基于虚拟图像控制的植保无人机航线规划系统及方法技术方案

本发明专利技术涉及基于虚拟图像控制的植保无人机航线规划系统及方法，包括地面交互设备和无人机；无人机获取图像信息和位置信息，发送给地面交互设备；地面交互设备加载已构建的作业区域模型，接收无人机获取的图像信息和位置信息，基于同一坐标系将无人机获取的位置信息关联至已构建的作业区域模型中；地面交互设备以设定作业区域的其中一边作为参考边界，以作业区域内平行于参考边界的奇数线形成无人机飞行航线，偶数线为飞行航线的边界线。利用地面交互设备中的虚拟图像实时显示和控制植保无人机在农田作业时的位置和状态，从而提高灌溉、施肥以及农药喷洒的作业效率。施肥以及农药喷洒的作业效率。施肥以及农药喷洒的作业效率。

【技术实现步骤摘要】
基于虚拟图像控制的植保无人机航线规划系统及方法


[0001]本专利技术涉及农业领域，具体为基于虚拟图像控制的植保无人机航线规划系统及方法。

技术介绍

[0002]本部分的陈述仅仅是提供了与本专利技术相关的
技术介绍
信息，不必然构成在先技术。
[0003]农业中的植保无人机在远程遥控的控制下能够实现农作物巡视、播种、喷洒药物、灌溉以及施肥等作业，目前的植保无人机通常需要操作人员设定两个位置点，并在两点之间规划无人机的航线，两点规划航线操作繁琐，需要每一条直线操作一次，作业效率低，需要人工完成；航线的规划是基于二维平面的坐标进行的设计，无法针对不同农作物类型在一次作业中规划无人机不同的飞行高度；同时，无人机受限于电量和携带水量(或药物以及肥料重量)的限制，需要多次飞行作业才能完成植保任务，多次飞行的过程中也需要依赖复杂的遥控器操作才能满足植保任务的要求。

