一种基于无人机的喷剂喷洒控制方法和控制装置的制造方法
一种基于无人机的喷剂喷洒控制方法和控制装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及无人机技术领域，具体涉及一种基于无人机的喷剂喷洒控制方法和控制装置。
【背景技术】
[0002]当前多旋翼式无人飞行器得到了极大发展，并且被专业级市场和消费级市场同时看好。多旋翼式无人飞行器之所以能够得到如此迅速的发展，是因为相关电子技术的进步使得这种飞行器的成本迅速降低，同时安全性迅速提升。
[0003]由于其能够实现垂直起降、飞行灵活、控制方式成熟，所以已经有人开始将其应用于植保领域;应用于植保领域的无人飞行器，一种最主要的使用方式是采用无人飞行器搭载有储存有喷剂的容器以及喷洒装置，然后通过飞行方式完成对于农作物的药物喷洒任务。由于无人飞行器的喷洒范围密集可控，喷剂喷洒均匀，所以不仅使用起来非常安全，并且避免了人工喷药会导致的药物对于人体的伤害。
[0004]现有技术，对于如何针对不同区域的农药需求量进行了很好的改进，例如，中国专利文献103719062A中公开了一种可精准施药的农药喷洒无人机，在农药喷洒无人机上设置有GPS模块和存储有不同区域施药量策略的数据库，GPS模块和数据库均连接至单片机，单片机连接有告警模块和显示模块，单片机的输出控制信号通过RS232接口控制位于施药管道上的施药流量阀门，该发明能够根据不同的区域对农药的需求量进行精准施药，从而提高了农药的利用效率，杜绝了浪费现象，避免了施药不足问题的出现。
[0005]但是一个问题是，由于当前主要采用无线通信的方式去控制在天上飞行的无人飞行器，由于场地或者信号干扰等一些不可控因素，有时候会导致无人飞行器在飞行中失控或者短暂失控。
[0006]现在针对无人飞行器的空中失控已经有一些针对性的处理办法，比如从GPS导航控制模式转到人工控制模式来解决，或者从人工控制模式转到自动返航模式/应急模式来解决。但是一个问题是，喷剂的喷洒路线往往是预先规划好的，经由预先规划好的路线，就能实现最佳喷洒效果。但是，如果无人飞行器未能按照预先规划路线飞行甚至发生飞行失控情况，彼时，或许能够通过飞手的控制回复对无人机的控制，但对于喷剂喷洒的控制往往欠缺及时和有效性，这将导致喷剂的喷洒超出了预先设计好的范围，导致局部区域喷剂用量不当，影响农作物生长。
[0007]但是，上述方案中存在的问题是:无论GPS导航控制模式还是人工控制模式，在无人飞行器在飞行中失控或者短暂失控时，都没办法很好的对喷剂喷洒设备进行及时控制，进而导致喷剂喷洒不当，特别是喷剂喷洒过多的问题产生。
【发明内容】
[0008]本发明的发明目的是提供一种基于无人机的喷剂喷洒控制方法和控制装置，针对无人飞行器未能按照预先规划路线飞行甚至发生飞行失控情况的情况，可以减少喷剂喷洒失控导致喷剂喷洒超出预先设计好的范围的可能，进而减少局部区域喷剂用量不当，而影响农作物生长的问题发生。
[0009]为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下:
[0010]一种基于无人机的喷剂喷洒控制方法，包括步骤:
[0011 ]控制无人机按照预设飞行轨迹进行喷剂喷洒工作；
[0012]监控无人机实际飞行轨迹与预设飞行轨迹之间的对应关系；
[0013]若判定实际飞行轨迹偏离预设飞行轨迹，则自动控制停止喷剂喷洒工作。
[0014]进一步的，所述监控无人机实际飞行轨迹与预设飞行轨迹之间的对应关系的步骤包括:
[0015]监控无人机的实际飞行高度，若无人机的实际飞行高度超出预设的飞行高度范围，则判定实际飞行轨迹偏离预设飞行轨迹。植保无人机进行喷剂喷洒工作，与无人机在工作过程中的飞行高度息息相关，监控无人机的飞行高度，可以很大程度上反应无人机的飞行状态，当飞行高度超出预设飞行高度范围时，很明显，无人机的飞行出现了问题，此时，判定偏离预设飞行轨迹并及时关停喷剂喷洒工作，可以减少喷剂用量不当的问题。
[0016]进一步的，无人机的实际飞行高度通过气压计和/或测距器进行实时监控测量。气压计可以用于监测无人机的绝对飞行高度，即海拔高度，而测距器可以用于监测无人机相当于作物的飞行高度，可以跟根据不同需求进行选择;气压计和测距器采集的数据将被用于实现喷剂喷洒工作关停时机的判断参考，使得无人机可以自动控制关停时机，减少出现飞行问题时，喷剂用量不当的问题；当然，采集到的数据，也可以用来做记录，或者反馈给控制台或飞手进行飞行控制的参考。
[0017]进一步的，所述监控无人机实际飞行轨迹与预设飞行轨迹之间的对应关系的步骤包括:
[0018]监控无人机到达的实际地理位置，若在预设的飞行时间节点时，所述无人机未能达到预设的地理位置坐标和/或到达的实际地理位置离预设的地理位置坐标的距离超出预设阈值，则判定实际飞行轨迹偏离预设的飞行轨迹。监控无人机的实际地理位置，即监控无人机的喷洒工作进度是否与预先设计一致，若当前飞行位置落后于预设飞行轨迹中该时间点应该抵达的飞行位置，则可以判断为飞行器的飞行速度控制出现了问题，当前飞行器飞行过慢，导致单位范围内喷剂喷洒过多，应该进行调整，以此作为关停喷剂喷洒工作的关停时机，可以减少喷剂喷洒不当的问题发生。
[0019]进一步的，所述监控无人机实际飞行轨迹与预设飞行轨迹之间的对应关系的步骤包括:
[0020]根据预设的飞行轨迹确定一个边界，当无人机的飞行范围超出边界时，则判定实际飞行轨迹偏离预设的飞行轨迹。本方案中，若监控到无人机的飞行位置超出了预计喷洒喷剂的边界范围，则很明显无人机出现了飞行问题，喷剂喷洒到了不希望的地域范围，此时，判定偏离预设飞行轨迹并及时自动关停喷剂喷洒工作，有助于减少喷剂用量不当的问题发生。
[0021]进一步的，所述监控无人机实际飞行轨迹与预设飞行轨迹之间的对应关系的步骤包括:
[0022]监控无人机的飞行速度，若无人机的飞行速度超出预设的飞行速度的范围，亦判定实际飞行轨迹偏离预设的飞行轨迹。植保无人机进行喷剂喷洒工作，与无人机在工作过程中的飞行速度息息相关，监控无人机的飞行速度，可以很大程度上反应无人机的飞行状态，当飞行速度超出预设飞行速度范围时，很明显，无人机的飞行出现了问题，此时，判定偏离预设飞行轨迹并及时关停喷剂喷洒工作，可以减少喷剂用量不当的问题。
[0023]进一步的，若判定实际飞行轨迹偏离预设飞行轨迹，则在控制停止喷剂喷洒工作的同时，记录喷洒信息，所述喷洒信息至少包括喷洒进度、停止喷洒的地理坐标和停止喷洒原因中的一个；
[0024]在记录喷洒信息后，将喷洒信息远程回传给远端的控制台。记录喷洒信息可以方便后续工作，例如记录已经完成的喷洒过程，可以方便管理人员在解决问题后继续完成喷剂喷洒工作，而记录停止喷洒的地理坐标和停止喷洒的原因，则可以方便管理人员解决该地理坐标附近可能存在的问题，例如，喷剂喷洒过少，是否应当补充喷洒等，这都有利于管理人员的后续工作的展开，给人以便利;而将喷洒信息及时回传给远端的控制台，可以帮助及时的解决问题，提高工作效率。
