一种航空施药系统及方法技术方案

本发明专利技术涉及航空植保领域，公开了一种航空施药系统及方法，其中系统包括：水平云台和高度测量系统；水平云台转动安装在施药用飞机上，水平云台可保持水平状态，高度测量系统设置在水平云台上，高度测量系统包括激光测距模块和微波雷达测距模块。本发明专利技术提供的一种航空施药系统及方法，可全面检测获得机载相对高度、机载基准高度、植被高度、植被区域以及植被覆盖率等参数，可综合各个参数进行施药控制调节，使施药适应不同的机载相对高度，支持不同地表植被类型，可精确的施药在植被区域，以及适应不同的植被覆盖率，从而实现精准均匀的施药。

【技术实现步骤摘要】
一种航空施药系统及方法
本专利技术涉及航空植保领域，特别是涉及一种航空施药系统及方法。
技术介绍
在植被生长过程中，合适的药物喷洒能够有效防控病虫害，保证粮食安全生产，提高粮食的产量与质量。飞机飞行自如，适应复杂地形，可重复利用，具有轻巧便携、机动性强、制造和应用成本低等特点，因此被应用于农林航空施药方面。施药过程中，飞机飞行的高度对施药效果具有很大影响。在飞机的测高元件中，目前普遍采用气压传感器感知大气压强变化，通过气压高度公式计算得到海拔高度，这种测量方式受飞机机动、大气温度以及等压面变化影响较大、精度较低且测得的不是机载相对高度，即飞机与植被之间的距离。另一种直接由全球导航卫星系统(GNSS)接收数据报文得到海拔高度，但是GNSS信号容易丢失会对测量结果造成影响同时测得也不是机载相对高度，因此难以满足实际需求。现有的飞机施药系统大多不能精确测量飞机的相对高度数据，从而影响施药的精确性。
技术实现思路
(一)要解决的技术问题本专利技术的目的是提供一种航空施药系统及方法，用于解决或部分解决现有的飞机施药系统大多不能精确测量飞机的相对高度数据，从而影响施药的精确性的问题。(二)技术方案为了解决上述技术问题，根据本专利技术第一方面提供一种航空施药系统，包括：水平云台和高度测量系统；所述水平云台转动安装在施药用飞机上，所述水平云台可保持水平状态，所述高度测量系统设置在所述水平云台上，所述高度测量系统包括激光测距模块和微波雷达测距模块。在上述方案的基础上，一种航空施药系统还包括：施药用喷头；所述喷头与所述水平云台固定连接，所述喷头通过电磁阀与药箱相连。在上述方案的基础上，一种航空施药系统还包括：数据处理模块和控制器；所述数据处理模块分别与所述激光测距模块和所述微波雷达测距模块相连，所述控制器分别与所述数据处理模块和电磁阀相连。在上述方案的基础上，所述水平云台与电机相连，所述电机与所述控制器相连，所述电机用于带动所述水平云台转动以保持水平状态或者带动水平云台转动实现扫描式喷洒施药。根据本专利技术的第二方面，提供一种利用上述任一方案所述的航空施药系统的施药方法，包括：利用激光测距模块获得飞机与植被顶部之间的机载相对高度；利用微波雷达测距模块获得飞机与地面之间的机载基准高度；根据机载相对高度和机载基准高度获得植被高度；根据机载相对高度和植被高度对施药进行控制调节。在上述方案的基础上，一种航空施药方法还包括：对机载相对高度和机载基准高度进行对比分析，判断地面上的植被区域，根据所述植被区域进行施药。在上述方案的基础上，一种航空施药方法还包括：对机载相对高度和机载基准高度进行对比分析，获得设定区域内的植被覆盖率，根据所述植被覆盖率对施药进行控制调节。在上述方案的基础上，一种航空施药方法还包括：根据所述机载相对高度和所述植被区域的大小，对水平云台的扫描转动角度进行控制。在上述方案的基础上，所述机载基准高度为微波雷达测距模块多次测量结果的平均值；所述机载相对高度为激光测距模块多次测量结果的平均值与第一修正系数的乘积；所述植被高度为微波雷达测距模块与激光测距模块多次测量结果对应差值的平均值与第二修正系数的乘积。在上述方案的基础上，所述植被覆盖率为微波雷达测距模块与激光测距模块测量结果的差值大于预设阈值的次数与总测量次数的比值。(三)有益效果本专利技术提供的一种航空施药系统及方法，可全面检测获得机载相对高度、机载基准高度、植被高度、植被区域以及植被覆盖率等参数，可综合各个参数进行施药控制调节，使施药适应不同的机载相对高度，支持不同地表植被类型，可精确的施药在植被区域，以及适应不同的植被覆盖率，从而实现精准均匀的施药。附图说明图1为本专利技术实施例的一种航空施药系统的示意图；图2为本专利技术实施例的一种航空施药系统中微波雷达测距模块的示意图；图3为本专利技术实施例的一种航空施药系统激光测距模块示意图；图4为本专利技术实施例的一种航空施药系统数据处理模块示意图；图5为本专利技术实施例的一种航空施药系统中喷头转动示意图。附图标记说明：1—水平云台；2—微波雷达测距模块；3—激光测距模块；4—数据处理模块；5—信号产生器；6—功率放大器；7—发射天线；8—接收天线；9—信号混频器；10—信号处理器；11—计时电路；12—激光接收器；13—激光发射器；14—数据处理芯片；15—无线通讯模块；16—喷头。具体实施方式下面结合附图和实施例，对本专利技术的具体实施方式作进一步详细描述。以下实例用于说明本专利技术，但不用来限制本专利技术的范围。在本专利技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本专利技术中的具体含义。根据本专利技术实施例提供一种航空施药系统，参考图1，该施药系统包括：水平云台1和高度测量系统；水平云台1转动安装在施药用飞机上，水平云台1可保持水平状态，高度测量系统设置在水平云台1上，高度测量系统包括激光测距模块3和微波雷达测距模块2。本实施例提供的一种航空施药系统，设置高度测量系统用于检测飞机飞行施药中的各种高度，根据高度对施药进行控制调节。设置激光测距模块3和微波雷达测距模块2共同对飞机的高度进行检测。根据微波在空气中的损耗小，具有衍射效应，可以穿过枝叶检测到地面的特点，从而使用微波雷达测距模块2来测量飞机到土壤表面的机载基准高度。利用光的反射原理，使用激光测距模块3来测量飞机到植被冠层，即待施药植被顶部的机载相对高度。根据机载基准高度和机载相对高度，可以进一步获得植被自身的高度。根据植被的高度可以判断植被的类型。还可以将机载基准高度与机载相对高度进行对比，获得地面上种植有植被的区域以及植被覆盖率。机载相对高度、植被高度、植被区域以及植被覆盖率均会对施药产生影响，该施药系统可全面检测获得以上各个参数，可综合各个参数进行施药控制调节，使施药适应不同的机载相对高度，支持不同地表植被类型，可精确的施药在植被区域，以及适应不同的植被覆盖率，从而实现精准均匀的施药。进一步地，可设置水平云台1与飞机转动连接。飞机在执行飞行任务时会出现飞行姿态不稳定的现象，为了避免这种情况对测量结果造成影响，利用水平云台1保持水平的特性，将激光测距模块3和微波雷达测距模块2安装在水平云台1上，增加激光测距模块3和微波雷达测距模块2工作时的稳定性，提高精度。在飞机姿态不稳发生倾斜时，可通过控制水平云台1转动使水平云台1保持水平，从而便于高度的检测。该航空施药系统不同于以前单一的测距系统而是基于激光和微波雷达共同工作，优势互补，能够提高测量的准确性和精度。在上述实施例的基础上，进一步地，一种航空施药系统还包括：施药用喷头16；喷头16与水平云台1固定连接，喷头16通过电磁阀与药箱相连。药箱可设置在飞机上。喷头16通过电磁阀与药箱相连，便于对通过喷头16喷出的施药量进行准确自动控制调节。在上述实施例的基础上，进一步地，一种航空施药系统还包括：数据处理模块5和控制器；数据处理模块5分别与激光测距模块3和微波雷达测距模块2相连，控制器分别与数据处理模块本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种航空施药系统，其特征在于，包括：水平云台和高度测量系统；所述水平云台转动安装在施药用飞机上，所述水平云台可保持水平状态，所述高度测量系统设置在所述水平云台上，所述高度测量系统包括激光测距模块和微波雷达测距模块。

