[发明专利]一种植保无人机集群协同控制方法

说明书

本发明涉及一种植保无人机集群协同控制方法，与现有技术相比解决了植保无人机集群无法实现自动协同控制进行农业病虫害监测施药作业的缺陷。本发明包括以下步骤：无人机集群的初始化；无人机个体的任务布局；无人机个体的空间布局；父无人机和子无人机的运动规划；无人机集群在自由运动空间搜索的控制运动；父无人机的侦测识别施药。本发明实现了对植保无人机集群的协同控制，通过传统成熟的病虫害图像识别方法，使得无人机集群在进行病虫害识别后能够进行自动施药作业。

技术领域

本发明涉及无人机集群控制技术领域，具体来说是一种植保无人机集群协同控制方法。

背景技术

近年来，随着机器人技术的发展，群体机器人的研究对象已经不单纯包括地面移动机器人，无人机、无人船、机器鱼、人造卫星等都已经成为群体机器人的研究对象，研究的前沿内容之一是群体机器人协作与智能控制，具体包括队形控制、协作搬运、围捕对抗、自组织策略、智能决策、人-机协同等。同时机器人个体日趋智能化、小型化，进而逐渐向大规模集群发展。

无人机做植保飞防作业逐渐被人们接受，目前植保无人机主要用于人为控制下的病虫害识别和喷药，植保飞防服务更多时候沦为“打药机”。即，无人机只是在人工操作下，在田间进行人为控制识别、打药的机器。而目前病虫害图像识别技术发展日趋成熟，人工操作无人机图像获取田间图像后，进行病虫害自动识别也已经发展得日趋完善。

基于此，如何针对植保无人机集群进行自动协同控制，以实现基于无人机集群的病虫害自动识别施药已经成为急需解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中植保无人机集群无法实现自动协同控制进行农业病虫害监测施药作业的缺陷，提供一种植保无人机集群协同控制方法来解决上述问题。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种植保无人机集群协同控制方法，包括以下步骤：

无人机集群的初始化，设置执行任务的无人机个体数量、父无人机数量、父无人机间距阈值，选择植物种群分布演化模型并设置模型的参数，

无人机集群初始化INI(N)表达式如下：

INI(N)＝rand(N,M,d_m,g(X),R)，

其中：rand()为具有五个参数的位置分配随机函数，N为无人机个体总数量，M为全部父无人机的数量，d_m为父无人机间距阈值，g(X)为植物种群分布演化模型的分布密度函数，R为任务作业范围；

无人机个体的任务布局，将父无人机设定为施药无人机，将子无人机设定为识别无人机；

无人机个体的空间布局，将无人机所处空间自下向上分为父无人机层、子无人机层和临时调度层，父无人机位于父无人机层，子无人机位于子无人机层；根据无人机集群之间的相对位置，在目标工作区域建立初始平面坐标系；首先随机确定一个无人机个体作为参考无人机，其位置被设定为坐标系的原点，然后选择一个方向的无人机建立x轴，逆时针旋转90°建立y轴，其它无人机的位置根据它们对参考无人机相对距离和角度计算确定；

父无人机和子无人机的运动规划，设定父无人机和子无人机的任务规划、运动规划功能；

无人机集群在自由运动空间搜索的控制运动，父无人机宏观引导子无人机进行空间布局并分配子无人机自由运动空间，子无人机在各自的自由运动空间探索病虫害信息并相互通信，同时将信息融合并传输给父无人机；

父无人机的侦测识别施药，父无人机和子无人机共同侦测病害密度最高区域，进行病虫害识别并进行父无人机的施药作业。

所述父无人机和子无人机的运动规划包括以下步骤：