药进入第一避障边界线内，水平飞越直接地面设置障碍物顶部，直至无人机内置卫星定位模块检测到无人机所处的经纬度位置离开第一避障边界线，无人机由水平飞行，改为坡度方向下降飞行，坡度方向下降飞行的路径为无人机初次离开第一避障边界线至下降至正常飞行高度后正好进入第二避障边界线之间的垂直方向的连线；下降坡度方向飞行过程中，无人机打药速率由0匀增速至正常打药速率；6)无人机进入正常打药飞行高度后，按照正常打药速率打药，并继续水平方向作业飞行。若“航线打药规划区域”内出现飞行打药过程中地面直接设置的障碍物，且飞行打药过程中的飞行高度高于地面直接设置的障碍物时；无人机飞行过程中，当无人机的正常作业打药高度高于地面直接设置的障碍物顶部时，无人机内置卫星定位模块检测到无人机所处的经纬度位置初次进入第二避障边界线内直至初次进入第一避障边界线内的飞行过程中，无人机的打药速率由正常打药速率匀减速至0；直至飞越地面直接设置的障碍物顶部，无人机内置卫星定位模块再次检测到无人机所处的经纬度位置初次离开第一避障边界线内直至初次离开第二避障边界线内的飞行过程中，无人机的打药速率由0匀增速向正常打药速度增加，然后继续水平方向作业飞行。若“航线打药规划区域”内出现飞行打药过程中地面腾空设置的障碍物，且飞行打药过程中的飞行高度高于地面腾空设置的障碍物顶部时，具体如下：无人机飞行过程中，当无人机的正常作业打药高度高于地面腾空设置的障碍物顶部时，无人机内置卫星定位模块检测到无人机所处的经纬度位置初次进入第二避障边界线内直至初次进入第一避障边界线内的飞行过程中，无人机的打药速率由正常打药速率匀减速至0；直至飞越地面腾空设置的障碍物顶部，无人机内置卫星定位模块再次检测到无人机所处的经纬度位置初次离开第一避障边界线内直至初次离开第二避障边界线内的飞行过程中，无人机的打药速率由0匀增速向正常打药速度增加，然后继续水平方向作业飞行。若“航线规划”区域内出现飞行打药过程中地面腾空设置的障碍物，且飞行打药过程中的飞行高度低于地面腾空设置的障碍物时，无人机继续在“航线打药规划区域”内保持水平方向打药作业飞行。若“航线打药规划区域”内出现飞行打药过程中地面腾空设置的障碍物，且飞行打药过程中的飞行高度等于地面腾空设置的障碍物时，无人机按照所述“爬升式避障打药规划路径”作业飞行。飞行打药过程中，无人机的飞行高度高于地面腾空设置的障碍物h1或低于地面腾空设置的障碍物h2范围内，无人机统一识别为飞行高度等于地面腾空设置的障碍物。有益效果：1、分阶段飞行可以使用户更加清晰的判断植保无人机当前应该有的行为，起步时可以判断定高是否准确，进入航线不需要打药，巡航作业需要打药，返航不需要打药，降落前可以判断当前降落点是否准确，地面情况是否适合降落，可以降低飞行事故的风险。2、无人机转弯调头沿边界线飞行的过本文档来自技高网...