[0025]本发明的另一方面，提供一种基于无人机的喷剂喷洒控制装置，包括无人机， 所述无人机上设置有:
[0026]飞行控制设备，用于接收控制台或遥控器的控制指令，以驱动无人机完成飞行动作；
[0027]喷剂喷洒设备，与喷剂喷洒控制器连接，其存储喷剂，并进行喷剂喷洒工作；
[0028]监控设备，与飞行控制设备和喷剂喷洒控制器连接，其监控无人机的飞行状态，在预设条件触发时，向喷剂喷洒控制器发出关停指令；
[0029]喷剂喷洒控制器，与喷剂喷洒设备和监控设备连接，其接收监控设备的关停指令，控制关停喷剂喷洒设备的工作。
[0030]进一步的，所述监控设备包括在预设条件触发时，向所述喷剂喷洒控制器发出关停指令的处理芯片，与所述处理芯片连接的气压计、测距器、测速仪和定位仪中的至少一种。处理芯片的设置，使得喷剂喷洒工作的自动控制具备了实现基础，而气压计、测距器、测速仪和定位仪等器件的设置，则可以用于采集无人机的飞行状态，从而为自动控制的关停时机提供数据支持。
[0031 ]进一步的，所述监控设备还包括无线传输芯片；
[0032]所述处理芯片在预设条件触发，向所述喷剂喷洒控制器发出关停指令时，记录喷洒信息，所述无线传输芯片将喷洒信息回传给远端的控制台。记录喷洒信息可以方便后续工作，例如记录已经完成的喷洒过程，可以方便管理人员在解决问题后继续完成喷剂喷洒工作，而记录停止喷洒的地理坐标和停止喷洒的原因，则可以方便管理人员解决该地理坐标附近可能存在的问题，例如，喷剂喷洒过少，是否应当补充喷洒等，这都有利于管理人员的后续工作的展开，给人以便利;而将喷洒信息及时回传给远端的控制台，可以帮助及时的解决问题，提高工作效率。
[0033]本发明的控制方法和控制装置，通过监控无人机实际飞行轨迹与预设飞行轨迹的对应关系的措施，及时的监测无人机的飞行状态，如此，当无人机出现偏离预设飞行轨迹问题时，喷剂喷洒工作能够被自动而及时的关停，减少局部区域喷剂用量不当的问题;而且，若是在无人机出现飞行问题时，飞行控制和喷剂控制分别由两个飞手控制的话将增加人力负担，而单独飞手进行两样控制的话，将无法兼顾;但使用本发明的方法，由于喷剂喷洒工作将自动关停，这使得单一的飞手也能够专心的进行飞行控制的恢复工作，这从另一方面，减少了无人机损坏的可能。
[0034]上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够使得本发明的技术手段更加清楚明白，达到本领域技术人员可依照说明书的内容予以实施的程度，并且为了能够让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，下面以本发明的【具体实施方式】进行举例说明。
【附图说明】
[0035]通过阅读下文优选的【具体实施方式】中的详细描述，本发明各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。说明书附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。显而易见地，下面描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。而且在整个附图中，用相同的附图标记表示相同的部件。在附图中:
[0036]图1示出了本发明实施例一一种基于无人机的喷剂喷洒控制方法的流程图；
[0037]图2示出了本发明实施例二一种基于无人机的喷剂喷洒控制装置的示意图；
[0038]图3示出了本发明实施例二优选的基于无人机的喷剂喷洒控制装置的示意图。
【具体实施方式】
[0039]下面将参照附图更详细地描述本发明的具体实施例。虽然附图中显示了本发明的具体实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本发明，并且能够将本发明的范围完整的传达给本领域的技术人员。
[0040]需要说明的是，在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应可以理解，硬件制造商可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求并不以名词的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包含”或“包括”为一开放式用语，故应解释成“包含但不限定于”。说明书后续描述为实施本发明的较佳实施方式，然所述描述乃以说明书的一般原则为目的，并非用以限定本发明的范围。本发明的保护范围当视所附权利要求所界定者为准。
[0041]为便于对本发明实施例的理解，下面将结合附图以几个具体实施例为例做进一步的解释说明，且各个附图并不构成对本发明实施例的限定。
[0042]无人飞行器简称“无人机”，英文缩写为“UAV(unmanned aerial vehicle)”，是利用无线电遥控设备和自备的程序控制装置操纵的不载人飞机。从技术角度定义可以分为:无人直升机、无人固定翼机、无人多旋翼飞行器、无人飞艇、无人伞翼机等。近年来，随着传感器工艺的提高、微处理器技术的进步、动力装置的改善以及电池续航能力的增加，使其在军事、民用方面的用途不断高速拓展，无人机市场具有广阔前景。
[0043]本发明实施例中优选的无人机为用于植保领域的无人机，尤指多旋翼式无人飞行器，由于其能够实现垂直起降、飞行灵活、控制方式成熟，所以已经有人开始将其应用于植保领域，该种类无人机搭载有储存有喷剂的容器以及喷洒装置，然后通过飞行方式完成对于农作物的药物喷洒任务，喷洒范围密集可控，喷剂喷洒均匀，所以不仅使用起来非常安全，并且避免了人工喷药会导致的药物对于人体的伤害。
[0044]实施例一:
[0045]图1是本发明实施例一一种基于无人机的喷剂喷洒控制方法的流程图，如图所示，该控制方法包括步骤:
[0046]S1:控制无人机按照预设飞行轨迹进行喷剂喷洒工作；
[0047]S2:监控无人机实际飞行轨迹与预设飞行轨迹之间的对应关系；
[0048]S3:若判定实际飞行轨迹偏离预设飞行轨迹，则自动控制停止喷剂喷洒工作。
[0049]本发明的控制方法，通过监控无人机实际飞行轨迹与预设飞行轨迹的对应关系的措施，及时的监测无人机的飞行状态，如此，当无人机出现偏离预设飞行轨迹问题时，喷剂喷洒工作能够被自动而及时的关停，减少局部区域喷剂用量不当的问题;而且，若是在无人机出现飞行问题时，飞行控制和喷剂控制分别由两个飞手控制的话将增加人力负担，而单独飞手进行两样控制的话，将无法兼顾;但使用本发明的方法，由于喷剂喷洒工作将自动关停，这使得单一的飞手也能够专心的进行飞行控制的恢复工作，这从另一方面，减少了无人机损坏的可能。
[0050]本发明所述的喷剂，可以是农药，营养液等可以利用无人机进行喷洒的流体喷剂。例如，喷剂为农药时，农药的用量一般都有一定的限制，过多或过少的喷洒，都有可能影响作物的生长，甚至造成环境污染，本发明的控制方法，可以很大程度上减少这种问题的发生。
