[发明专利]一种智能植保无人机的控制管理系统及其控制方法

说明书

本发明公开了一种智能植保无人机的控制管理系统及其控制方法，包括控制无人机飞行的飞行控制系统和控制喷洒装置的智能喷洒管理系统，根据喷洒面积及用药量计算出喷头中工作喷嘴数量、水泵压力及巡航速度。与现有技术相比，本发明对于农田内药物的喷洒更加均匀，不会造成药物滴漏现象。

技术领域

本发明涉及一种智能植保无人机的控制管理系统及其控制方法，属于导航定位与控制的技术领域。

背景技术

植保无人机在给农作物喷洒农药时，经常会出现药物喷洒不均匀的现象。其主要由三个方面的原因，第一，飞行高度、飞行速度及水泵输出量均会影响最后附着在农作物上的药量，但是许多无人机在作业时，没有将这三者进行整体的考虑，因此在加减速或转弯处，飞机高度、速度发生变化后，导致药量不均匀。第二，在喷洒过程中，可能会由部分喷嘴被堵塞，如果没有及时发现，将会导致成块的农作物被漏掉。第三，药量较低或机载农药用尽时，未能及时记录停药点或没有记录停药点，致使小片农作物被遗漏。

不同的农作物，对农药的需求量不同。同一种农作物对不同农药的需求量也不同。因此在改变作业对象时，无人机在单位时间内的喷药量要发生改变。如果通过调节水泵压力大小来改变喷药量，会使农药的雾化效果变差，甚至是变成水滴状。如果通过飞机飞行速度或高度来改变喷药量，会降低打药效率。这些方法无法使植保无人机的喷洒效果在面对不同作物时，均处于一个较好的状态。

因此，要进一步提高植保无人机的工作质量，解决上述问题是迫切需要的。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，而提供一种喷洒农药均匀的植保无人机的控制管理系统及其控制方法。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种智能植保无人机的控制管理系统，包括飞行控制系统和智能喷洒管理系统，所述飞行控制系统包括主控芯片A以及分别电气连接在主控芯片A上的姿态传感器、差分GPS、气压计、无线电数传、动力电量检测模块，所述智能喷洒管理系统包括辅控芯片B、流量计、电源模块、水泵及常闭电磁阀，所述主控芯片A、辅控芯片B、电源模块、常闭电磁阀依次串联，所述水泵电气连接电源模块，水泵外设置有药箱，药箱、水泵、常闭电磁阀通过管道依次连接。

所述常闭电磁阀外设置有喷洒装置，常闭电磁阀与喷洒装置之间还设置有流量计，常闭电磁阀、流量计、喷头依次管道连接，所述流量计电气连接辅控芯片B。

所述喷洒装置包括六个喷嘴，六个喷嘴按机头方向三行两列安装在飞机底部，其中每行为一组喷嘴，共三组喷组，均向下喷洒农药。

一种智能植保无人机的控制管理系统的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

A.给FCS设定飞行航线、喷洒面积和用药量。其中飞行航线包括了飞机自动飞行时的经纬度、高度及速度信息；

B.将喷洒面积、用药量及飞行航线中的飞行高度数据发送给ISMS，ISMS根据这些数据计算出需要开启的最佳喷嘴组数及飞机巡航速度，巡航速度发送给FCS用于控制飞行速度，具体计算方式如下：

I、计算喷洒系统喷洒宽度W

根据飞行高度H、农作物高度h及喷嘴喷洒角度θ计算出单个喷嘴喷洒宽度W₁，

因为每组喷嘴包含两个并列的喷嘴，所以喷洒系统的喷洒宽度W＝2*W₁；

II、计算需要开启的喷嘴组数K₁

设喷洒面积为S，用药量为Vol，预先设定无人机速度为V_a，喷洒面积及用药量源数据在步骤A中获得，预先设定无人机速度源数据在步骤A中的飞行航线数据中获取，喷洒宽度W在计算过程I中获得，由此计算出无人机喷洒农药的总流量A，公式如下：