一种农业无人机群协同作业系统、协同作业方法及无人机技术方案

本发明专利技术公开了一种农业无人机群协同作业系统，包括主无人机，用于向对应的一个以上的副无人机发送指令；还用于接收来自副无人机的位置信息以及作业任务状态信息，并根据接收到的位置信息以及作业任务状态信息进行飞行路线的规划和作业任务的决策，将规划的飞行路线和决策后的作业任务生成指令并发送给副无人机；还包括一个以上的副无人机，用于接收来自主无人机的指令并解析得到对应的规划的飞行路线和作业任务，按照指令中规划的飞行路线飞行，并在飞行的过程中执行作业任务，采集自身的位置信息以及作业任务状态信息返回给主无人机。本发明专利技术还公开了一种农业无人机群协同作业方法和一种无人机。本发明专利技术有利于提高作业效率，完成综合作业任务。

【技术实现步骤摘要】
一种农业无人机群协同作业系统、协同作业方法及无人机
本专利技术涉及农用无人机领域，具体涉及一种农业无人机群协同作业系统、协同作业方法及无人机。
技术介绍
随着我国农业装备机械化与信息化程度的提高，越来越多的农用无人机被投入到农业生产中，提高了农业生产的效率，提高了施药、灌溉等作业的质量。随着物联网技术在农业中的进一步应用，我国的农业必将走向更高效的智慧农业。目前，对农用无人机的使用仅仅停留在完成单一的作业任务这一层面上，如施药、灌溉、监测等。存在着作业效率低、操作复杂、不能协同作业等不足之处。若需要对大面积农田进行综合作业，继续使用传统无人机作业方式，则会存在单机作业范围不够，多机协同配合困难、不能进行实时综合作业、难以规避碰撞危险等问题。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是克服现有技术存在的不足，提供一种统筹农业生产过程中的信息采集、指令发送、协同控制，完成综合作业任务，提高作业效率的农业无人机群协同作业系统、协同作业方法及无人机。为解决上述技术问题，本专利技术提出的技术方案为：一种农业无人机群协同作业系统，包括：主无人机，用于向对应的一个以上的副无人机发送指令；还用于接收来自所述副无人机的位置信息以及作业任务状态信息，并根据接收到的位置信息以及作业任务状态信息进行飞行路线的规划和作业任务的决策，将规划的飞行路线和决策后的作业任务生成指令并发送给副无人机；一个以上的副无人机，用于接收来自所述主无人机的指令并解析得到对应的规划的飞行路线和作业任务，按照指令中规划的飞行路线飞行，并在飞行的过程中执行所述作业任务，采集自身的位置信息以及作业任务状态信息返回给所述主无人机。主无人机作为空中平台，在用于低空信息节点上具有巨大的优势，其作为信息中枢，能够统筹整个无人机群的各类信息，并将所有信息汇总至主无人机，主无人机再对各类信息进行分析处理，规划出飞行路径，并根据实际情况作出何时何地以何种方式进行作业任务的决策，然后将其生成指令发送给副无人机，控制副无人机的飞行和作业动作，对整个无人机群起到指挥作用，兼具信息收集、指令发送和协同控制的作用，副无人机设有一个或多个作为执行者，该系统在作业区域的上空建立起一个动态的无人机群，整体协同工作完成综合作业任务，提高了农业无人机群的作业效率，减少人工成本。上述的农业无人机群协同作业系统，优选的，所述主无人机上搭载有用于给各所述副无人机精确定位的激光定位装置，主无人机通过所述激光定位装置测得各副无人机的精确位置，判断各副无人机是否偏离轨迹和\或存在发生碰撞危险，当任一副无人机偏离轨迹和\或存在发生碰撞危险时，所述主无人机向所述副无人机发送强制指令，指示所述一副无人机回到正确的轨迹上和\或紧急避险。具体的，激光定位装置为360度全景激光雷达，安装在主无人机的底部。激光定位装置能够对各个副无人机进行精确定位，避免副无人机偏离轨迹和\或发生碰撞，提前规避副无人机之间可能发生的碰撞危险。上述的农业无人机群协同作业系统，优选的，所述主无人机的飞行高度保持在所述副无人机之上，以保证激光定位装置的定位效果和定位精度，使主无人机拥有更良好的通信条件，有利于对副无人机进行精确定位。上述的农业无人机群协同作业系统，优选的，所述副无人机上搭载有副无人机雷达。这样设置以进一步提高定位精度。上述的农业无人机群协同作业系统，优选的，所述主无人机和副无人机上均搭载有导航系统。