[0051]其中，优选的，本发明的控制方法，监控工作的展开、监控数据的采集和处理、飞行状态的判定和喷剂喷洒的自动关停控制，主要通过无人机上设置对应设备来自动实现；当然，在通讯支持情况下，也可以把部分工作交给远程控制台自动处理。
[0052]本发明实施例优选的，监控无人机实际飞 行轨迹与预设飞行轨迹之间的对应关系的步骤包括:
[0053]监控无人机的实际飞行高度，若无人机的实际飞行高度超出预设的飞行高度范围，则判定实际飞行轨迹偏离预设飞行轨迹。植保无人机进行喷剂喷洒工作，与无人机在工作过程中的飞行高度息息相关，监控无人机的飞行高度，可以很大程度上反应无人机的飞行状态，当飞行高度超出预设飞行高度范围时，很明显，无人机的飞行出现了问题，此时，判定偏离预设飞行轨迹并及时关停喷剂喷洒工作，可以减少喷剂用量不当的问题。
[0054]本发明实施例优选的，无人机的实际飞行高度通过气压计和/或测距器进行实时监控测量。气压计可以用于监测无人机的绝对飞行高度，即海拔高度，而测距器可以用于监测无人机相当于作物的飞行高度，可以跟根据不同需求进行选择;气压计和测距器采集的数据将被用于实现喷剂喷洒工作关停时机的判断参考，使得无人机可以自动控制关停时机，减少出现飞行问题时，喷剂用量不当的问题；当然，采集到的数据，也可以用来做记录，或者反馈给控制台或飞手进行飞行控制的参考。
[0055]例如，在使用气压计监控绝对飞行高度时，首先测定所处地区的地表高度，在地表高度为85米的地区，一般来说，植保用小微型无人飞行器的绝对飞行高度不会超出100米，贝1J，若监控到无人机的飞行高度超出100米，那说明无人机出现了飞行问题，此时，可以判定偏离预设飞行轨迹，并及时关停喷剂喷洒工作;再例如，在使用测距器监控无人机相对飞行高度时，一些农作物，如玉米在进行喷剂喷洒时，无人机的相对飞行高度以1米-2米为佳，若监测到无人机的相对飞行高度超出了该范围，亦可以认为，无人机出现了飞行问题。
[0056]其中，测距器为无线测距器，本发明主要使用红外线测距器和/或超声波测距器等。
[0057]本发明实施例优选的，监控无人机实际飞行轨迹与预设飞行轨迹之间的对应关系的步骤包括:
[0058]监控无人机到达的实际地理位置，若在预设的飞行时间节点时，无人机未能达到预设的地理位置坐标和/或到达的实际地理位置离预设的地理位置坐标的距离超出预设阈值，则判定实际飞行轨迹偏离预设的飞行轨迹。监控无人机的实际地理位置，即监控无人机的喷洒工作进度是否与预先设计一致，若当前飞行位置落后于预设飞行轨迹中该时间点应该抵达的飞行位置，则可以判断为飞行器的飞行速度控制出现了问题，当前飞行器飞行过慢，导致单位范围内喷剂喷洒过多，应该进行调整，以此作为关停喷剂喷洒工作的关停时机，可以减少喷剂喷洒不当的问题发生。
[0059]本发明实施例优选的，监控无人机实际飞行轨迹与预设飞行轨迹之间的对应关系的步骤包括:
[0060]根据预设的飞行轨迹确定一个边界，当无人机的飞行范围超出边界时，则判定实际飞行轨迹偏离预设的飞行轨迹。本方案中，若监控到无人机的飞行位置超出了预计喷洒喷剂的边界范围，则很明显无人机出现了飞行问题，喷剂喷洒到了不希望的地域范围，此时，判定偏离预设飞行轨迹并及时自动关停喷剂喷洒工作，有助于减少喷剂用量不当的问题发生。
[0061]具体的，无人机的实际地理位置可以通过定位仪进行监测，并根据采集到的定位信息判定无人机是否到达预设的地理位置坐标或者是否超出边界;而定位仪，主要采用GPS定位器或者北斗定位器，这两种定位器技术较为成熟，价格适宜，且其定位精度也足以满足植保领域使用。
[0062]本发明实施例优选的，监控无人机实际飞行轨迹与预设飞行轨迹之间的对应关系的步骤包括:
[0063]监控无人机的飞行速度，若无人机的飞行速度超出预设的飞行速度的范围，亦判定实际飞行轨迹偏离预设的飞行轨迹。植保无人机进行喷剂喷洒工作，与无人机在工作过程中的飞行速度息息相关，监控无人机的飞行速度，可以很大程度上反应无人机的飞行状态，当飞行速度超出预设飞行速度范围时，很明显，无人机的飞行出现了问题，此时，判定偏离预设飞行轨迹并及时关停喷剂喷洒工作，可以减少喷剂用量不当的问题。
[0064]例如，在相对固定的喷剂喷洒流量情况下，无人机在一定的飞行速度内，例如1.5米/秒-2.5米/秒之间，可以比较好的保证喷剂的喷洒均匀，而当无人机的飞行速度超过这个范围，例如达到5米/秒时，将会造成喷剂的喷洒量不足的情况发生，本方案中，在飞行速度出现异常时，及时的控制停止喷剂喷洒，可以减少喷剂喷洒不当的问题发生。
[0065]无人机飞行速度的检测，可以是测速仪，如MEMS惯性仪，也可以是低速空速计等。
[0066]本发明实施例优选的，若判定实际飞行轨迹偏离预设飞行轨迹，则在控制停止喷剂喷洒工作的同时，记录喷洒信息，所述喷洒信息至少包括喷洒进度、停止喷洒的地理坐标和停止喷洒原因中的一个；
[0067]在记录喷洒信息后，将喷洒信息远程回传给远端的控制台。记录喷洒信息可以方便后续工作，例如记录已经完成的喷洒过程，可以方便管理人员在解决问题后继续完成喷剂喷洒工作，而记录停止喷洒的地理坐标和停止喷洒的原因，则可以方便管理人员解决该地理坐标附近可能存在的问题，例如，喷剂喷洒过少，是否应当补充喷洒等，这都有利于管理人员的后续工作的展开，给人以便利;而将喷洒信息及时回传给远端的控制台，可以帮助及时的解决问题，提高工作效率。
[0068]另外，在将喷洒信息回传控制台同时，还可以进行警报，以提醒相关人员，基于无人机的喷剂喷洒工作出现异常，需要重视和及时解决。
[0069]实施例二:
[0070]图2是本发明实施例二一种基于无人机的喷剂喷洒控制装置的示意图，如图所示，该基于无人机的喷剂喷洒控制装置包括无人机100，无人机100上设置有:
[0071]飞行控制设备10，用于接收控制台或遥控器的控制指令，以驱动无人机完成飞行动作；
[0072]喷剂喷洒设备20，与喷剂喷洒控制器40连接，其存储喷剂，并进行喷剂喷洒工作；
[0073]监控设备30，与飞行控制设备10和喷剂喷洒控制器40连接，其监控无人机的飞行状态，在预设条件触发时，向喷剂喷洒控制器40发出关停指令；
[0074]喷剂喷洒控制器40，与喷剂喷洒设备20和监控设备30连接，其接收监控设备30的关停指令，控制关停喷剂喷洒设备20的工作。
[0075]当然，无人机的飞行控制即可以是飞手人工控制，也可以是控制台或者是无人机本身智能控制，例如无人机自主控制时，该飞行控制设备可以包括SDRAM存储器，SDRAM存储器中预存了当地农业局管理平台设置的区域额度对照表，区域额度对照表中包括多个喷剂喷洒区域和多个喷剂喷洒额度，一个喷剂喷洒区域对应一个喷剂喷洒额度，每一个喷剂喷洒区域包括区域GPS位置和区域高度，控制器根据区域额度对照表控制驱动设备飞往各个喷剂喷洒区域，并在每一个喷剂喷洒区域上方按照对应的喷剂喷洒额度控制喷剂喷洒设备的喷剂喷洒。
