[发明专利]农用飞行器跟随冠层特征参数飞行的作业方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种农用飞行器低空飞行作业方式领域，特别涉及一种农用飞行器跟随冠层特征参数飞行的作业方法及装置。

背景技术

我国农业航空未来的需求主要集中在低空农情信息快速获取、超低空喷施作业和其他特种作业（如杂交稻制种辅助授粉）等方面。随着各类小型飞行器在农业领域逐步推广应用，在作物冠层上方低空飞行已成为农用飞行器进行作业的主要方式。农业航空领域作业对象大多集中在作物冠层，其中飞行方式的选择和作业效果也与作业冠层的特征参数密切相关，如冠层高度、冠层密度、冠层宽度等。作物冠层的特征参数随着作物种类不同、种植地形不同、种植方式不同以及农艺要求不同呈现出了很大差异，然而现有的飞行方式无论是人工操控方式还是飞控程控方式均没有考虑到冠层特征参数的差异，现有作业航线的定位方式主要依靠人工定位或者GPS装置定位，主要采用等高直线，匀速飞行的方式进行作业，仅仅考虑了作业对象上方空域的特征参数，忽略了地面作业对象的实际冠层特征参数，因此现有技术中飞行器的实际作业参数精确度和效果必然大打折扣。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种作业精确度高以及作业效果好的农用飞行器跟随冠层特征参数飞行的作业方法。该方法能够实时获取作物冠层信息，并根据作业目的和冠层特征参数构成冠层特征地图，由冠层特征地图规划出飞行器作业参数，以控制飞行器完成作业。

本发明的第二目的在于提供一种作业精确度高以及作业效果好的农用飞行器跟随冠层特征参数飞行的作业装置，

本发明的第一目的通过下述技术方案实现：农用飞行器跟随冠层特征参数飞行的作业方法，包括以下步骤：

（1）获取作业对象的冠层信息数据：获取点云数据、激光发射位置处的位置信息数据以及激光发射位置处的姿态信息数据；

（2）通过坐标转换算法将点云数据、激光发射位置处的位置信息数据和激光发射位置处的姿态信息数据相融合，转换成大地坐标系下的冠层信息数据；

（3）从大地坐标系下的冠层信息数据中提取作物冠层特征参数；

（4）根据作业目的和要求生成作业参数Z；

（5）生成作物冠层参数特征地图：结合喷施作业参数Z对步骤（3）中提取的冠层特征参数进行处理，得到对应地图属性冠层特征参数；然后生成地图属性冠层特征参数对应的冠层参数特征地图；通过该冠层参数特征地图反映出扫描区域冠层分布特点；

（6）根据冠层参数特征地图结合作业参数Z生成飞行作业参数；

（7）根据各飞行作业参数生成相应的飞控飞行作业流程指令；

（8）对步骤（6）中生成的各飞控飞行作业流程指令进行综合决策，生成飞行作业方式指令，并将生成的飞行作业方式指令输入到飞控系统中；飞控系统按照其接收的飞行作业方式指令控制飞行器进行相应的作业。

优选的，所述步骤（1）中获取的点云数据包括作物冠层测距数据。

优选的，所述步骤（3）中作物冠层特征参数包括冠层顶部参数、冠层底部参数、冠层密度参数和冠层宽度参数；

所述冠层顶部参数为通过距离特征算法获取的扫描区域作物冠层顶部距离飞行器的距离S₁；

所述冠层底部参数为通过距离特征算法获取的扫描区域作物冠层底部距离飞行器的距离S₂；

所述冠层密度参数为通过密度特征算法获取的扫描区域作物冠层种植密度ρ；

所述冠层宽度参数为通过行宽特征算法获取的扫描区域作物冠层种植行宽B。

所述步骤（5）中：

根据目标融合算法生成冠层顶部参数对应的地图属性冠层顶部距离特征参数S_z1=f₁(S₁,Z)；

根据目标融合算法生成冠层底部参数对应的地图属性冠层底部距离特征参数S_z2=f₁(S₂,Z)；

根据目标融合算法生成冠层密度参数对应的地图属性冠层密度特征参数

ρ_z=f₁(ρ,Z)；

根据目标融合算法生成冠层宽度参数对应的地图属性冠层行宽特征参数

B_z=f₁(B,Z)；