超低空自适应定高飞行控制方法技术

本发明专利技术公开了一种超低空自适应定高飞行控制方法，在无人机出厂前，预先建立一个光斑图像坐标的y值与无人机实际飞行高度一一对应的高度数据表；第一步骤是起飞步骤；第二步骤是持续判断高度步骤；具体是每间隔0.05秒，进行一次判断无人机飞行高度的操作；第三步骤是控制高度步骤；根据无人机的实时飞行高度，对无人机进行控制，将无人机的飞行高度控制在H1至H2米。使用者仅需要控制无人机正常起飞，无人机即可自动将飞行高度控制在预定范围内，使用非常方便，为方便且稳定地实现向农作物定高喷雾提供了基础。使用高度数据表直接查询得到无人机的实时高度值，相比通过计算得到无人机的实时高度值，大大减少了运算量，提高了计算速度，降低了功耗。

Ultra-low altitude adaptive altitude control method

The invention discloses an ultra-low altitude adaptive altitude control method. Before the UAV leaves the factory, an altitude data table corresponding to the y value of the spot image coordinates and the actual flight altitude of the UAV is established in advance; the first step is the take-off step; the second step is the continuous altitude determination step; the specific step is 0.05 seconds per interval. The third step is to control the altitude of the UAV. According to the real-time flight altitude of the UAV, the flight altitude of the UAV is controlled at H1 to H2 meters. Users only need to control the normal take-off of UAV. UAV can automatically control the flight height in the predetermined range, and it is very convenient to use. It provides a foundation for achieving the high and stable spray to the crops conveniently and stably. The real-time altitude value of UAV is obtained by using altitude data table directly. Compared with the real-time altitude value obtained by calculating, the calculation amount is greatly reduced, the calculation speed is improved and the power consumption is reduced.

【技术实现步骤摘要】
超低空自适应定高飞行控制方法
本专利技术涉及农业植保领域，尤其涉及植保无人机喷洒农药技术。
技术介绍
随着我国农村劳动力的短缺、人工成本急速增加和快速发展的专业化统防统治工作的需求，社会对作业效率高、适用范围广、节水、节药环保型、用工少的大中型植保机械和农业航空植保机械的需求越来越迫切。植保无人机因具有机动性好、作业效率高、单位面积施药液量小、无需专用起降机场、可远距离摇控操作、减少人身药害几率、提高农药有效利用率等优点，可适应农作物各个生长期的植保要求，符合农业机械发展的趋势。无人机技术用于农田喷雾产生了植保无人机所特有的技术难点，目前亟需解决的核心关键技术之一是：缺乏高稳定、高可靠性的农用无人机自主飞行控制系统。植保无人机需要在距离作物冠顶2～5m处甚至更低的高度处作业，速度维持在1～6m/s，要求保持低空低速作业时的稳定性。然而2～5m或以下高度是直升机的低效区，其稳定性不易实现。无人机高度测量的精度和稳定性是实现无人机稳定飞行的基础数据之一。目前的无人机飞行控制系统高度测量方法有：GPS测量高度，无线电高度表测量，还有使用压力传感器测量高度。由于GPS接收数据的不稳定性，受外本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.超低空自适应定高飞行控制方法，其特征在于：通过基于视觉的植保无人机来进行；在无人机出厂前，进行建表步骤，即预先建立一个光斑图像坐标的y值与无人机实际飞行高度一一对应的高度数据表；光斑是指激光照射在作物冠顶或地面上所形成的亮度较高的斑点；高度数据表中具有多组光斑图像坐标，多组光斑图像坐标中的参数y具有m个，m为自然数；超低空自适应定高飞行控制方法按以下步骤进行：第一步骤是起飞步骤；飞行控制器接收遥控器的指令，控制各电机带动螺旋桨旋转从而起飞；地面操作人员通过遥控器以目测的方式将无人机的飞行高度控制在H1至H2米，然后操作人员停止目测无人机的飞行高度；第二步骤是持续判断高度步骤；具体是每间隔0...

