一種無人機(jī)控制系統(tǒng)及控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于無人機(jī)飛行控制技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種無人機(jī)控制系統(tǒng)，以及利用該控制系統(tǒng)實現(xiàn)的無人機(jī)控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)中，為了抑制農(nóng)作物的病、蟲、草害，需要給農(nóng)作物噴灑農(nóng)藥。對于小塊作物地，普通的人工施藥器械性價比較高，但是對于平原上的遼闊的作物地，往往需要利用無人機(jī)來噴灑農(nóng)藥。與傳統(tǒng)人工作業(yè)相比，植保無人機(jī)噴防效果好、突擊性能強(qiáng)、單位面積施藥液量小、不受作物長勢的限制，且適應(yīng)各種地形。
[0003]但是，使用無人機(jī)進(jìn)行農(nóng)藥噴灑的實際應(yīng)用中面臨以下兩個問題和挑戰(zhàn):第一，在農(nóng)田上空飛行過程中，無法對飛行路線上的障礙物進(jìn)行探測和規(guī)避，因此造成碰撞、墜機(jī)，由于目前的無人機(jī)成本很高，碰撞或墜機(jī)事故會大大增加使用者的成本。第二，農(nóng)藥噴灑過程中，隨著農(nóng)藥藥液重量的減少，會帶來無人機(jī)整體的重量變化，使無人機(jī)飛行高度上升；但是常規(guī)無人機(jī)控制方法無法自動調(diào)節(jié)飛行高度，確保飛行高度的穩(wěn)定，影響農(nóng)藥噴灑的均勻度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的第一目的是提供一種無人機(jī)控制系統(tǒng)。
[0005]本發(fā)明的第二目的是提供一種無人機(jī)控制方法。
[0006]為了實現(xiàn)上述第一目的，本發(fā)明提供一種無人機(jī)控制系統(tǒng)，所述無人機(jī)包括機(jī)體和農(nóng)藥噴灑裝置，所述農(nóng)藥噴灑裝置安裝在所述機(jī)體上；無人機(jī)控制系統(tǒng)包括:
[0007]飛行控制器，所述飛行控制器用于控制機(jī)體的飛行狀態(tài)；
[0008]微波傳感器，所述微波傳感器安裝在所述機(jī)體，并且與所述飛行控制器相連，用于探測機(jī)體周圍的障礙物，將障礙物的位置信息傳輸給飛行控制器；
[0009]微波液面高度計，所述微波液面高度計安裝在農(nóng)藥噴灑裝置的農(nóng)藥儲存箱內(nèi)，位于農(nóng)藥液面的上方；微波液面高度計與所述飛行控制器相連，用于檢測農(nóng)藥儲存箱內(nèi)的農(nóng)藥液面高度，并將所述液面高度信息傳輸給飛行控制器。
[0010]本發(fā)明如上所述的無人機(jī)控制系統(tǒng)，進(jìn)一步，所述微波傳感器包括雷達(dá)信號處理器、發(fā)射天線和接收天線，所述發(fā)射天線與雷達(dá)信號處理器連接，所述接收天線與雷達(dá)信號處理器連接；發(fā)射天線向機(jī)體周圍發(fā)射微波信號，接收天線接收回波并傳輸給雷達(dá)信號處理器，雷達(dá)信號處理器完成對障礙物位置的探測。
[0011]本發(fā)明如上所述的無人機(jī)控制系統(tǒng)，進(jìn)一步，飛行控制器接收到來自微波傳感器的障礙物的位置信息后，如確認(rèn)所述障礙物位置與無人機(jī)的預(yù)設(shè)飛行路徑重合，則制定新的無人機(jī)的飛行路徑；飛行控制器按照新的飛行路徑控制無人機(jī)的飛行，使無人機(jī)繞開障礙物；無人機(jī)按調(diào)整之后的飛行路徑完成避障后，繼續(xù)返回預(yù)設(shè)飛行路徑執(zhí)行農(nóng)藥噴灑任務(wù)；如確認(rèn)所述障礙物位置與無人機(jī)的預(yù)設(shè)飛行路徑不重合，則按預(yù)設(shè)飛行路徑執(zhí)行農(nóng)藥噴灑任務(wù)。
[0012]本發(fā)明如上所述的無人機(jī)控制系統(tǒng)，進(jìn)一步，飛行控制器接收到來自微波液面高度計的農(nóng)藥液面高度信息，飛行控制器根據(jù)農(nóng)藥儲存箱的底面積、總高度、農(nóng)藥藥液的密度和農(nóng)藥液面高度計算出已經(jīng)完成的農(nóng)藥噴灑重量；如果已經(jīng)完成的農(nóng)藥噴灑重量達(dá)到閾值，則飛行控制器控制機(jī)體使機(jī)體高度降低。
