[发明专利]一种无人机精准变量施肥方法及系统

权利要求书

1.一种无人机精准变量施肥方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)、作业前准备：结合目标地块的施肥处方图，对目标地块进行航线规划，生成航点规划图，该航点规划图中的一个航点对应处方图内的一个施肥区域，并且记载有每个航点对应的施肥区域的处方量；提前针对目标肥料进行控制参数的标定，并保存；

(2)、无人机开始作业，打开航点规划图，选择肥料类型及标定的控制参数，设置飞行参数、喷施参数及作业模式，无人机精准变量施肥系统按规划的航线和施肥处方量执行喷施作业任务，具体包括：

(2.1)、根据无人机作业的飞行速度和作业高度计算肥料落地时间，读取航点的位置并结合所述的肥料落地时间，预判当无人机排出的肥料刚好落入在该航点对应区域的起始边界时无人机所在的位置，该位置为无人机针对该航点对应区域的作业起始位置；同时读取航点的处方量，并结合航点对应区域的长度和作业幅宽计算排肥流量，并生成排肥控制指令，提前缓存，在无人机尚未到达目标航点时进行预瞄；

(2.2)、实时读取无人机当前的位置，当无人机到达所述作业起始位置时，排肥控制系统执行排肥控制指令，按设定的流量排放肥料，使其喷施在目标施肥区域；

(2.3)、重复上述步骤(2.2)，实现精准变量施肥；

在步骤(2.1)中，在无人机起飞之前，所述肥料落地时间通过以下公式计算：

其中，H为设定的作业高度，T₃为肥料落地时间，F为颗粒下落过程中所受合力，包括重力、空气阻力和旋翼风场作用力，m为颗粒质量；

为了避免漏喷或施肥区域错位，当无人机在作业起始位置排出的肥料落至航点对应区域的起始边界内，无人机应尚未飞离该区域，即各参数应满足以下条件：

其中，V_飞为无人机设定的飞行速度，T₃为肥料落地时间，A为该航点对应的区域的长度。

2.根据权利要求1所述的一种无人机精准变量施肥方法，其特征在于，在步骤(2.1)中，无人机按照设定的飞行速度和作业高度飞行，机上总控系统自动读取航线上第一个航点的信息，预判该航点对应区域的作业起始位置以及计算排肥流量，生成排肥控制指令，保存至缓存器中；按照一定频率f，依次实时读取并解析该航线上后续各航点的信息，当无人机到达所述作业起始位置时，机上总控系统将该排肥控制指令发送至排肥控制系统，其中，所述频率通过以下公式计算：

其中，T₀为无人机精准变量施肥系统的响应时间；

当无人机到达第1个航点对应区域的作业起始位置时已缓存了前n个航点的待发送的排肥控制指令，各参数需满足以下条件：

T₀×V_飞≤nA

其中，V_飞为无人机设定的飞行速度，A为该航点对应的区域的长度。

3.根据权利要求1所述的一种无人机精准变量施肥方法，其特征在于，在步骤(1)中，通过无人机搭载光谱相机获取遥感图像，将处理后的光谱图像特征与作物长势情况进行匹配，按照标准种植下的同一时期作物标准长势模型，获得当前图像对应的目标地块的作物的需肥量，生成对应的施肥处方图。

4.根据权利要求1或3所述的一种无人机精准变量施肥方法，其特征在于，在步骤(1)中，根据目标地块的地图，在施肥处方图基础上规划出无人机飞行航线，匹配目标航点与处方图对应区域的信息，生成航点规划图。

5.根据权利要求1所述的一种无人机精准变量施肥方法，其特征在于，上述步骤中，对目标地块进行航线规划时，每个目标地块至少有一条航线，每条航线上至少有一个航点，当完成一条航线上的一个航点对应区域的喷施时，重复上述步骤(2.2)，对下一个航点对应区域进行喷施，实现精准变量施肥；当完成该航线中最后一个航点对应区域的喷施时停止排肥，直到无人机进入下一条航线时，重复步骤(2.1)-(2.3)。