[0076]图3是本发明实施例二优选的控制装置的示意图，如图所示，本发明的控制装置中，该监控设备30包括在预设条件触发时，向喷剂喷洒控制器发出关停指令的处理芯片31，与处理芯片连接的气压计32、测距器33、测速仪34和定位仪35中的至少一种。该处理芯片作为条件触发器，根据预设条件触发向喷剂喷洒控制器发出关停指令;处理芯片 的设置，使得喷剂喷洒工作的自动控制具备了实现基础，而气压计、测距器、测速仪和定位仪等器件的设置，则可以用于采集无人机的飞行状态，从而为自动控制的关停时机提供数据支持。
[0077]具体的，在设置时，该气压计32可以设置在无人机的表面，以充分接触大气，提高测量精度。该测距器33可以设置在无人机下部，特别是与喷剂喷洒设备相对持平的高度，这不仅可以避免机体阻隔信号，提高测量精度，而且，方便与喷剂喷洒设备进行飞行高度的匹配，以监控喷剂喷洒设备的工作高度;测距器可以是红外测距器和超声波测距器中的一种，也可以两种同时使用。测速仪34可以使用测速传感器或者低速空速计，根据实际情况选用。定位仪35—般选用GPS定位器或者北斗定位器。
[0078]本实施例优选的，监控设备还包括无线传输芯片36;
[0079]处理芯片31在预设条件触发，向喷剂喷洒控制器发出关停指令时，记录喷洒信息，无线传输芯片将喷洒信息回传给远端的控制台。记录喷洒信息可以方便后续工作，例如记录已经完成的喷洒过程，可以方便管理人员在解决问题后继续完成喷剂喷洒工作，而记录停止喷洒的地理坐标和停止喷洒的原因，则可以方便管理人员解决该地理坐标附近可能存在的问题，例如，喷剂喷洒过少，是否应当补充喷洒等，这都有利于管理人员的后续工作的展开，给人以便利;而将喷洒信息及时回传给远端的控制台，可以帮助及时的解决问题，提高工作效率。在喷洒信息回传时，可以添加一报警器或通过现有控制台，进行声光电报警，提醒相关人员基于无人机的喷剂喷洒工作出现异常，需要重视和及时解决。
[0080]当然，监控设备还可以包括一存储器，用于存储喷洒信息等数据，也可以将该喷洒信息存储在现有的存储器中，该喷洒信息在回航时才予以查看。此时，虽然喷洒信息的及时性稍显不足，但很多时候，由于人手或者是其他原因，及时喷洒信息回传给控制台，控制台也无法及时按照人员对已经发生的问题进行及时处理，而是等喷剂喷洒工作基本完成后，进行查漏补缺，这时候，剔除无线传输芯片，将喷洒信息暂且存储，等待回航再进行处理，可以解决些许成本。
[0081]具体的，该喷剂喷洒设备20可以包括一控制阀，喷剂喷洒控制器40接收关停指令，控制关闭控制阀，从而关停喷剂喷洒工作。具体控制阀的种类可以根据需求进行挑选，例如，可以是可编程电动控制阀等，适用即可。
[0082]当然，本发明的控制装置，实际上还需要有电源、驱动电机等其他器件来支持，但这些设备与本发明的发明点关系不大，不再一一赘述。
[0083]本发明的控制装置，通过监控设备监控无人机实际飞行轨迹与预设飞行轨迹的对应关系的措施，及时的监测无人机的飞行状态，如此，当无人机出现偏离预设飞行轨迹问题时，喷剂喷洒工作能够被喷剂喷洒控制器自动而及时的关停，减少局部区域喷剂用量不当的问题;而且，若是在无人机出现飞行问题时，飞行控制和喷剂控制分别由两个飞手控制的话将增加人力负担，而单独飞手进行两样控制的话，将无法兼顾;但使用本发明的方法，由于喷剂喷洒工作将自动关停，这使得单一的飞手也能够专心的进行飞行控制的恢复工作，这从另一方面，减少了无人机损坏的可能。
[0084]显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
【主权项】
1.一种基于无人机的喷剂喷洒控制方法，其特征在于，包括步骤: 控制无人机按照预设飞行轨迹进行喷剂喷洒工作； 监控无人机实际飞行轨迹与预设飞行轨迹之间的对应关系； 若判定实际飞行轨迹偏离预设飞行轨迹，则自动控制停止喷剂喷洒工作。2.如权利要求1所述的基于无人机的喷剂喷洒控制方法，其特征在于，所述监控无人机实际飞行轨迹与预设飞行轨迹之间的对应关系的步骤包括: 监控无人机的实际飞行高度，若无人机的实际飞行高度超出预设的飞行高度范围，则判定实际飞行轨迹偏离预设飞行轨迹。3.如权利要求2所述的基于无人机的喷剂喷洒控制方法，其特征在于，无人机的实际飞行高度通过气压计和/或测距器进行监控。4.如权利要求1所述的基于无人机的喷剂喷洒控制方法，其特征在于，所述监控无人机实际飞行轨迹与预设飞行轨迹之间的对应关系的步骤包括: 监控无人机到达的实际地理位置，若在预设的飞行时间节点时，所述无人机未能达到预设的地理位置坐标和/或到达的实际地理位置离预设的地理位置坐标的距离超出预设阈值，则判定实际飞行轨迹偏离预设的飞行轨迹。5.如权利要求1所述的基于无人机的喷剂喷洒控制方法，其特征在于，所述监控无人机实际飞行轨迹与预设飞行轨迹之间的对应关系的步骤包括: 根据预设的飞行轨迹确定一个边界，当无人机的飞行范围超出边界时，则判定实际飞行轨迹偏离预设的飞行轨迹。6.如权利要求1所述的基于无人机的喷剂喷洒控制方法，其特征在于，所述监控无人机实际飞行轨迹与预设飞行轨迹之间的对应关系的步骤包括: 监控无人机的飞行速度，若无人机的飞行速度超出预设的飞行速度的范围，亦判定实际飞行轨迹偏离预设的飞行轨迹。7.如权利要求1-6任一所述的基于无人机的喷剂喷洒控制方法，其特征在于，若判定实际飞行轨迹偏离预设飞行轨迹，则在控制停止喷剂喷洒工作的同时，记录喷洒信息，所述喷洒信息至少包括喷洒进度、停止喷洒的地理坐标和停止喷洒原因中的一个； 在记录喷洒信息后，将喷洒信息远程回传给远端的控制台。8.一种基于无人机的喷剂喷洒控制装置，其特征在于，包括无人机，所述无人机上设置有: 飞行控制设备，用于接收控制台或遥控器的控制指令，以驱动无人机完成飞行动作； 喷剂喷洒设备，与喷剂喷洒控制器连接，其存储喷剂，并进行喷剂喷洒工作； 监控设备，与飞行控制设备和喷剂喷洒控制器连接，其监控无人机的飞行状态，在预设条件触发时，向喷剂喷洒控制器发出关停指令； 喷剂喷洒控制器，与喷剂喷洒设备和监控设备连接，其接收监控设备的关停指令，控制关停喷剂喷洒设备的工作。9.如权利要求8所述的喷剂喷洒控制装置，其特征在于，所述监控设备包括在预设条件触发时，向所述喷剂喷洒控制器发出关停指令的处理芯片，与所述处理芯片连接的气压计、测距器、测速仪和定位仪中的至少一种。10.如权利要求9所述的喷剂喷洒控制装置，其特征在于，所述监控设备还包括无线传输芯片； 所述处理芯片在预设条件触发，向所述喷剂喷洒控制器发出关停指令时，记录喷洒信息，所述无线传输芯片将喷洒信息回传给远端的控制台。
【专利摘要】本发明公开了一种基于无人机的喷剂喷洒控制方法和控制装置，该控制方法包括步骤：控制无人机按照预设飞行轨迹进行喷剂喷洒工作；监控无人机实际飞行轨迹与预设飞行轨迹之间的对应关系；若判定实际飞行轨迹偏离预设飞行轨迹，则自动控制停止喷剂喷洒工作。本发明针对无人飞行器未能按照预先规划路线飞行甚至发生飞行失控情况的情况时，可以减少局部区域喷剂用量不当，而影响农作物生长的问题发生。
【IPC分类】G05D1/10
【公开号】CN105487551
【申请号】CN201610009104
【发明人】谭圆圆
【申请人】谭圆圆
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2016年1月7日