【技术特征摘要】
1.一种航空施药系统，其特征在于，包括：水平云台和高度测量系统；所述水平云台转动安装在施药用飞机上，所述水平云台可保持水平状态，所述高度测量系统设置在所述水平云台上，所述高度测量系统包括激光测距模块和微波雷达测距模块。2.根据权利要求1所述的航空施药系统，其特征在于，还包括：施药用喷头；所述喷头与所述水平云台固定连接，所述喷头通过电磁阀与药箱相连。3.根据权利要求1或2所述的航空施药系统，其特征在于，还包括：数据处理模块和控制器；所述数据处理模块分别与所述激光测距模块和所述微波雷达测距模块相连，所述控制器分别与所述数据处理模块和电磁阀相连。4.根据权利要求3所述的航空施药系统，其特征在于，所述水平云台与电机相连，所述电机与所述控制器相连，所述电机用于带动所述水平云台转动以保持水平状态或者带动水平云台转动实现扫描式喷洒施药。5.一种利用上述权利要求1-4任一所述航空施药系统的施药方法，其特征在于，包括：利用激光测距模块获得飞机与植被顶部之间的机载相对高度；利用微波雷达测距模块获得飞机与地面之间的机载基准高度；根据机载相...

【专利技术属性】
技术研发人员：张瑞瑞，陈立平，伊铜川，张明佳，宋佳星，冯帅辉，
申请(专利权)人：北京农业智能装备技术研究中心，
类型：发明
国别省市：北京,11