一种植保无人机悬停稳定装置及其控制方法制造方法及图纸

本发明专利技术属于农业装备技术领域，具体涉及一种植保无人机悬停稳定装置及其控制方法。本发明专利技术提供的植保无人机悬停稳定装置包括：移动端，移动端固定在无人机上；固定端，固定端有多个，固定在温室内的顶部；固定端发出初始信号给移动端，移动端接收到初始信号后发出反馈信号给固定端；控制中心，控制中心根据固定端发出的初始信号和接收到的反馈信号计算得到移动端的实际位置，控制中心根据移动端的实际位置与无人机设定路径或设定位置之间的偏差发出控制信号给移动端。本发明专利技术为植保无人机提供了一套新的控制方案，提高了无人机在小空间及复杂空间内的控制精度，实现无人机在温室内部的安全可靠使用。的安全可靠使用。的安全可靠使用。

【技术实现步骤摘要】
一种植保无人机悬停稳定装置及其控制方法


[0001]本专利技术属于农业装备
，具体涉及一种植保无人机悬停稳定装置及其控制方法。

技术介绍

[0002]智慧农业技术是指利用现代信息技术结合现代农业技术以实现高效高质量耕作的技术的总称。近年来，采用无人机进行农药喷洒、生长状况监测、农场巡视等功能在农业生产中被广泛接收和应用，能够大幅度地将农业工作者从繁重的体力劳动中解放出来。但是，现有无人机多采用人工操控或北斗等远程定位操控方式，人工操控对操作人员的技术要求较高，且操作精度不理想。远程定位操控方式信号传输距离较远，而且电磁波信号在穿过温室时会受到金属框架的干扰，定位精度受限，高精度的飞行路径和姿态控制难以实现。因此，目前无人机的应用仍主要限制在开放场景中，在狭小空间内工作可靠性还难以达到要求，很容易造成撞击和坠机事故。

