[发明专利]一种基于冠层涡旋稳态运动的旋翼无人机精准作业方法

说明书

本发明公开一种基于冠层涡旋稳态运动的旋翼无人机精准作业方法，先在机载飞行控制单元中预先设定所需的作物冠层涡旋直径K和作物冠层涡旋深度D；作业过程中机载图像拍摄单元和机载图像处理单元实时拍取和分析作物冠层涡旋图像，得到作物冠层涡旋实际直径K′和作物冠层涡旋实际深度D′；根据作物冠层涡旋实际直径K′和作物冠层涡旋实际深度D′分别与预设的作物冠层涡旋直径K和作物冠层涡旋深度D对比，调整无人机的飞行姿态参数，使作物冠层涡旋实际直径K′和作物冠层涡旋实际深度D′分别与预设的作物冠层涡旋直径K和作物冠层涡旋深度D趋于一致。该作业方法能够保证冠层涡旋在作业过程中始终处于稳定的最佳状态，获得最佳的作业效果。

技术领域

本发明涉及一种植保无人机在田间精准作业的方法，特别是涉及基于冠层涡旋稳态运动的旋翼无人机精准作业方法。

背景技术

农用植保无人机作为一种新兴的农业机械化产品，是反映我国农业现代化水平的重要标志之一，故其作业质量和速度受到了广泛的关注，目前在中国的农业航空应用中，对农用植保无人机的精准作业方法的研究还处于起步甚至是空白阶段，发展潜力巨大。中国农业航空未来的需求集中集中在精准作，超低空喷施作业，大面积农情数据获取和其他特种作业等方面。

结合中国农业发展的特点，我们可以预见，未来中国农业航空的发展，应该是走实事求是，因地制宜，多机种，多作业方式的发展道路。因此，未来为中国农业航空服务的主要机种应该是有人/无人驾驶的固定翼飞机，旋翼直升机，以及动力三角翼等机型组合运用的景象。

与固定翼飞机不同，旋翼无人机由于存在旋翼，所以在作业时会存在一种特殊的参数——旋翼风场，由于农用无人机在田间作业时高度低，所以这种参数会直接作用到作物冠层上，与作物茎叶互相作用，从而产生类似椎体的涡旋，由于该涡旋的形态代表旋翼风场对作用的作用效果，因此也直接影响到无人机的作业效果，然而，现有技术中还没有通过控制旋涡的形态来提高作业效果的相关技术方案。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的不足，提供一种基于冠层涡旋稳态运动的旋翼无人机精准作业方法，该作业方法能够保证冠层涡旋在作业过程中始终处于稳定的最佳状态，从而提高作业效率和准确度，获得最佳的作业效果。

本发明解决上述技术问题的技术方案为：

一种基于冠层涡旋稳态运动的旋翼无人机精准作业方法，包括以下步骤：

步骤一、通过地面站在机载飞行控制单元中预先设定所需的作物冠层涡旋直径K、作物冠层涡旋深度D以及无人机在田间的作业航线；

步骤二、无人机起飞，飞行至作业航线起点，并且按照预先设定的作业航线，开始作业；

步骤三、在作业过程中，机载图像拍摄单元和机载图像处理单元实时拍取和分析无人机下方作物冠层涡旋图像，得到作物冠层涡旋实际直径K′和作物冠层涡旋实际深度D′；

步骤四、机载飞行控制单元根据反馈的作物冠层涡旋实际直径K′和作物冠层涡旋实际深度D′分别与预设的作物冠层涡旋直径K和作物冠层涡旋深度D对比，并根据对比结果输出相应的控制信号，调整无人机的飞行姿态参数，使作物冠层涡旋实际直径K′和作物冠层涡旋实际深度D′分别与预设的作物冠层涡旋直径K和作物冠层涡旋深度D趋于一致；

步骤五、在无人机作业完成前，重复步骤二，步骤三，步骤四。

进一步地，所述步骤三具体包括以下步骤：

(1)在无人机按照预定的作业航线飞行作业时，安装在无人机机体上的图像拍摄单元实时拍摄无人机下方作物冠层涡旋图像；

(2)将实时拍摄到的图像通过机载图像处理单元进行数学处理，经过数学处理后，获得作物冠层涡旋实际直径K′和作物冠层涡旋实际深度D′；