【技术领域】
[0001]本发明涉及无人机技术领域，具体涉及一种基于无人机的喷剂喷洒控制方法和控制装置。
【背景技术】
[0002]当前多旋翼式无人飞行器得到了极大发展，并且被专业级市场和消费级市场同时看好。多旋翼式无人飞行器之所以能够得到如此迅速的发展，是因为相关电子技术的进步使得这种飞行器的成本迅速降低，同时安全性迅速提升。
[0003]由于其能够实现垂直起降、飞行灵活、控制方式成熟，所以已经有人开始将其应用于植保领域;应用于植保领域的无人飞行器，一种最主要的使用方式是采用无人飞行器搭载有储存有喷剂的容器以及喷洒装置，然后通过飞行方式完成对于农作物的药物喷洒任务。由于无人飞行器的喷洒范围密集可控，喷剂喷洒均匀，所以不仅使用起来非常安全，并且避免了人工喷药会导致的药物对于人体的伤害。
[0004]现有技术，对于如何针对不同区域的农药需求量进行了很好的改进，例如，中国专利文献103719062A中公开了一种可精准施药的农药喷洒无人机，在农药喷洒无人机上设置有GPS模块和存储有不同区域施药量策略的数据库，GPS模块和数据库均连接至单片机，单片机连接有告警模块和显示模块，单片机的输出控制信号通过RS232接口控制位于施药管道上的施药流量阀门，该发明能够根据不同的区域对农药的需求量进行精准施药，从而提高了农药的利用效率，杜绝了浪费现象，避免了施药不足问题的出现。
[0005]但是一个问题是，由于当前主要采用无线通信的方式去控制在天上飞行的无人飞行器，由于场地或者信号干扰等一些不可控因素，有时候会导致无人飞行器在飞行中失控或者短暂失控。
[0006]现在针对无人飞行器的空中失控已经有一些针对性的处理办法，比如从GPS导航控制模式转到人工控制模式来解决，或者从人工控制模式转到自动返航模式/应急模式来解决。但是一个问题是，喷剂的喷洒路线往往是预先规划好的，经由预先规划好的路线，就能实现最佳喷洒效果。但是，如果无人飞行器未能按照预先规划路线飞行甚至发生飞行失控情况，彼时，或许能够通过飞手的控制回复对无人机的控制，但对于喷剂喷洒的控制往往欠缺及时和有效性，这将导致喷剂的喷洒超出了预先设计好的范围，导致局部区域喷剂用量不当，影响农作物生长。
[0007]但是，上述方案中存在的问题是:无论GPS导航控制模式还是人工控制模式，在无人飞行器在飞行中失控或者短暂失控时，都没办法很好的对喷剂喷洒设备进行及时控制，进而导致喷剂喷洒不当，特别是喷剂喷洒过多的问题产生。
【发明内容】
[0008]本发明的发明目的是提供一种基于无人机的喷剂喷洒控制方法和控制装置，针对无人飞行器未能按照预先规划路线飞行甚至发生飞行失控情况的情况，可以减少喷剂喷洒失控导致喷剂喷洒超出预先设计好的范围的可能，进而减少局部区域喷剂用量不当，而影响农作物生长的问题发生。
[0009]为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下:
[0010]一种基于无人机的喷剂喷洒控制方法，包括步骤:
[0011 ]控制无人机按照预设飞行轨迹进行喷剂喷洒工作；
[0012]监控无人机实际飞行轨迹与预设飞行轨迹之间的对应关系；
[0013]若判定实际飞行轨迹偏离预设飞行轨迹，则自动控制停止喷剂喷洒工作。
[0014]进一步的，所述监控无人机实际飞行轨迹与预设飞行轨迹之间的对应关系的步骤包括:
[0015]监控无人机的实际飞行高度，若无人机的实际飞行高度超出预设的飞行高度范围，则判定实际飞行轨迹偏离预设飞行轨迹。植保无人机进行喷剂喷洒工作，与无人机在工作过程中的飞行高度息息相关，监控无人机的飞行高度，可以很大程度上反应无人机的飞行状态，当飞行高度超出预设飞行高度范围时，很明显，无人机的飞行出现了问题，此时，判定偏离预设飞行轨迹并及时关停喷剂喷洒工作，可以减少喷剂用量不当的问题。
[0016]进一步的，无人机的实际飞行高度通过气压计和/或测距器进行实时监控测量。气压计可以用于监测无人机的绝对飞行高度，即海拔高度，而测距器可以用于监测无人机相当于作物的飞行高度，可以跟根据不同需求进行选择;气压计和测距器采集的数据将被用于实现喷剂喷洒工作关停时机的判断参考，使得无人机可以自动控制关停时机，减少出现飞行问题时，喷剂用量不当的问题；当然，采集到的数据，也可以用来做记录，或者反馈给控制台或飞手进行飞行控制的参考。
[0017]进一步的，所述监控无人机实际飞行轨迹与预设飞行轨迹之间的对应关系的步骤包括:
[0018]监控无人机到达的实际地理位置，若在预设的飞行时间节点时，所述无人机未能达到预设的地理位置坐标和/或到达的实际地理位置离预设的地理位置坐标的距离超出预设阈值，则判定实际飞行轨迹偏离预设的飞行轨迹。监控无人机的实际地理位置，即监控无人机的喷洒工作进度是否与预先设计一致，若当前飞行位置落后于预设飞行轨迹中该时间点应该抵达的飞行位置，则可以判断为飞行器的飞行速度控制出现了问题，当前飞行器飞行过慢，导致单位范围内喷剂喷洒过多，应该进行调整，以此作为关停喷剂喷洒工作的关停时机，可以减少喷剂喷洒不当的问题发生。
[0019]进一步的，所述监控无人机实际飞行轨迹与预设飞行轨迹之间的对应关系的步骤包括:
[0020]根据预设的飞行轨迹确定一个边界，当无人机的飞行范围超出边界时，则判定实际飞行轨迹偏离预设的飞行轨迹。本方案中，若监控到无人机的飞行位置超出了预计喷洒喷剂的边界范围，则很明显无人机出现了飞行问题，喷剂喷洒到了不希望的地域范围，此时，判定偏离预设飞行轨迹并及时自动关停喷剂喷洒工作，有助于减少喷剂用量不当的问题发生。
[0021]进一步的，所述监控无人机实际飞行轨迹与预设飞行轨迹之间的对应关系的步骤包括:
[0022]监控无人机的飞行速度，若无人机的飞行速度超出预设的飞行速度的范围，亦判定实际飞行轨迹偏离预设的飞行轨迹。植保无人机进行喷剂喷洒工作，与无人机在工作过程中的飞行速度息息相关，监控无人机的飞行速度，可以很大程度上反应无人机的飞行状态，当飞行速度超出预设飞行速度范围时，很明显，无人机的飞行出现了问题，此时，判定偏离预设飞行轨迹并及时关停喷剂喷洒工作，可以减少喷剂用量不当的问题。
[0023]进一步的，若判定实际飞行轨迹偏离预设飞行轨迹，则在控制停止喷剂喷洒工作的同时，记录喷洒信息，所述喷洒信息至少包括喷洒进度、停止喷洒的地理坐标和停止喷洒原因中的一个；
[0024]在记录喷洒信息后，将喷洒信息远程回传给远端的控制台。记录喷洒信息可以方便后续工作，例如记录已经完成的喷洒过程，可以方便管理人员在解决问题后继续完成喷剂喷洒工作，而记录停止喷洒的地理坐标和停止喷洒的原因，则可以方便管理人员解决该地理坐标附近可能存在的问题，例如，喷剂喷洒过少，是否应当补充喷洒等，这都有利于管理人员的后续工作的展开，给人以便利;而将喷洒信息及时回传给远端的控制台，可以帮助及时的解决问题，提高工作效率。
[0025]本发明的另一方面，提供一种基于无人机的喷剂喷洒控制装置，包括无人机， 所述无人机上设置有:
[0026]飞行控制设备，用于接收控制台或遥控器的控制指令，以驱动无人机完成飞行动作；