[0013]為了實現(xiàn)上述第二目的，本發(fā)明提供一種無人機(jī)控制方法，基于如上任一項所述的無人機(jī)控制系統(tǒng)，飛行控制器接收到來自微波傳感器的障礙物的位置信息后，如確認(rèn)所述障礙物位置與無人機(jī)的預(yù)設(shè)飛行路徑重合，則制定新的無人機(jī)的飛行路徑；飛行控制器按照新的飛行路徑控制無人機(jī)的飛行，使無人機(jī)繞開障礙物；無人機(jī)按調(diào)整之后的飛行路徑完成避障后，繼續(xù)返回預(yù)設(shè)飛行路徑執(zhí)行農(nóng)藥噴灑任務(wù)；如確認(rèn)所述障礙物位置與無人機(jī)的預(yù)設(shè)飛行路徑不重合，則按預(yù)設(shè)飛行路徑執(zhí)行農(nóng)藥噴灑任務(wù)。
[0014]為了實現(xiàn)上述第二目的，本發(fā)明提供一種無人機(jī)控制方法，基于如上任一項所述的無人機(jī)控制系統(tǒng)，飛行控制器接收到來自微波液面高度計的農(nóng)藥液面高度信息，飛行控制器根據(jù)農(nóng)藥儲存箱的底面積、總高度、農(nóng)藥藥液的密度和農(nóng)藥液面高度計算出已經(jīng)完成的農(nóng)藥噴灑重量；如果已經(jīng)完成的農(nóng)藥噴灑重量達(dá)到閾值，則飛行控制器控制機(jī)體使機(jī)體高度降低。
[0015]為了實現(xiàn)上述第二目的，本發(fā)明提供一種無人機(jī)控制方法，基于如上任一項所述的無人機(jī)控制系統(tǒng):
[0016]飛行控制器接收到來自微波傳感器的障礙物的位置信息后，如確認(rèn)所述障礙物位置與無人機(jī)的預(yù)設(shè)飛行路徑重合，則制定新的無人機(jī)的飛行路徑；飛行控制器按照新的飛行路徑控制無人機(jī)的飛行，使無人機(jī)繞開障礙物；無人機(jī)按調(diào)整之后的飛行路徑完成避障后，繼續(xù)返回預(yù)設(shè)飛行路徑執(zhí)行農(nóng)藥噴灑任務(wù)；如確認(rèn)所述障礙物位置與無人機(jī)的預(yù)設(shè)飛行路徑不重合，則按預(yù)設(shè)飛行路徑執(zhí)行農(nóng)藥噴灑任務(wù)；
[0017]同時，飛行控制器接收到來自微波液面高度計的農(nóng)藥液面高度信息，飛行控制器根據(jù)農(nóng)藥儲存箱的底面積、總高度、農(nóng)藥藥液的密度和農(nóng)藥液面高度計算出已經(jīng)完成的農(nóng)藥噴灑重量；如果已經(jīng)完成的農(nóng)藥噴灑重量達(dá)到閾值，則飛行控制器控制機(jī)體使機(jī)體高度降低。
[0018]本發(fā)明的有益效果是:
[0019]1、無人機(jī)飛行安全性高。由于無人機(jī)控制系統(tǒng)包括飛行控制器和微波傳感器；微波傳感器安裝在所述機(jī)體，并且與所述飛行控制器相連，用于探測機(jī)體周圍的障礙物，將障礙物的位置信息傳輸給飛行控制器；飛行控制器接收到來自微波傳感器的障礙物的位置信息后，如確認(rèn)所述障礙物位置與無人機(jī)的預(yù)設(shè)飛行路徑重合，則制新無人機(jī)的飛行軌跡；飛行控制器按照新的飛行路徑控制無人機(jī)的飛行，使無人機(jī)繞開障礙物；無人機(jī)按調(diào)整之后的飛行路徑完成避障后，繼續(xù)返回預(yù)設(shè)飛行路徑執(zhí)行農(nóng)藥噴灑任務(wù)。
[0020]2、農(nóng)藥噴灑均勻。由于無人機(jī)控制系統(tǒng)包括飛行控制器和微波液面高度計，所述微波液面高度計安裝在農(nóng)藥噴灑裝置的農(nóng)藥儲存箱內(nèi)，位于農(nóng)藥液面的上方；微波液面高度計與所述飛行控制器相連，用于檢測農(nóng)藥儲存箱內(nèi)的農(nóng)藥液面高度，并將所述液面高度信息傳輸給飛行控制器。飛行控制器接收到來自微波液面高度計的農(nóng)藥液面高度信息，飛行控制器根據(jù)農(nóng)藥儲存箱的底面積、總高度、農(nóng)藥藥液的密度和農(nóng)藥液面高度計算出已經(jīng)完成的農(nóng)藥噴灑重量；如果已經(jīng)完成的農(nóng)藥噴灑重量達(dá)到閾值，則飛行控制器控制機(jī)體使機(jī)體高度降低，從而使無人機(jī)的飛行高度能夠隨著農(nóng)藥噴灑的進(jìn)行及時調(diào)整，使農(nóng)藥噴灑更加均勻、有效。