【技术保护点】
植保无人机阶段化飞行作业的打药方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤一：连接无人机；建立地面站与无人机通信关系；步骤二：无人机解锁；通过地面站给无人机发送解锁命令，使无人机进入解锁状态；步骤三：起步；地面站给无人机发送起飞命令，无人机收到命令后给地面站发送确认信号命令，根据设置好的高度并飞行到起飞点的上空，随后悬停等待指令；步骤四：进入航线规划；地面站给无人机发送进入“航线打药规划区域”命令，无人机收到命令后向地面站发送确认信号命令，飞行到“航线打药规划区域”的第一个航点位置，随后竖直升高/降低到“航线打药规划区域”中正常打药作业高度，随后悬停等待指令；步骤五：巡航作业；地面站给无人机发送开始作业的命令，无人机收到命令后地面站发送确认信号命令，并按照规划好的“航线打药规划区域”开始作业，直至到达最后一个航点后悬停等待指令；步骤六：返航；地面站给无人机发送返航的命令，无人机收到命令后给地面站发送确认命令，并返航到HOME点，等待悬停等待指令；步骤七：降落；地面站给无人机发送降落的命令，无人机收到命令后给地面站发送确认信号命令并降落。

【技术特征摘要】
1.植保无人机阶段化飞行作业的打药方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤一：连接无人机；建立地面站与无人机通信关系；步骤二：无人机解锁；通过地面站给无人机发送解锁命令，使无人机进入解锁状态；步骤三：起步；地面站给无人机发送起飞命令，无人机收到命令后给地面站发送确认信号命令，根据设置好的高度并飞行到起飞点的上空，随后悬停等待指令；步骤四：进入航线规划；地面站给无人机发送进入“航线打药规划区域”命令，无人机收到命令后向地面站发送确认信号命令，飞行到“航线打药规划区域”的第一个航点位置，随后竖直升高/降低到“航线打药规划区域”中正常打药作业高度，随后悬停等待指令；步骤五：巡航作业；地面站给无人机发送开始作业的命令，无人机收到命令后地面站发送确认信号命令，并按照规划好的“航线打药规划区域”开始作业，直至到达最后一个航点后悬停等待指令；步骤六：返航；地面站给无人机发送返航的命令，无人机收到命令后给地面站发送确认命令，并返航到HOME点，等待悬停等待指令；步骤七：降落；地面站给无人机发送降落的命令，无人机收到命令后给地面站发送确认信号命令并降落。2.根据权利要求1所述的植保无人机阶段化飞行作业的打药方法，其特征在于：上述作业过程中，根据“航线打药规划区域”，实时改变打药速率，喷药速率最小可降低为0；无人机飞行作业至“航线打药规划区域”的边界线时，需要转弯调头飞行；无人机转弯调头沿边界线飞行的过程中，打药速率低于正常作业打药时的速率，打药速率下降后的速率最小值为0。3.根据权利要求1所述的植保无人机阶段化飞行作业的打药方法，其特征在于：步骤三至步骤七中的任一步骤，还包括从属的紧急迫降步骤；地面站发送紧急迫降命令至无人机，无人机收到命令后向地面站发送确认信号命令后，无人机直线下降至地面；该紧急迫降步骤根据需要人为触发。4.根据权利要求1所述的植保无人机阶段化飞行作业的打药方法，其特征在于：若“航线打药规划区域”内出现飞行打药过程中地面直接设置的障碍物，且飞行打药过程中的飞行高度低于或等于地面直接设置的障碍物时，步骤五中的巡航作业在“航线打药规划区域”内通过“爬升式避障打药规划路径”进行避障作业，具体如下：无人机飞行状态下，通过无人机自带的传感器获取“航线打药规划区域”内地面直接设置障碍物的地理位置，以地面直接设置障碍物地理位置和高度边界建立虚拟的障碍物多边形柱体，定义障碍物多边形柱体的内部区域为无人机禁止飞行区域，障碍物多边形柱体的外部为无人机允许飞行区域；将障碍物多边形柱体的内、外部定义数据传输至地面站，无人机通过内置的卫星定位模块和高度传感器实时采集无人机当前的经度、纬度和高度，并将无人机的当前经度、维度和高度发送至地面站，地面站结合障碍物多边形柱体的内、外部定义数据以及无人机当前空间位置得出无人机与障碍物多边形柱体的立体空间关系，并计算出“爬升式避障打药规划路径”，地面站将计算出的“爬升式避障打药规划路径”传输至无人机，实现无人机的自动避障打药作业过程。5.根据权利要求4所述的植保无人机阶段化飞行作业的打药方法，其特征在于：所述“爬升式避障打药规划路径”的计算方法如下：1)根据直接地面设置障碍物的占地投影最大面积的二维地理边界，用直线段相切绘制形成闭合多边形障碍物边界轮廓线，所用直线段的数量为N，N≥3；2)以障碍物边界轮廓线的每条边向障碍物外侧平移安全距离S1，形成闭合的第一避障边界线，以第一避障边界线的每条边向外继续平移S2，作为爬升飞行打药过渡的水平距离，形成闭合的...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴桂林，卞尹，
申请(专利权)人：无锡微翼德米无人机系统科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32