[0027]喷剂喷洒设备，与喷剂喷洒控制器连接，其存储喷剂，并进行喷剂喷洒工作；
[0028]监控设备，与飞行控制设备和喷剂喷洒控制器连接，其监控无人机的飞行状态，在预设条件触发时，向喷剂喷洒控制器发出关停指令；
[0029]喷剂喷洒控制器，与喷剂喷洒设备和监控设备连接，其接收监控设备的关停指令，控制关停喷剂喷洒设备的工作。
[0030]进一步的，所述监控设备包括在预设条件触发时，向所述喷剂喷洒控制器发出关停指令的处理芯片，与所述处理芯片连接的气压计、测距器、测速仪和定位仪中的至少一种。处理芯片的设置，使得喷剂喷洒工作的自动控制具备了实现基础，而气压计、测距器、测速仪和定位仪等器件的设置，则可以用于采集无人机的飞行状态，从而为自动控制的关停时机提供数据支持。
[0031 ]进一步的，所述监控设备还包括无线传输芯片；
[0032]所述处理芯片在预设条件触发，向所述喷剂喷洒控制器发出关停指令时，记录喷洒信息，所述无线传输芯片将喷洒信息回传给远端的控制台。记录喷洒信息可以方便后续工作，例如记录已经完成的喷洒过程，可以方便管理人员在解决问题后继续完成喷剂喷洒工作，而记录停止喷洒的地理坐标和停止喷洒的原因，则可以方便管理人员解决该地理坐标附近可能存在的问题，例如，喷剂喷洒过少，是否应当补充喷洒等，这都有利于管理人员的后续工作的展开，给人以便利;而将喷洒信息及时回传给远端的控制台，可以帮助及时的解决问题，提高工作效率。
[0033]本发明的控制方法和控制装置，通过监控无人机实际飞行轨迹与预设飞行轨迹的对应关系的措施，及时的监测无人机的飞行状态，如此，当无人机出现偏离预设飞行轨迹问题时，喷剂喷洒工作能够被自动而及时的关停，减少局部区域喷剂用量不当的问题;而且，若是在无人机出现飞行问题时，飞行控制和喷剂控制分别由两个飞手控制的话将增加人力负担，而单独飞手进行两样控制的话，将无法兼顾;但使用本发明的方法，由于喷剂喷洒工作将自动关停，这使得单一的飞手也能够专心的进行飞行控制的恢复工作，这从另一方面，减少了无人机损坏的可能。
[0034]上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够使得本发明的技术手段更加清楚明白，达到本领域技术人员可依照说明书的内容予以实施的程度，并且为了能够让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，下面以本发明的【具体实施方式】进行举例说明。
【附图说明】
[0035]通过阅读下文优选的【具体实施方式】中的详细描述，本发明各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。说明书附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。显而易见地，下面描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。而且在整个附图中，用相同的附图标记表示相同的部件。在附图中:
[0036]图1示出了本发明实施例一一种基于无人机的喷剂喷洒控制方法的流程图；
[0037]图2示出了本发明实施例二一种基于无人机的喷剂喷洒控制装置的示意图；
[0038]图3示出了本发明实施例二优选的基于无人机的喷剂喷洒控制装置的示意图。
【具体实施方式】
[0039]下面将参照附图更详细地描述本发明的具体实施例。虽然附图中显示了本发明的具体实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本发明，并且能够将本发明的范围完整的传达给本领域的技术人员。
[0040]需要说明的是，在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应可以理解，硬件制造商可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求并不以名词的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包含”或“包括”为一开放式用语，故应解释成“包含但不限定于”。说明书后续描述为实施本发明的较佳实施方式，然所述描述乃以说明书的一般原则为目的，并非用以限定本发明的范围。本发明的保护范围当视所附权利要求所界定者为准。
[0041]为便于对本发明实施例的理解，下面将结合附图以几个具体实施例为例做进一步的解释说明，且各个附图并不构成对本发明实施例的限定。
[0042]无人飞行器简称“无人机”，英文缩写为“UAV(unmanned aerial vehicle)”，是利用无线电遥控设备和自备的程序控制装置操纵的不载人飞机。从技术角度定义可以分为:无人直升机、无人固定翼机、无人多旋翼飞行器、无人飞艇、无人伞翼机等。近年来，随着传感器工艺的提高、微处理器技术的进步、动力装置的改善以及电池续航能力的增加，使其在军事、民用方面的用途不断高速拓展，无人机市场具有广阔前景。
[0043]本发明实施例中优选的无人机为用于植保领域的无人机，尤指多旋翼式无人飞行器，由于其能够实现垂直起降、飞行灵活、控制方式成熟，所以已经有人开始将其应用于植保领域，该种类无人机搭载有储存有喷剂的容器以及喷洒装置，然后通过飞行方式完成对于农作物的药物喷洒任务，喷洒范围密集可控，喷剂喷洒均匀，所以不仅使用起来非常安全，并且避免了人工喷药会导致的药物对于人体的伤害。
[0044]实施例一:
[0045]图1是本发明实施例一一种基于无人机的喷剂喷洒控制方法的流程图，如图所示，该控制方法包括步骤:
[0046]S1:控制无人机按照预设飞行轨迹进行喷剂喷洒工作；
[0047]S2:监控无人机实际飞行轨迹与预设飞行轨迹之间的对应关系；
[0048]S3:若判定实际飞行轨迹偏离预设飞行轨迹，则自动控制停止喷剂喷洒工作。
[0049]本发明的控制方法，通过监控无人机实际飞行轨迹与预设飞行轨迹的对应关系的措施，及时的监测无人机的飞行状态，如此，当无人机出现偏离预设飞行轨迹问题时，喷剂喷洒工作能够被自动而及时的关停，减少局部区域喷剂用量不当的问题;而且，若是在无人机出现飞行问题时，飞行控制和喷剂控制分别由两个飞手控制的话将增加人力负担，而单独飞手进行两样控制的话，将无法兼顾;但使用本发明的方法，由于喷剂喷洒工作将自动关停，这使得单一的飞手也能够专心的进行飞行控制的恢复工作，这从另一方面，减少了无人机损坏的可能。
[0050]本发明所述的喷剂，可以是农药，营养液等可以利用无人机进行喷洒的流体喷剂。例如，喷剂为农药时，农药的用量一般都有一定的限制，过多或过少的喷洒，都有可能影响作物的生长，甚至造成环境污染，本发明的控制方法，可以很大程度上减少这种问题的发生。
[0051]其中，优选的，本发明的控制方法，监控工作的展开、监控数据的采集和处理、飞行状态的判定和喷剂喷洒的自动关停控制，主要通过无人机上设置对应设备来自动实现；当然，在通讯支持情况下，也可以把部分工作交给远程控制台自动处理。