【技术特征摘要】
1.超低空自适应定高飞行控制方法，其特征在于：通过基于视觉的植保无人机来进行；在无人机出厂前，进行建表步骤，即预先建立一个光斑图像坐标的y值与无人机实际飞行高度一一对应的高度数据表；光斑是指激光照射在作物冠顶或地面上所形成的亮度较高的斑点；高度数据表中具有多组光斑图像坐标，多组光斑图像坐标中的参数y具有m个，m为自然数；超低空自适应定高飞行控制方法按以下步骤进行：第一步骤是起飞步骤；飞行控制器接收遥控器的指令，控制各电机带动螺旋桨旋转从而起飞；地面操作人员通过遥控器以目测的方式将无人机的飞行高度控制在H1至H2米，然后操作人员停止目测无人机的飞行高度；第二步骤是持续判断高度步骤；具体是每间隔0.05秒，进行一次判断无人机飞行高度的操作；第三步骤是控制高度步骤；将无人机的飞行高度控制在H1至H2米；所述基于视觉的植保无人机包括水平设置的圆盘状的壳体，壳体在其圆周方向上均匀铰接有若干悬臂，悬臂的另一端为自由端；各悬臂均沿壳体的径向方向设置且各悬臂的自由端均高于铰接端；壳体前后两侧分别向下设有前起落架和后起落架，壳体上表面向上连接有顶杆，顶杆顶端设有GPS模块；所述壳体内设有飞行控制器和与飞行控制器相连接并为飞行控制器供电的蓄电池，所述各悬臂的自由端均设有电机，电机的输出轴均向上连接有螺旋桨；前起落架和后起落架之间的壳体下表面向下连接有水平设置的悬架，悬架左端设有激光发射器，激光发射器发射激光的方向垂直于悬架并朝向下方；悬架右端设有摄像头，摄像头向左向下倾斜设置；激光发射器发射的激光束的直径R为10至15毫米；无人机的预定飞行高度为H1至H2米，H2＞H1，摄像头的镜头光轴与激光发射器发射的激光所在直线具有交点，该交点低于激光发射器H1至（H1+H2）/2米，摄像头的镜头光轴与水平面的夹角θ为50至75度，无人机具有与飞行控制器无线通讯的遥控器；所述悬架中部设有miniPC，miniPC与飞行控制器、摄像头和激光发射器相连接。2.根据权利要求1所述的超低空自适应定高飞行控制方法，其特征在于：建表步骤的具体操作是：摄像头所拍摄照片图像的宽为x0像素，高为y0像素，x0和y0均为整数；以照片图像的左上角为图像坐标的原点，以图像坐标的原点向右的水平线为图像坐标的X轴，以图像坐标的原点竖直向下的竖线为图像坐标的Y轴，从而建立照片图像的坐标系；由于摄像头的镜头光轴与激光发射器发射的激光所在直线具有交点，因此在照片图像上具有光斑的前提下，激光发射器发射的激光所形成的光斑必然位于图像坐标中x=x0/2所在的竖向直线上；激光发射器发射的激光所形成的光斑的图像坐标为光斑区域的中心处的图像坐标；在无人机高度为零时拍摄照片图像，此时光斑的图像坐标的y值与0米高度相对应并形成一组图像坐标与实际飞行高度的对应数组，将该对应数组存储在miniPC中的高度数据表中；该对应数组中光斑的图像坐标的参数y的序号为1；操作无人机垂直向上飞起，无人机每上升5厘米悬停一次，光斑的图像坐标的参数y的序号加1，进行一次获取对应数组的操作，直到无人机累计上升的距离达到5米；获取对应数组的操作是摄像头进行拍摄，将得到的照片图像中光斑的图像坐标的y值与拍摄时无人机的实际高度作为一组图像坐标与实际飞行高度的对应数组，将该对应数组存储在miniPC中；无人机累计上升的距离达到5米后完成第一步骤，即完成建立光斑图像坐标与无人机实际飞行高度一一对应的高度...

【专利技术属性】
技术研发人员：马子领，
申请(专利权)人：华北水利水电大学，
类型：发明
国别省市：河南,41