[发明专利]超低空自适应定高飞行控制方法

说明书

本发明公开了一种超低空自适应定高飞行控制方法，在无人机出厂前，预先建立一个光斑图像坐标的y值与无人机实际飞行高度一一对应的高度数据表；第一步骤是起飞步骤；第二步骤是持续判断高度步骤；具体是每间隔0.05秒，进行一次判断无人机飞行高度的操作；第三步骤是控制高度步骤；根据无人机的实时飞行高度，对无人机进行控制，将无人机的飞行高度控制在H1至H2米。使用者仅需要控制无人机正常起飞，无人机即可自动将飞行高度控制在预定范围内，使用非常方便，为方便且稳定地实现向农作物定高喷雾提供了基础。使用高度数据表直接查询得到无人机的实时高度值，相比通过计算得到无人机的实时高度值，大大减少了运算量，提高了计算速度，降低了功耗。

技术领域

本发明涉及农业植保领域，尤其涉及植保无人机喷洒农药技术。

背景技术

随着我国农村劳动力的短缺、人工成本急速增加和快速发展的专业化统防统治工作的需求，社会对作业效率高、适用范围广、节水、节药环保型、用工少的大中型植保机械和农业航空植保机械的需求越来越迫切。植保无人机因具有机动性好、作业效率高、单位面积施药液量小、无需专用起降机场、可远距离摇控操作、减少人身药害几率、提高农药有效利用率等优点，可适应农作物各个生长期的植保要求，符合农业机械发展的趋势。

无人机技术用于农田喷雾产生了植保无人机所特有的技术难点，目前亟需解决的核心关键技术之一是：缺乏高稳定、高可靠性的农用无人机自主飞行控制系统。植保无人机需要在距离作物冠顶2～5 m处甚至更低的高度处作业，速度维持在1～6 m/s，要求保持低空低速作业时的稳定性。然而2～5 m或以下高度是直升机的低效区，其稳定性不易实现。

无人机高度测量的精度和稳定性是实现无人机稳定飞行的基础数据之一。目前的无人机飞行控制系统高度测量方法有：GPS测量高度，无线电高度表测量，还有使用压力传感器测量高度。由于GPS接收数据的不稳定性，受外界干扰较大，例如周围建筑高度，地形因素等，接收到的卫星数据经常变化，将会导致高度测量跳变剧烈，需要经过大量的数据处理才能尽量减小误差，并且稳定性仍不尽人意，且其成本较高，体积较大，并不适合应用于小型农用无人机定高飞行。无线电高度表测量精度可满足飞行需求，但使用相对复杂，需要在无人机及地面站上均添加天线，并且其成本相对过高，不适于小型农用无人机。压力传感器克服了 GPS的很多缺点，精度、 成本和体积等方面都有所优化，同时还有易于使用的优点，但易受天气变化影响，尤其在微小型农用无人机方面，低空飞行时，由于农田作物冠层结构而造成的复杂地效，对气压高度计的影响很大，飞行的稳定性难以保证。

为解决复杂农田环境下（海拔不同、地理位置不同、作物种类不同）作业的微小型农用无人机的高稳定、高可靠性的自主飞行控制，以适应田间超视距、超低空、随时起降等特殊要求，本发明提出了一种基于视觉的自适应定高飞行控制技术，以六旋翼无人机为平台，通过搭载视觉测高系统，获取无人机实时高度值，并用于实时控制无人机定高飞行，保障无人机在飞行作业时与作物冠顶或地面的高度始终保持一致，实现良好作业效果。

发明内容

本发明的目的在于提供一种超低空自适应定高飞行控制方法，通过图像识别获取无人机的实时高度，将实时高度与预定飞行高度对比后相应调节无人机的飞行高度。

为实现上述目的，本发明的超低空自适应定高飞行控制方法通过基于视觉的植保无人机来进行；

在无人机出厂前，进行建表步骤，即预先建立一个光斑图像坐标的y值与无人机实际飞行高度一一对应的高度数据表；光斑是指激光照射在作物冠顶或地面上所形成的亮度较高的斑点；高度数据表中具有多组光斑图像坐标，多组光斑图像坐标中的参数y具有m个，m为自然数；

超低空自适应定高飞行控制方法按以下步骤进行：

第一步骤是起飞步骤；飞行控制器接收遥控器的指令，控制各电机带动螺旋桨旋转从而起飞；地面操作人员通过遥控器以目测的方式将无人机的飞行高度控制在H1至H2米，然后操作人员停止目测无人机的飞行高度；