[发明专利]一种无人机树冠追踪系统

说明书

本发明公开了一种无人机树冠追踪系统，包括四旋翼无人机，以及设置在所述四旋翼无人机上的激光传感器单元、惯性测量单元和数据处理单元，其中：所述四旋翼无人机包括机架，以及安装在所述机架上的螺旋桨、电机、电源和飞行控制模块，所述螺旋桨与所述电机相连接，所述电机与所述电源相连接；所述螺旋桨、电机和电源分别与所述飞行控制模块相连接；所述飞行控制模块控制所述四旋翼无人机的飞行作业；本发明设计合理，降低了现有技术对树冠进行追踪的成本，解决目前对树冠进行追踪的技术无法大面积推广的问题，减少了无人机喷药过程中对药物的浪费，提高了喷药效率，节约了大量资源，也有利于环境保护。

技术领域

本发明涉及农用无人机技术领域，具体涉及一种无人机树冠追踪系统。

背景技术

病虫害是严重制约农业可持续发展的重要因素之一，在目前，化学防治仍是一项重要的防治手段。采用无人机进行施药作为一种新型防治虫害的手段，相比传统的地面施药和有人驾驶施药有其独特的优势，所以，对农用无人机的研究成为了当下农机行业研究的热点。但是，在使用农业无人机对果树林进行喷药时，由于果树林中果树个体之间存在一定面积量无需喷药的空位，如果没有对这些空位进行筛选而实施如水稻式的全面积无差别喷药，将会在果树个体与果树个体之间的空位浪费大量的农药，而要实现无人机对果树树冠的追踪，目前仍然依靠人力进行控制，效率低下，浪费人力物力；针对上述问题，现有技术已有相关研究，例如陆泽萍等人的《基于无人机航拍图像的树冠三维重建》，刘祖瑾等的《基于ICA算法和尺度优化的无人机影像树冠提取方法》等都有相关研究，但是，这些研究都存在设备复杂、传感器使用量多、成本高且操作复杂、不利于推广等问题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种无人机树冠追踪系统，该系统操作简单，可解决目前现有技术无法大面积推广的问题，减少了无人机喷药过程药物的浪费，提高了喷药效率，节约了大量资源。

本发明的目的通过下述技术方案实现：

一种无人机树冠追踪系统，包括四旋翼无人机，以及设置在所述四旋翼无人机上的激光传感器单元、惯性测量单元和数据处理单元，其中：

所述四旋翼无人机包括机架，以及安装在所述机架上的螺旋桨、电机、电源和飞行控制模块，所述螺旋桨与所述电机相连接，所述电机与所述电源相连接；所述螺旋桨、电机和电源分别与所述飞行控制模块相连接；所述飞行控制模块控制所述四旋翼无人机的飞行作业；

所述激光传感器单元包括安装架和激光传感器，所述安装架整体呈T型结构，所述安装架上设有安装孔位，所述安装架通过所述安装孔位与所述四旋翼无人机的机架相连接；所述激光传感器设有四个，其中第一激光传感器、第二激光传感器和第三激光传感器均匀分布在所述安装架的横梁上，第四激光传感器设置在所述安装架竖梁的底部，所述第一激光传感器、第二激光传感器和第三激光传感器位于所述四旋翼无人机的前部，所述第四激光传感器位于所述四旋翼无人机的后部，所述四个激光传感器形成阵列且处于同一水平面同时作业，所述四个激光传感器同时获取四旋翼无人机与树冠的距离，并将数据传输给所述数据处理单元进行处理；

所述惯性测量单元通过所述数据处理单元与所述四旋翼无人机的飞行控制模块相连接，从而控制所述四旋翼无人机的飞行作业，当激光传感器单元无数据返回或者出现异常数据时，飞行控制模块通过所述惯性测量单元保证四旋翼无人机维持现有的飞行路径与飞行方向；

所述数据处理单元包括单片机，所述单片机通过滤波算法对所述四个激光传感器传输过来的数据进行处理，去掉异常数据后对所得的数据进行对比判断，单片机通过运用对比判断后的数据控制四旋翼无人机进行作业；所述单片机分别与所述激光传感器单元和惯性测量单元双向连接；所述单片机与所述四旋翼无人机的飞行控制模块单向连接，所述单片机通过所述飞行控制模块间接控制所述四旋翼无人机。

本发明的工作原理：