[发明专利]一种无人机精准变量施肥方法及系统

说明书

本发明公开一种无人机精准变量施肥方法及系统，该方法包括：结合目标地块的施肥处方图进行航线规划，生成航点规划图；无人机开始按设定的航线飞行，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，预判排出的肥料刚好开始落入航点对应区域内时无人机所在的作业起始位置；同时读取航点的处方量，结合航点对应区域的长度和作业幅宽计算排肥流量，生成排肥控制指令，并提前缓存，在无人机尚未到达目标航点时进行预瞄；实时读取无人机当前的位置，当无人机到达航点的作业起始位置时，排肥控制系统按设定的流量排放肥料。本发明能够使无人机根据作业田块中不同区域需肥量要求实现精准变量施肥，避免出现漏喷或施肥区域错位。

技术领域

本发明涉及无人机施肥技术领域，具体涉及一种无人机精准变量施肥方法及系统。

背景技术

作为粮食生产节本增效的主要手段之一，肥料施用量的精准控制一直是精准农业发展中的研究重点，精准农业以“3S”技术和传感器技术为基础，通过智能控制系统和决策算法实现农业生产，提高资源利用率和农业生产效率，减少环境污染，降低资源和人力成本等。精准变量施肥即是根据作物长势，在保证营养充足的前提下按需施肥，最大限度地减少肥料的使用，提高肥料的利用率。

与地面施肥机械相比，无人机施肥的优势在于通过性好，在地面施肥机械容易陷车或难以通行的区域可以顺利完成作业任务，且现有无人机的稳定性、易用性、续航能力和有效载荷正不断提升，在农业生产中的应用越来越广。采用无人机进行施肥的现有技术主要有：公开号为CN107097958A的发明专利申请提出了一种变量施肥的无人机系统和方法，设计了中心轴水平布置的转盘机构，通过改变转盘转速和转盘周壁凹槽数量实现不同的施肥效率；公开号为CN107711018A的发明专利申请提出了一种无人机变量施肥装置，搭载高清摄像机和GPS定位器用于提供反馈信息调控变量施肥作业，通过调节排肥电机的转速和料槽的个数实现施肥量的调节；公开号为CN107750542A的发明专利申请提出了一种用于肥料流量控制的无人机撒播装置及其控制方法，通过方向传感器和压力传感器等检测肥料箱内的肥料余量；公开号为CN108773491A的发明专利申请提出了一种农用无人机快速施肥装置，利用传送带和滚筒进行排肥，并通过出料管将肥料甩出向四周撒播；授权公告号为CN106416530B的发明专利提出了一种多流道气力式无人机施肥装置，提高了撒施的均匀性和排肥量的可控性；公开号为CN110920894A的发明专利申请公开了一种基于卫星导航的无人机喷洒肥料的方法及其系统，该申请通过设置显示模块、输入模块、CPU、反馈单元二、规划模块、数据库、GPS定位模块、驱动模块和反馈单元一，利用输入模块输入施肥地点经纬度，确定施肥面积，通过规划模块规划出喷洒路线，整个实施过程不需要遥控操控，完全智能化，并且将施肥箱安装在固定板底部正下方，在施肥的过程中确保无人机飞行稳定，不会由于肥料的减少导致飞行不稳定，达到了施肥均匀的目的。但是，上述已有技术方案存在以下不足：

由于作物的种类或者长势不同，每个区域所需要的肥料量并不同；此外，由于施肥执行机构的时延在所难免，且无人机作业高度通常较高，肥料颗粒自由落体到达地面需要较长时间，存在较明显的时延现象，而无人机飞行作业速度较快(通常达到4m/s以上)。在对多个不同区域的作物进行施肥时，上述已有技术未考虑时延的影响，不能够精确控制每个区域的施肥量，且不能保证预期施肥量的肥料能精确地洒落在目标作物区域中而出现漏喷或施肥区域错位，造成变量施肥效果不佳甚至不能实现变量施肥。