[0052]本发明实施例优选的，监控无人机实际飞 行轨迹与预设飞行轨迹之间的对应关系的步骤包括:
[0053]监控无人机的实际飞行高度，若无人机的实际飞行高度超出预设的飞行高度范围，则判定实际飞行轨迹偏离预设飞行轨迹。植保无人机进行喷剂喷洒工作，与无人机在工作过程中的飞行高度息息相关，监控无人机的飞行高度，可以很大程度上反应无人机的飞行状态，当飞行高度超出预设飞行高度范围时，很明显，无人机的飞行出现了问题，此时，判定偏离预设飞行轨迹并及时关停喷剂喷洒工作，可以减少喷剂用量不当的问题。
[0054]本发明实施例优选的，无人机的实际飞行高度通过气压计和/或测距器进行实时监控测量。气压计可以用于监测无人机的绝对飞行高度，即海拔高度，而测距器可以用于监测无人机相当于作物的飞行高度，可以跟根据不同需求进行选择;气压计和测距器采集的数据将被用于实现喷剂喷洒工作关停时机的判断参考，使得无人机可以自动控制关停时机，减少出现飞行问题时，喷剂用量不当的问题；当然，采集到的数据，也可以用来做记录，或者反馈给控制台或飞手进行飞行控制的参考。
[0055]例如，在使用气压计监控绝对飞行高度时，首先测定所处地区的地表高度，在地表高度为85米的地区，一般来说，植保用小微型无人飞行器的绝对飞行高度不会超出100米，贝1J，若监控到无人机的飞行高度超出100米，那说明无人机出现了飞行问题，此时，可以判定偏离预设飞行轨迹，并及时关停喷剂喷洒工作;再例如，在使用测距器监控无人机相对飞行高度时，一些农作物，如玉米在进行喷剂喷洒时，无人机的相对飞行高度以1米-2米为佳，若监测到无人机的相对飞行高度超出了该范围，亦可以认为，无人机出现了飞行问题。
[0056]其中，测距器为无线测距器，本发明主要使用红外线测距器和/或超声波测距器等。
[0057]本发明实施例优选的，监控无人机实际飞行轨迹与预设飞行轨迹之间的对应关系的步骤包括:
[0058]监控无人机到达的实际地理位置，若在预设的飞行时间节点时，无人机未能达到预设的地理位置坐标和/或到达的实际地理位置离预设的地理位置坐标的距离超出预设阈值，则判定实际飞行轨迹偏离预设的飞行轨迹。监控无人机的实际地理位置，即监控无人机的喷洒工作进度是否与预先设计一致，若当前飞行位置落后于预设飞行轨迹中该时间点应该抵达的飞行位置，则可以判断为飞行器的飞行速度控制出现了问题，当前飞行器飞行过慢，导致单位范围内喷剂喷洒过多，应该进行调整，以此作为关停喷剂喷洒工作的关停时机，可以减少喷剂喷洒不当的问题发生。
[0059]本发明实施例优选的，监控无人机实际飞行轨迹与预设飞行轨迹之间的对应关系的步骤包括:
[0060]根据预设的飞行轨迹确定一个边界，当无人机的飞行范围超出边界时，则判定实际飞行轨迹偏离预设的飞行轨迹。本方案中，若监控到无人机的飞行位置超出了预计喷洒喷剂的边界范围，则很明显无人机出现了飞行问题，喷剂喷洒到了不希望的地域范围，此时，判定偏离预设飞行轨迹并及时自动关停喷剂喷洒工作，有助于减少喷剂用量不当的问题发生。
[0061]具体的，无人机的实际地理位置可以通过定位仪进行监测，并根据采集到的定位信息判定无人机是否到达预设的地理位置坐标或者是否超出边界;而定位仪，主要采用GPS定位器或者北斗定位器，这两种定位器技术较为成熟，价格适宜，且其定位精度也足以满足植保领域使用。
[0062]本发明实施例优选的，监控无人机实际飞行轨迹与预设飞行轨迹之间的对应关系的步骤包括:
[0063]监控无人机的飞行速度，若无人机的飞行速度超出预设的飞行速度的范围，亦判定实际飞行轨迹偏离预设的飞行轨迹。植保无人机进行喷剂喷洒工作，与无人机在工作过程中的飞行速度息息相关，监控无人机的飞行速度，可以很大程度上反应无人机的飞行状态，当飞行速度超出预设飞行速度范围时，很明显，无人机的飞行出现了问题，此时，判定偏离预设飞行轨迹并及时关停喷剂喷洒工作，可以减少喷剂用量不当的问题。
[0064]例如，在相对固定的喷剂喷洒流量情况下，无人机在一定的飞行速度内，例如1.5米/秒-2.5米/秒之间，可以比较好的保证喷剂的喷洒均匀，而当无人机的飞行速度超过这个范围，例如达到5米/秒时，将会造成喷剂的喷洒量不足的情况发生，本方案中，在飞行速度出现异常时，及时的控制停止喷剂喷洒，可以减少喷剂喷洒不当的问题发生。
[0065]无人机飞行速度的检测，可以是测速仪，如MEMS惯性仪，也可以是低速空速计等。
[0066]本发明实施例优选的，若判定实际飞行轨迹偏离预设飞行轨迹，则在控制停止喷剂喷洒工作的同时，记录喷洒信息，所述喷洒信息至少包括喷洒进度、停止喷洒的地理坐标和停止喷洒原因中的一个；
[0067]在记录喷洒信息后，将喷洒信息远程回传给远端的控制台。记录喷洒信息可以方便后续工作，例如记录已经完成的喷洒过程，可以方便管理人员在解决问题后继续完成喷剂喷洒工作，而记录停止喷洒的地理坐标和停止喷洒的原因，则可以方便管理人员解决该地理坐标附近可能存在的问题，例如，喷剂喷洒过少，是否应当补充喷洒等，这都有利于管理人员的后续工作的展开，给人以便利;而将喷洒信息及时回传给远端的控制台，可以帮助及时的解决问题，提高工作效率。
[0068]另外，在将喷洒信息回传控制台同时，还可以进行警报，以提醒相关人员，基于无人机的喷剂喷洒工作出现异常，需要重视和及时解决。
[0069]实施例二:
[0070]图2是本发明实施例二一种基于无人机的喷剂喷洒控制装置的示意图，如图所示，该基于无人机的喷剂喷洒控制装置包括无人机100，无人机100上设置有:
[0071]飞行控制设备10，用于接收控制台或遥控器的控制指令，以驱动无人机完成飞行动作；
[0072]喷剂喷洒设备20，与喷剂喷洒控制器40连接，其存储喷剂，并进行喷剂喷洒工作；
[0073]监控设备30，与飞行控制设备10和喷剂喷洒控制器40连接，其监控无人机的飞行状态，在预设条件触发时，向喷剂喷洒控制器40发出关停指令；
[0074]喷剂喷洒控制器40，与喷剂喷洒设备20和监控设备30连接，其接收监控设备30的关停指令，控制关停喷剂喷洒设备20的工作。
[0075]当然，无人机的飞行控制即可以是飞手人工控制，也可以是控制台或者是无人机本身智能控制，例如无人机自主控制时，该飞行控制设备可以包括SDRAM存储器，SDRAM存储器中预存了当地农业局管理平台设置的区域额度对照表，区域额度对照表中包括多个喷剂喷洒区域和多个喷剂喷洒额度，一个喷剂喷洒区域对应一个喷剂喷洒额度，每一个喷剂喷洒区域包括区域GPS位置和区域高度，控制器根据区域额度对照表控制驱动设备飞往各个喷剂喷洒区域，并在每一个喷剂喷洒区域上方按照对应的喷剂喷洒额度控制喷剂喷洒设备的喷剂喷洒。
[0076]图3是本发明实施例二优选的控制装置的示意图，如图所示，本发明的控制装置中，该监控设备30包括在预设条件触发时，向喷剂喷洒控制器发出关停指令的处理芯片31，与处理芯片连接的气压计32、测距器33、测速仪34和定位仪35中的至少一种。该处理芯片作为条件触发器，根据预设条件触发向喷剂喷洒控制器发出关停指令;处理芯片 的设置，使得喷剂喷洒工作的自动控制具备了实现基础，而气压计、测距器、测速仪和定位仪等器件的设置，则可以用于采集无人机的飞行状态，从而为自动控制的关停时机提供数据支持。
