[发明专利]一种果树冠层全覆盖智能立体植保系统与方法

权利要求书

1.一种果树冠层全覆盖智能立体植保系统，其特征在于，包括：地面喷雾机(1)、植保无人机(9)和地面管理平台(14)；

所述地面喷雾机(1)包括：施药部件(2)、距离传感器(7)、微控制器(8)；

所述施药部件(2)设置于地面喷雾机(1)的后端，用于实现果树冠层下部施药；

所述地面喷雾机(1)的前端安装有距离传感器(7)，用于检测地面喷雾机(1)中心线与树干的垂直距离；

所述地面喷雾机(1)的上端安装有微控制器(8)，用于和地面管理平台(14)通信及控制喷雾执行器作业；

所述植保无人机(9)包括：药液喷洒机构、雷达(13)；

所述药液喷洒机构设置于植保无人机(9)的下端，用于实现果树冠层上部施药；

所述植保无人机(9)下端还搭载雷达(13)，用于检测植保无人机(9)与果树冠层顶部的距离；

所述地面管理平台(14)用于和地面喷雾机(1)、植保无人机(9)通信；

所述施药部件(2)包括：右喷雾执行器(3)、左喷雾执行器(4)、转轴(5)和管道风机(6)；

所述右喷雾执行器(3)和左喷雾执行器(4)绕转轴(5)旋转，右喷雾执行器(3)和左喷雾执行器(4)施药独立控制，能够实现单双行施药作业自由切换；

所述右喷雾执行器(3)和左喷雾执行器(4)的前端安装有管道风机(6)，用于提高药液雾化程度、雾滴穿透能力及其覆盖范围；

所述药液喷洒机构包括：药箱(10)、喷杆(11)和喷头(12)；

所述喷杆(11)位于药箱(10)下端并与植保无人机(9)的支撑架连接；

所述喷头(12)安装于喷杆(11)上。

2.如权利要求1所述的果树冠层全覆盖智能立体植保系统，其特征在于，所述距离传感器(7)与转轴(5)位于同一直线且位于地面喷雾机(1)中心线位置。

3.一种果树冠层全覆盖智能立体植保方法，应用权利要求1～2的任一所述的系统，其特征在于，包括以下步骤：

第一步：对冠层下部施药，打开地面管理平台(14)，向地面喷雾机(1)发布施药指令，地面喷雾机(1)在果树行间循行作业，行进时通过距离传感器(7)检测地面喷雾机(1)中心线与树干的垂直距离，将该距离传输至地面管理平台(14)，地面管理平台(14)接收到距离信息后，根据特定果树的植株高度、最大冠层幅度、最大冠层幅度处距地面高度的变化因子及距离传感器(7)与地面的高度信息确定右喷雾执行器(3)和左喷雾执行器(4)的旋转角度，并将该角度传输给地面喷雾机(1)的微控制器(8)，从而控制右喷雾执行器(3)和左喷雾执行器(4)根据要求进行冠层下部施药，作业结束后地面喷雾机(1)向地面管理平台(14)发布冠层下部施药结束指令；

第二步：对冠层上部施药，地面管理平台(14)接收到地面喷雾机(1)发布的冠层下部施药结束指令后，启动植保无人机(9)冠层上部施药程序，并根据果树植株高度、最大冠层幅度、最大冠层幅度处距地面高度的变化因子、喷杆(11)长度和喷头(12)的喷雾角度信息确定植保无人机(9)与冠层顶部的相对高度，并将高度传输给植保无人机(9)的飞行控制器，并结合现有仿地形飞行技术控制植保无人机(9)实际作业高度和地面管理平台(14)传输给飞行控制器的高度保持一致，从而进行冠层上部施药，作业结束后植保无人机(9)向地面管理平台(14)发布冠层上部施药结束指令；

第三步：地面管理平台(14)接收到植保无人机(9)发布的冠层上部施药结束指令后，果树冠层全覆盖智能立体植保作业全部完成，关闭地面管理平台(14)。

4.如权利要求3所述的果树冠层全覆盖智能立体植保方法，其特征在于，第一步所述的右喷雾执行器(3)和左喷雾执行器(4)的旋转角度，通过式(1)计算：

其中，H、L、k分别为预设的果树植株高度、最大冠层幅度和最大冠层幅度处距地面高度的变化因子，d为距离传感器与地面的垂直高度，x为地面喷雾机中心线与树干的垂直距离。

5.如权利要求3所述的果树冠层全覆盖智能立体植保方法，其特征在于，第二步所述的植保无人机(9)与果树冠层顶部的相对高度h通过式(2)计算：

其中，H、L、k分别为预设的果树植株高度、最大冠层幅度和最大冠层幅度处距地面高度的变化因子，G为喷杆长度，β为正常作业条件下喷头喷雾角度。