主无人机上的导航系统便于主无人机飞行，同时便于主无人机根据副无人机的位置自适应地调节自身的飞行高度与位置，以保证与各副无人机的通信质量，副无人机上的导航系统主要用于执行主无人机的路径规划指令，与此同时，导航系统还能与激光定位装置配合协同工作，大幅提高定位精度，防止飞行过程中副无人机之间发生碰撞。上述的农业无人机群协同作业系统，优选的，所述副无人机上搭载有用于与所述主无人机通信的副无人机通信模块，所述主无人机上搭载有用于与所述副无人机通信的主无人机通信模块。主无人机通信模块和副无人机通信模块实现主无人机和副无人机之间的实时通信。上述的农业无人机群协同作业系统，优选的，所述主无人机上搭载有控制台，所述主无人机通信模块设于所述控制台中，所述控制台中还设有存储模块和决策模块，所述存储模块用于存储来自所述副无人机的位置信息以及作业任务状态信息，所述决策模块用于根据所述位置信息以及作业任务状态信息进行飞行路线的规划和作业任务的决策。具体的，主无人机通信模块、存储模块和决策模块封存与控制台中，控制台上设有用于发射信号的发射天线和用于接收信号的接收天线，发射天线和接收天线与主无人机通信模块相连，主无人机通信模块与存储模块和决策模块相连，存储模块与决策模块相连，控制台上还设有用于将存储模块中记录的信息读取出来的数据接口。无人机群工作时，主无人机和副无人机始终保持实时通信，副无人机将自身的位置信息以及其他的作业任务情况信息通过副无人机通讯模块发送至主无人机，主无人机通信模块接收到信息后先将其存储至存储模块，然后决策模块对其进行数据分析并进行飞行路线的规划和作业任务的决策，然后将规划的飞行路线和决策后的作业任务生成指令通过主无人机通信模块发送给副无人机通信模块，副无人机通信模块接收指令并解析得到规划的飞行路线和作业任务，进而实现指导控制副无人机的飞行轨迹和作业动作，存储模块将整个作业过程采集的信息数据存储起来，便于在完成作业后将数据读取至电脑端进行进一步的分析处理，具体的，信息数据包括飞行路径、作业面积、施药量、作物生长情况、病虫害发生情况等，将其拷贝至电脑端经过分析以生成作业面积、喷洒农药量、病虫害信息、激光成形等综合作业图表。上述的农业无人机群协同作业系统，优选的，所述副无人机上设有设备搭载平台，所述设备搭载平台上安装有用于执行喷洒农药、病虫害识别或激光点云采集作业任务的作业执行装置。设备搭载平台可根据不同任务选择搭载激光雷达、高清摄像头、喷洒装置等中的一种或多种，以满足不同作业任务的需求，同时还能通过一次飞行完成多种作业任务。作为一个总的专利技术构思，本专利技术还提供了一种农业无人机群协同作业方法，包括以下步骤：主无人机向对应的一个以上的副无人机发送指令；一个以上的副无人机接收来自主无人机的指令并解析得到对应的规划的飞行路线和作业任务，按照指令中规划的飞行路线飞行，并在飞行的过程中执行所述作业任务，采集自身的位置信息以及作业任务状态信息返回给主无人机；主无人机接收来自副无人机的位置信息以及作业任务状态信息，并根据接收到的位置信息以及作业任务状态信息进行飞行路线的规划和作业任务的决策，将规划的飞行路线和决策后的作业任务生成指令并发送给副无人机。该协同作业方法采用主无人机作为信息中枢，统筹协调无人机群的各类信息，副无人机作为执行者，根据主无人机的指令进行飞行或动作，通过主无人机实现了对整个无人机群的协调动作，适用于大面积农田综合作业过程，主无人机伴随副无人机飞行作业，保证了通信质量，调控更为及时，随着无人机群整体的动态移动以完成大面积的作业工作。上述的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种农业无人机群协同作业系统，其特征在于，包括：/n主无人机(2)，用于向对应的一个以上的副无人机(1)发送指令；还用于接收来自所述副无人机(1)的位置信息以及作业任务状态信息，并根据接收到的位置信息以及作业任务状态信息进行飞行路线的规划和作业任务的决策，将规划的飞行路线和决策后的作业任务生成指令并发送给副无人机(1)；/n一个以上的副无人机(1)，用于接收来自所述主无人机(2)的指令并解析得到对应的规划的飞行路线和作业任务，按照指令中规划的飞行路线飞行，并在飞行的过程中执行所述作业任务，采集自身的位置信息以及作业任务状态信息返回给所述主无人机(2)。/n