技术实现思路

[0004]为了解决上述
技术介绍
中存在的技术问题，本专利技术提供基于虚拟图像控制的植保无人机航线规划系统及方法，将植保无人机的作业区域(农田)构建为虚拟的3D模型，将无人机的位置信息与构建的3D模型关联，并加载于地面交互设备中，用户只需要通过实时观察地面交互设备界面中农田模型的动态实景画面，框选、标定或点选出农田中需要作业的轮廓、轨迹或具体位置，植保无人机即可依据用户选择在框选的区域内进行自主规划航线；同时，用户根据地面交互设备中的植保无人机传来的动态图像，调整植保无人机的实际飞行路径、飞行速度以及飞行高度，完全脱离目前的遥控器，从而高效的完成农田施肥、灌溉以及喷药等作业，利用虚拟图像控制的方式提升植保无人机的作业效率。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0006]本专利技术的第一个方面提供基于虚拟图像控制的植保无人机航线规划方法，包括以下步骤：
[0007]基于同一坐标系将无人机获取的位置信息与已构建的作业区域模型中的虚拟无人机模型质心点坐标关联；
[0008]基于关联后的作业区域模型，获取植保无人机的设定作业区域；
[0009]以设定作业区域的其中一边作为参考边界，以作业区域内平行于参考边界的奇数线为植保无人机的飞行航线，偶数线为飞行航线的边界线。
[0010]本专利技术的第二个方面提供基于虚拟图像控制的植保无人机航线规划方法，包括通讯连接的地面交互设备和无人机；
[0011]无人机，被配置为：获取图像信息和位置信息，发送给地面交互设备；
[0012]地面交互设备，被配置为：加载已构建的作业区域模型，接收无人机获取的图像信
息和位置信息，基于同一坐标系将无人机获取的位置信息与作业区域模型中的虚拟无人机模型质心点坐标关联形成交互界面，交互界面为虚拟图像；
[0013]地面交互设备执行框选图形路径规划法获取无人机的飞行航线，具体为：以设定作业区域的其中一边作为参考边界，以作业区域内平行于参考边界的奇数线形成无人机飞行航线，偶数线为飞行航线的边界线。
[0014]进一步的，相邻两条边界线之间的间距为无人机的作业宽度。
[0015]进一步的，相邻两条奇数线首尾相接形成无人机飞行航线。
[0016]进一步的，地面交互设备获取设定的无人机目标点，当设定的目标点数量<4时，依据设定目标点的先后顺序形成连线作为无人机飞行航线；当设定的目标点数量≥4时，执行框选图形路径规划法。
[0017]进一步的，地面交互设备获取无人机的位置信息，基于位置信息中的坐标轴控制无人机的飞行位置和方向。
[0018]进一步的，地面交互设备利用无人机获取的图像信息中包含的作业区域地形信息，将作业模型中的作业区域划分为n
×
n个网格子区域，并基于每一个网格子区域获取无人机的飞行航线。
[0019]进一步的，地面交互设备具有无线通讯模块，无人机获取的图像信息和位置信息通过无线通讯模块传输给地面交互设备。
[0020]本专利技术的第三个方面提供一种计算机可读存储介质。
[0021]一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如上述所述的基于虚拟图像控制的植保无人机航线规划方法中的步骤。
[0022]本专利技术的第四个方面提供一种计算机设备。
[0023]一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上述所述的基于虚拟图像控制的植保无人机航线规划方法中的步骤。
[0024]与现有技术相比，以上一个或多个技术方案存在以下有益效果：
[0025]1、将植保无人机的作业区域(农田)构建为虚拟的3D模型，将无人机的位置信息与构建的3D模型关联，并加载于地面交互设备中，用户只需要通过实时观察地面交互设备界面中农田模型的动态实景画面，框选、标定或点选出农田中需要作业的轮廓、轨迹或具体位置，植保无人机即可依据用户选择在框选的区域内进行自主规划航线。
[0026]2、用户根据地面交互设备中，植保无人机传来的动态图像，调整植保无人机的实际飞行路径、飞行速度以及飞行高度，完全脱离目前的遥控器，从而高效完成农田施肥、灌溉以及喷药等作业，利用虚拟图像控制的方式提升植保无人机的作业效率。
附图说明
[0027]构成本专利技术的一部分的说明书附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。
[0028]图1是本专利技术一个或多个实施例提供的航线规划系统架构示意图；
[0029]图2是本专利技术一个或多个实施例提供的牛耕来回作业轨迹示意图；
[0030]图3是本专利技术一个或多个实施例提供的牛耕来回作业原理示意图；
[0031]图4是本专利技术一个或多个实施例提供的矩形作业区域航线获取示意图。
具体实施方式
[0032]下面结合附图与实施例对本专利技术作进一步说明。
[0033]应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本专利技术提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本专利技术所属
的普通技术人员通常理解的相同含义。
[0034]需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本专利技术的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
[0035]正如
技术介绍
中所描述的，目前的植保无人机通常需要操作人员设定两个位置点，并在两点之间规划无人机的航线，而无人机需要多次飞行作业才能完成一块区域的植保任务，多次飞行需要多次航线规划的过程，且每一次航线规划都需要考虑天气、风向、无人机覆盖宽度、障碍物影响以及由作物种类带来的飞行高度等多种因素，同时多次飞行的过程中也需要依赖复杂的遥控器操作才能满足植保任务的要求，对操作人本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于虚拟图像控制的植保无人机航线规划方法，其特征在于：包括以下步骤：基于同一坐标系将无人机获取的位置信息与已构建的作业区域模型中的虚拟无人机模型质心点坐标关联；基于关联后的作业区域模型，获取植保无人机的设定作业区域；以设定作业区域的其中一边作为参考边界，以作业区域内平行于参考边界的奇数线为植保无人机的飞行航线，偶数线为飞行航线的边界线。2.基于虚拟图像控制的植保无人机航线规划系统，其特征在于：包括通讯连接的地面交互设备和无人机；无人机，被配置为：获取图像信息和位置信息，发送给地面交互设备；地面交互设备，被配置为：加载已构建的作业区域模型，接收无人机获取的图像信息和位置信息，基于同一坐标系将无人机获取的位置信息与作业区域模型中的虚拟无人机模型质心点坐标关联形成交互界面，交互界面为虚拟图像；地面交互设备执行框选图形路径规划法获取无人机的飞行航线，具体为：以设定作业区域的其中一边作为参考边界，以作业区域内平行于参考边界的奇数线形成无人机飞行航线，偶数线为飞行航线的边界线。3.如权利要求2所述的基于虚拟图像控制的植保无人机航线规划系统，其特征在于：相邻两条边界线之间的间距为无人机的作业宽度。4.如权利要求3所述的基于虚拟图像控制的植保无人机航线规划系统，其特征在于：相邻两条奇数线首尾相接形成无人机飞行航线。5.如权利要求2所述的基于虚拟图像控制的植保无人机航...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘美丽，李正，
申请(专利权)人：山东交通学院，
类型：发明
国别省市：