[0077]具体的，在设置时，该气压计32可以设置在无人机的表面，以充分接触大气，提高测量精度。该测距器33可以设置在无人机下部，特别是与喷剂喷洒设备相对持平的高度，这不仅可以避免机体阻隔信号，提高测量精度，而且，方便与喷剂喷洒设备进行飞行高度的匹配，以监控喷剂喷洒设备的工作高度;测距器可以是红外测距器和超声波测距器中的一种，也可以两种同时使用。测速仪34可以使用测速传感器或者低速空速计，根据实际情况选用。定位仪35—般选用GPS定位器或者北斗定位器。
[0078]本实施例优选的，监控设备还包括无线传输芯片36;
[0079]处理芯片31在预设条件触发，向喷剂喷洒控制器发出关停指令时，记录喷洒信息，无线传输芯片将喷洒信息回传给远端的控制台。记录喷洒信息可以方便后续工作，例如记录已经完成的喷洒过程，可以方便管理人员在解决问题后继续完成喷剂喷洒工作，而记录停止喷洒的地理坐标和停止喷洒的原因，则可以方便管理人员解决该地理坐标附近可能存在的问题，例如，喷剂喷洒过少，是否应当补充喷洒等，这都有利于管理人员的后续工作的展开，给人以便利;而将喷洒信息及时回传给远端的控制台，可以帮助及时的解决问题，提高工作效率。在喷洒信息回传时，可以添加一报警器或通过现有控制台，进行声光电报警，提醒相关人员基于无人机的喷剂喷洒工作出现异常，需要重视和及时解决。
[0080]当然，监控设备还可以包括一存储器，用于存储喷洒信息等数据，也可以将该喷洒信息存储在现有的存储器中，该喷洒信息在回航时才予以查看。此时，虽然喷洒信息的及时性稍显不足，但很多时候，由于人手或者是其他原因，及时喷洒信息回传给控制台，控制台也无法及时按照人员对已经发生的问题进行及时处理，而是等喷剂喷洒工作基本完成后，进行查漏补缺，这时候，剔除无线传输芯片，将喷洒信息暂且存储，等待回航再进行处理，可以解决些许成本。
[0081]具体的，该喷剂喷洒设备20可以包括一控制阀，喷剂喷洒控制器40接收关停指令，控制关闭控制阀，从而关停喷剂喷洒工作。具体控制阀的种类可以根据需求进行挑选，例如，可以是可编程电动控制阀等，适用即可。
[0082]当然，本发明的控制装置，实际上还需要有电源、驱动电机等其他器件来支持，但这些设备与本发明的发明点关系不大，不再一一赘述。
[0083]本发明的控制装置，通过监控设备监控无人机实际飞行轨迹与预设飞行轨迹的对应关系的措施，及时的监测无人机的飞行状态，如此，当无人机出现偏离预设飞行轨迹问题时，喷剂喷洒工作能够被喷剂喷洒控制器自动而及时的关停，减少局部区域喷剂用量不当的问题;而且，若是在无人机出现飞行问题时，飞行控制和喷剂控制分别由两个飞手控制的话将增加人力负担，而单独飞手进行两样控制的话，将无法兼顾;但使用本发明的方法，由于喷剂喷洒工作将自动关停，这使得单一的飞手也能够专心的进行飞行控制的恢复工作，这从另一方面，减少了无人机损坏的可能。
[0084]显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
【主权项】
1.一种基于无人机的喷剂喷洒控制方法，其特征在于，包括步骤: 控制无人机按照预设飞行轨迹进行喷剂喷洒工作； 监控无人机实际飞行轨迹与预设飞行轨迹之间的对应关系； 若判定实际飞行轨迹偏离预设飞行轨迹，则自动控制停止喷剂喷洒工作。2.如权利要求1所述的基于无人机的喷剂喷洒控制方法，其特征在于，所述监控无人机实际飞行轨迹与预设飞行轨迹之间的对应关系的步骤包括: 监控无人机的实际飞行高度，若无人机的实际飞行高度超出预设的飞行高度范围，则判定实际飞行轨迹偏离预设飞行轨迹。3.如权利要求2所述的基于无人机的喷剂喷洒控制方法，其特征在于，无人机的实际飞行高度通过气压计和/或测距器进行监控。4.如权利要求1所述的基于无人机的喷剂喷洒控制方法，其特征在于，所述监控无人机实际飞行轨迹与预设飞行轨迹之间的对应关系的步骤包括: 监控无人机到达的实际地理位置，若在预设的飞行时间节点时，所述无人机未能达到预设的地理位置坐标和/或到达的实际地理位置离预设的地理位置坐标的距离超出预设阈值，则判定实际飞行轨迹偏离预设的飞行轨迹。5.如权利要求1所述的基于无人机的喷剂喷洒控制方法，其特征在于，所述监控无人机实际飞行轨迹与预设飞行轨迹之间的对应关系的步骤包括: 根据预设的飞行轨迹确定一个边界，当无人机的飞行范围超出边界时，则判定实际飞行轨迹偏离预设的飞行轨迹。6.如权利要求1所述的基于无人机的喷剂喷洒控制方法，其特征在于，所述监控无人机实际飞行轨迹与预设飞行轨迹之间的对应关系的步骤包括: 监控无人机的飞行速度，若无人机的飞行速度超出预设的飞行速度的范围，亦判定实际飞行轨迹偏离预设的飞行轨迹。7.如权利要求1-6任一所述的基于无人机的喷剂喷洒控制方法，其特征在于，若判定实际飞行轨迹偏离预设飞行轨迹，则在控制停止喷剂喷洒工作的同时，记录喷洒信息，所述喷洒信息至少包括喷洒进度、停止喷洒的地理坐标和停止喷洒原因中的一个； 在记录喷洒信息后，将喷洒信息远程回传给远端的控制台。8.一种基于无人机的喷剂喷洒控制装置，其特征在于，包括无人机，所述无人机上设置有: 飞行控制设备，用于接收控制台或遥控器的控制指令，以驱动无人机完成飞行动作； 喷剂喷洒设备，与喷剂喷洒控制器连接，其存储喷剂，并进行喷剂喷洒工作； 监控设备，与飞行控制设备和喷剂喷洒控制器连接，其监控无人机的飞行状态，在预设条件触发时，向喷剂喷洒控制器发出关停指令； 喷剂喷洒控制器，与喷剂喷洒设备和监控设备连接，其接收监控设备的关停指令，控制关停喷剂喷洒设备的工作。9.如权利要求8所述的喷剂喷洒控制装置，其特征在于，所述监控设备包括在预设条件触发时，向所述喷剂喷洒控制器发出关停指令的处理芯片，与所述处理芯片连接的气压计、测距器、测速仪和定位仪中的至少一种。10.如权利要求9所述的喷剂喷洒控制装置，其特征在于，所述监控设备还包括无线传输芯片； 所述处理芯片在预设条件触发，向所述喷剂喷洒控制器发出关停指令时，记录喷洒信息，所述无线传输芯片将喷洒信息回传给远端的控制台。
【专利摘要】本发明公开了一种基于无人机的喷剂喷洒控制方法和控制装置，该控制方法包括步骤：控制无人机按照预设飞行轨迹进行喷剂喷洒工作；监控无人机实际飞行轨迹与预设飞行轨迹之间的对应关系；若判定实际飞行轨迹偏离预设飞行轨迹，则自动控制停止喷剂喷洒工作。本发明针对无人飞行器未能按照预先规划路线飞行甚至发生飞行失控情况的情况时，可以减少局部区域喷剂用量不当，而影响农作物生长的问题发生。
【IPC分类】G05D1/10
【公开号】CN105487551
【申请号】CN201610009104
【发明人】谭圆圆
【申请人】谭圆圆
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2016年1月7日
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