【技术特征摘要】
1.一种农业无人机群协同作业系统，其特征在于，包括：
主无人机(2)，用于向对应的一个以上的副无人机(1)发送指令；还用于接收来自所述副无人机(1)的位置信息以及作业任务状态信息，并根据接收到的位置信息以及作业任务状态信息进行飞行路线的规划和作业任务的决策，将规划的飞行路线和决策后的作业任务生成指令并发送给副无人机(1)；
一个以上的副无人机(1)，用于接收来自所述主无人机(2)的指令并解析得到对应的规划的飞行路线和作业任务，按照指令中规划的飞行路线飞行，并在飞行的过程中执行所述作业任务，采集自身的位置信息以及作业任务状态信息返回给所述主无人机(2)。


2.根据权利要求1所述的农业无人机群协同作业系统，其特征在于：所述主无人机(2)上搭载有用于给各所述副无人机(1)精确定位的激光定位装置(24)，主无人机(2)通过所述激光定位装置(24)测得各副无人机(1)的精确位置，判断各副无人机(1)是否偏离轨迹和\或存在发生碰撞危险，当任一副无人机(1)偏离轨迹和\或存在发生碰撞危险时，所述主无人机(2)向所述副无人机(1)发送强制指令，指示所述一副无人机(1)回到正确的轨迹上和\或紧急避险。


3.根据权利要求2所述的农业无人机群协同作业系统，其特征在于：所述主无人机(2)的飞行高度保持在所述副无人机(1)之上。


4.根据权利要求1至3任一项所述的农业无人机群协同作业系统，其特征在于：所述主无人机(2)和副无人机(1)上均搭载有导航系统。


5.根据权利要求1至3任一项所述的农业无人机群协同作业系统，其特征在于：所述副无人机(1)上搭载有用于与所述主无人机(2)通信的副无人机通信模块(11)，所述主无人机(2)上搭载有用于与所述副无人机(1)通信的主无人机通信模块(21)；
所述主无人机(2)上搭载有控制台(3)，所述主无人机通信模块(21)设于所述控制台(3)中，所述控制台(3)中还设有存储模块(22)和决策模块(23)，所述存储模块(22)用于存储来自所述副无人机(1)的位置信息以及作业任务状态信息，所述决策模块(23)用于根据所述位置信息以及作业任务状态信息进行飞行路线的规划和作业任务的决策。


6.一种农业无人机群协同作业方法，其特征在于：主无人机(2)向对应的一个以上的副无人机...

【专利技术属性】
技术研发人员：李明，张洪铎，黄晶晶，肖旭，高立婷，
申请(专利权)人：湖南省西瓜甜瓜研究所，湖南星索尔航空科技有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南;43