技术实现思路

[0003]针对现有技术存在的不足，本专利技术提供一种植保无人机悬停稳定装置及其控制方法，其目的是实现无人机的精确控制，实现无人机在温室内部的安全可靠使用。
[0004]为了达到上述目的，本专利技术通过以下技术方案来实现：一种植保无人机悬停稳定装置，包括：移动端，移动端固定在无人机上，可以集成固定，也可以可拆卸方式固定；固定端，固定端有多个，固定在温室内的顶部；固定端发出初始信号给移动端，移动端接收到初始信号后发出反馈信号给固定端；初始信号和反馈信号可以是电磁波信号，也可以是超声波信号；控制中心，控制中心根据固定端发出的初始信号和接收到的反馈信号计算得到移动端的实际位置，控制中心根据移动端的实际位置与无人机设定路径或设定位置之间的偏差发出控制信号给移动端。若初始信号和反馈信号均为超声波信号，可直接测量固定端发出初始信号至接收到反馈信号的时间差得到各固定端至移动端的距离；若初始信号和反馈信号均为电磁波信号，可使用平均法测量固定端发出初始信号至接收到反馈信号的时间差得到各固定端至移动端的距离，从而将时间的测量成本降低至可接受范围内。得到距离以后可以计算得到移动端的实际位置。
[0005]此套装置可以有效规避人工操控和远程定位操控存在的众多缺陷，实现无人机在狭小空间内的精确控制。
[0006]进一步地，各个固定端优选均通过导线与控制中心实现电连接。导线连接相比无线电连接可实现较高的信号稳定性，能够避免信号传输路径上的遮挡和干扰。
[0007]进一步地，固定端的安装高度比温室内作物的高度高至少1.8米。固定端的安装高度过低可能会导致信号在传输过程中被阻挡，也会导致移动端与固定端的空间位置接近共
平面，引起位置计算误差偏大。实践中，跨度12米的温室，固定端的安装高度优选比温室内作物的高度高2.2米；跨度9.6米的温室，固定端的安装高度优选比温室内作物的高度高2.0米。这样，无人机与作物保持1.0米左右作业距离的情况下依然能够获得厘米级的定位精度。
[0008]进一步地，固定端的一种优选的布置方式是：固定端分为三组，其中两组分别沿温室的两侧分布，另一组沿温室顶部中央分布；沿温室两侧分布的各个固定端均处于同一高度；沿温室顶部中央分布的各个固定端均处于同一高度，但与温室两侧的固定端的高度不同。
[0009]进一步地，本专利技术还提供上述植保无人机悬停稳定装置的控制方法，包括以下步骤：（S1）控制中心控制固定端发出初始信号；（S2）移动端接收到初始信号后发出反馈信号；（S3）固定端接收到反馈信号后传输给控制中心；（S4）控制中心根据初始信号和反馈信号计算得到移动端的实际位置；（S5）控制中心根据移动端的实际位置与无人机设定路径或设定位置之间的偏差发出控制信号给移动端；（S6）移动端根据控制信号控制无人机动力组件的动力输出。
[0010]以上步骤不断地循环执行，对无人机的位置进行实时地调整，能够使无人机悬停在某个固定的位置，也能够使无人机按照设定的路径准确地飞行。
[0011]进一步地，步骤（S4）中，控制中心根据初始信号和反馈信号计算得到移动端与各个固定端的距离，选出距离最短的4个固定端，分别记为G1、G2、G3、G4，对应的距离记为L1、L2、L3、L4；根据G1、G2、G3、G4的空间坐标和L1、L2、L3、L4计算得到移动端的空间坐标。
[0012]为了进一步提高计算精度，步骤（S4）中，控制中心根据初始信号和反馈信号计算得到移动端与各个固定端的距离，选出距离最短的5个固定端，分别记为G1、G2、G3、G4、G5，对应的距离记为L1、L2、L3、L4、L5；假设移动端的空间位置F对应的空间坐标为（x,y,z），根据假设计算得到F到G1、G2、G3、G4、G5的距离分别为F1、F2、F3、F4、F5，使用最小二乘法对多项式(L1
‑
F1)2+(L2
‑
F2)2+(L3
‑
F3)2+(L4
‑
F4)2+(L5
‑
F5)2求解最小值，计算得到移动端的空间坐标的数值，即移动端的实际位置。
[0013]进一步地，步骤（S5）中，控制中心根据移动端的实际位置与无人机设定路径或设定位置之间的偏差，采用PID控制方法得到控制指令，然后将携带控制指令的控制信号中发送给移动端。需要说明的是，本专利技术不涉及对PID控制算法的改进。
[0014]有益效果：与现有技术相比，本专利技术提供的植保无人机悬停稳定装置及其控制方法，为植保无人机提供了一套新的控制方案，提高了无人机在小空间及复杂空间内的控制精度，实现无人机在温室内部的安全可靠使用。
附图说明
[0015]图1为本专利技术的结构示意图。
[0016]图2和3为本专利技术空间位置计算的示意图。
[0017]图中，1移动端、2固定端。
具体实施方式
[0018]下面通过具体实施例进一步阐明本专利技术，这些实施例是示例性的，旨在说明问题和解释本专利技术，并不是一种限制。
[0019]实施例1一种植保无人机悬停稳定装置及其控制方法，如图1和2所示。
[0020]该植保无人机悬停稳定装置包括：移动端1，移动端1固定在无人机上；固定端2，固定端2有多个，固定在温室内的顶部；固定端2发出初始信号给移动端1，移动端1接收到初始信号后发出反馈信号给固定端2；控制中心，控制中心根据固定端2发出的初始信号和接收到的反馈信号计算得到移动端1的实际位置，控制中心根据移动端1的实际位置与无人机设定路径或设定位置之间的偏差发出控制信号给移动端1。
[0021]本实施例中，各个固定端2均通过导线与控制中心实现电连接。
[0022]本实施例中，温室跨度8米，固定端2的安装高度比温室内作物的最大设计高度高1.8米。
[0023]本实施例中，固定端2分为三组，其中两组分别沿温室的两侧分布，另一组沿温室顶部中央分布。沿温室两侧分布的各个固定端2均处于同一高度；沿温室顶部中央分布的各个固定端2均处于同一高度，但与温室两侧的固定端2的高度不同。
[0024]该植保无人机悬停稳定装置的控制本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种植保无人机悬停稳定装置，其特征在于，包括：移动端（1），移动端（1）固定在无人机上；固定端（2），固定端（2）有多个，固定在温室内的顶部；固定端（2）发出初始信号给移动端（1），移动端（1）接收到初始信号后发出反馈信号给固定端（2）；控制中心，控制中心根据固定端（2）发出的初始信号和接收到的反馈信号计算得到移动端（1）的实际位置，控制中心根据移动端（1）的实际位置与无人机设定路径或设定位置之间的偏差发出控制信号给移动端（1）。2.根据权利要求1所述的植保无人机悬停稳定装置，其特征在于，各个固定端（2）均通过导线与控制中心实现电连接。3.根据权利要求1所述的植保无人机悬停稳定装置，其特征在于，固定端（2）的安装高度比温室内作物的高度高至少1.8米。4.根据权利要求3所述的植保无人机悬停稳定装置，其特征在于，固定端（2）分为三组，其中两组分别沿温室的两侧分布，另一组沿温室顶部中央分布。5.根据权利要求4所述的植保无人机悬停稳定装置，其特征在于，沿温室两侧分布的各个固定端（2）均处于同一高度；沿温室顶部中央分布的各个固定端（2）均处于同一高度，但与温室两侧的固定端（2）的高度不同。6.根据权利要求1至5任一项所述的植保无人机悬停稳定装置的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：（S1）控制中心控制固定端（2）发出初始信号；（S2）移动端（1）接收到初始信号后发出反馈信号；（S3）固定端（2）接收到反馈信号后传输给控制中心；（S4）控制中心根据初始信号和反馈信号计算得到移动端（1）的实际位置；（S5）控制中心根据移动端（1）的实际位置与无人机设定路径或设定位置之间的偏差发出控制信号给移动端（1）；（S6）移...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨远，王富同，
申请(专利权)人：徐州网递智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：