[发明专利]一种飞行器航空精准喷施控制系统和方法

说明书

本发明涉及一种飞行器航空精准喷施控制系统和方法，包括：控制器、雾滴粒径控制单元、机载气象测量单元和机载高度测量单元；控制器分别连接雾滴粒径控制单元、机载气象测量单元和机载高度测量单元；机载气象测量单元用于获取飞行器所在的环境信息；机载高度测量单元用于获取飞行器距离地面的高度信息；控制器用于根据环境信息和高度信息计算喷施的雾滴粒径的目标值，并根据目标值向雾滴粒径控制单元发送控制指令；雾滴粒径控制单元用于根据控制指令调节雾滴粒径的大小。本发明实现了雾滴沉积区域的精准控制，可根据环境要求，精准调控雾滴粒径，进而优化雾滴地面沉积效果，克服了飞行器飞行姿态变化对喷施的影响，提高了航空喷施的效果。

技术领域

本发明涉及植物药物喷洒技术领域，特别涉及一种飞行器航空精准喷施控制系统和方法。

背景技术

当前航空施药控制系统主要以国外产品为主,我国航空施药控制系统多为以定流量水泵与喷头组合而成,无法实现精准施药控制。国外较典型的精准航空施药控制系统产品主要为加拿大AG NAV公司的AG-FLOW产品，以及加拿大Hemisphere公司的Satloc G4产品。这两款产品主要实现根据飞机飞行速度来控制药泵输出流量，从而保证不同飞机飞行速度下，地面施药的均匀性。

这两款产品的功能和系统组成基本相同，一般主要包括液晶交互终端、流量传感器、流量调节阀、GPS接收机及控制器等部分。液晶屏主要用于实现系统的人机交互，用于设定期望喷施量和飞机有效喷药幅宽；流量传感器、流量调节阀、GPS接收机及控制器相互配合实现精准的按设定量进行喷施。

上述产品存在的主要弊端是无法进行精准的航空施药喷施控制，因为相对于地面施药，航空施药器械与地面作物靶标距离增大，进而使得雾滴到作物靶标过程的影响因素增多，如作业环境的风向风速、作业飞行器距离作物靶标的相对距离、喷洒器械喷头的对靶角度、施药作业环境的空气温度及相对湿度等。例如，(1)当施药环境有相对施药路径较大的侧向风时，雾滴会在风的作用下产生漂移，如果不能对漂移距离进行精准预测，轻则无法产生较好的病虫害防治效果，降低农业喷施效率，重则产生农业环境污染，危及周边生态系统安全。(2)当飞行器距离作物相对高度较大时，如果雾滴粒径过小、环境温度过高、环境相对湿度过低，则雾滴在空中挥发无法降落到作物，从而无法产生施药效果。(3)当飞行器姿态发生偏转，会导致喷雾方向产生较大偏移。当飞行器水平飞行时，雾滴会集中沉积于飞行器下发，但是当飞行器在调头、转弯过程中，其机体水平角发生较大变化时，喷雾方向也会产生变化，进而使得雾滴也无法集中沉积于飞机下方。特别是大型固定翼飞机施药，该问题尤为严重。为此，在我国东北，固定翼飞机施药时的转弯、调头区域都要人工补药，严重影响作业效率。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是如何使飞行器航空喷施更加精准。

为此目的，本发明提出了一种飞行器航空精准喷施控制系统，包括：控制器、雾滴粒径控制单元、机载气象测量单元和机载高度测量单元；所述控制器分别连接所述雾滴粒径控制单元、机载气象测量单元和机载高度测量单元；

所述机载气象测量单元用于获取所述飞行器所在的环境信息；所述机载高度测量单元用于获取所述飞行器距离地面的高度信息；所述控制器用于根据所述环境信息和高度信息计算喷施的雾滴粒径的目标值，并根据所述目标值向所述雾滴粒径控制单元发送控制指令；所述雾滴粒径控制单元用于根据所述控制指令调节喷施的雾滴粒径的大小。

其中较优的，所述机载气象测量单元包括对射式超声波收发器，所述对射式超声波收发器包括发送端和接收端；所述发送端和接收端分别位于喷洒器械的两端；所述发送端发送一定频率的超声波信号，所述接收端接收所述超声波信号；所述机载气象测量单元通过所述超声波信号的传输时间估计所述飞行器所在的侧向风速。

其中较优的，连接所述控制器的喷洒器械姿态控制单元和机体姿态测量单元；