【附圖說明】
[0021]通過結(jié)合以下附圖所作的詳細(xì)描述，本發(fā)明的上述和/或其他方面和優(yōu)點將變得更清楚和更容易理解，這些附圖只是示意性的，并不限制本發(fā)明，其中:
[0022]圖1為本發(fā)明一種實施例的無人機(jī)及其控制系統(tǒng)示意圖；
[0023]圖2為本發(fā)明一種實施例的飛行控制器和微波傳感器連接示意圖；
[0024]圖3為本發(fā)明一種實施例的農(nóng)藥噴灑裝置和微波液面高度計示意圖；
[0025]圖4為本發(fā)明一種實施例的無人機(jī)控制方法示意圖。
[0026]附圖中，各標(biāo)號所代表的部件列表如下:
[0027]1、機(jī)體；
[0028]2、農(nóng)藥噴灑裝置，21、霧化噴頭，22、農(nóng)藥液面，23、農(nóng)藥儲存箱；
[0029]3、微波傳感器，31、雷達(dá)信號處理器，32、發(fā)射天線，33、接收天線；
[0030]4、微波液面高度計；
[0031]5、飛行控制器；
[0032]6、障礙物，61、預(yù)設(shè)飛行路徑，62、新無人機(jī)的飛行軌跡。
【具體實施方式】
[0033]在下文中，將參照附圖描述本發(fā)明的無人機(jī)控制系統(tǒng)及控制方法的實施例。
[0034]在此記載的實施例為本發(fā)明的特定的【具體實施方式】，用于說明本發(fā)明的構(gòu)思，均是解釋性和示例性的，不應(yīng)解釋為對本發(fā)明實施方式及本發(fā)明范圍的限制。除在此記載的實施例外，本領(lǐng)域技術(shù)人員還能夠基于本申請權(quán)利要求書和說明書所公開的內(nèi)容采用顯而易見的其它技術(shù)方案，這些技術(shù)方案包括采用對在此記載的實施例的做出任何顯而易見的替換和修改的技術(shù)方案。
[0035]本說明書的附圖為示意圖，輔助說明本發(fā)明的構(gòu)思，示意性地表示各部分的形狀及其相互關(guān)系。請注意，為了便于清楚地表現(xiàn)出本發(fā)明實施例的各部件的結(jié)構(gòu)，各附圖之間并未按照相同的比例繪制。相同的參考標(biāo)記用于表示相同的部分。
[0036]圖1示出本發(fā)明一種實施例的無人機(jī)及其控制系統(tǒng)，所述無人機(jī)包括機(jī)體1和農(nóng)藥噴灑裝置2，所述農(nóng)藥噴灑裝置2安裝在所述機(jī)體1上；其還包括:
[0037]飛行控制器5，所述飛行控制器5用于控制機(jī)體1的飛行狀態(tài)；
[0038]微波傳感器3，所述微波傳感器3安裝在所述機(jī)體1，并且與所述飛行控制器5相連，用于探測機(jī)體周圍的障礙物6，將障礙物的位置信息傳輸給飛行控制器5 ;
[0039]微波液面高度計4，所述微波液面高度計4安裝在農(nóng)藥噴灑裝置2的農(nóng)藥儲存箱23內(nèi)，位于農(nóng)藥液面22的上方；微波液面高度計4與所述飛行控制器5相連，用于檢測農(nóng)藥儲存箱內(nèi)的農(nóng)藥液面22高度，并將所述液面高度信息傳輸給飛行控制器5。如圖3所示，農(nóng)藥噴灑裝置2還包括霧化噴頭21，所述霧化噴頭與農(nóng)藥儲存箱23連通。由于微波液面高度計4安裝在農(nóng)藥噴灑裝置2的農(nóng)藥儲存箱23內(nèi)，位于農(nóng)藥液面22的上方，從上往下發(fā)射低功率的微波信號，通過計算回波的時間，來探知當(dāng)前農(nóng)藥儲存箱內(nèi)的農(nóng)藥液面高度。
[0040]在本發(fā)明上述實施例的無人機(jī)控制系統(tǒng)中，所述微波傳感器3包括雷達(dá)信號處理器31、發(fā)射天線32和接收天線33，所述發(fā)射天線32與雷達(dá)信號處理器31連接，所述接收天線33與雷達(dá)信號處理器31連接；發(fā)射天線32向機(jī)體1周圍發(fā)射微波信號，接收天線33接收回波并傳輸給雷達(dá)信號處理器，雷達(dá)信號處理器完成對障礙物位置的探測。
[0041]利用本發(fā)明上述實施例的無人機(jī)控制系統(tǒng)對無人機(jī)進(jìn)