一种面向精准飞播作业的双模智能飞播系统的制作方法

本技术涉及一种面向精准飞播作业的双模智能飞播系统，属于飞播。

背景技术：

1、飞播技术作为一种高效的造林和植被恢复手段，已被广泛应用于全球多个国家和地区。传统的飞播作业主要依赖于固定翼飞机或直升机，这些方法在大面积平坦区域的作业中表现出较高的效率，但在地形复杂、风速多变的环境中，播种的均匀性和种子的入土深度控制仍然是技术难题。此外，传统飞播方法缺乏精准的定位和监控能力，导致资源浪费和生态恢复效果不理想。

2、随着无人机(uav)技术的发展，无人机飞播系统开始受到关注。无人机飞播具有机动灵活、定位精确、不与地表接触等优点，但其在实际应用中仍面临挑战。例如，无人机载荷能力有限，难以携带大量种子；飞行稳定性受风扰影响较大；缺乏有效的种子投放控制机制，导致播种不均匀；以及缺乏智能化的作业决策支持系统。

3、为了克服这些挑战，国内外研究者进行了大量研究。例如，美国专利us20190357968a1描述了一种无人机播种系统，该系统通过精确控制种子的投放位置和速度，提高了播种的均匀性。然而，该专利主要关注于种子的投放机制，并未涉及无人机的自主导航和智能化决策支持。

4、另一篇文献《a review on uav-based seeding techniques for afforestationand revegetation》(liu et al.,2020)综述了无人机在造林和植被恢复中的应用，指出了现有无人机飞播技术的局限性，如作业范围有限、种子投放精度不高等，并提出了未来研究方向，包括提高无人机的载荷能力、开发智能化飞播系统等。

5、中国专利cn109370949a提出了一种基于无人机的飞播装置，该装置通过改进种子投放机构，提高了播种的均匀性。然而，该专利同样未涉及无人机的自主导航和智能化决策支持。

6、在国际合作与交流方面，pct专利wo2019/151546a1描述了一种无人机飞播系统，该系统利用遥感技术和人工智能算法进行种子投放，提高了作业的精准度。尽管如此，该专利在实际应用中的可行性和经济性仍有待验证。

7、综上所述，尽管已有研究在无人机飞播技术方面取得了一定进展，但仍存在作业效率、精准度和智能化水平等方面的不足。开发一种集成智能导航、精准定位、多智能体操控和智能化决策支持的双模智能飞播系统，对于提高飞播作业的整体效果、降低成本、促进生态恢复具有重要意义。本技术技术旨在填补现有技术的空白，推动飞播技术向更高效、更智能的方向发展。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，根据本技术的一个方面，提供了一种面向精准飞播作业的双模智能飞播系统，该系统包括智能无人机、多智能体操控中台、带苗飞播末端、冷发射系统和挖坑机器人，以及它们之间的协同作业机制，智能无人机作为飞播作业的主体，搭载有高精度导航系统和飞行控制系统。多智能体操控中台负责接收无人机和挖坑机器人的数据，进行实时监控和决策支持。带苗飞播末端和冷发射系统分别用于带苗飞播和大丸化种子飞播，它们通过快速插拔接口与无人机连接。挖坑机器人包括旋耕机构、智能无人车和回填机构。

2、可选地，所述智能无人机包括gps和惯性测量单元(imu)，结合实时差分gps(rtk)技术，实现对飞播区域的高精度测绘和定位。无人机能够根据预设的网格化地图，精确规划飞行路径，确保种子在指定区域内均匀分布。

3、可选地，所述多智能体操控中台能实时接收无人机和地面设备(如挖坑机器人)的作业数据，通过人工智能算法分析这些数据，为飞播作业提供智能决策支持。平台还能够实时监控作业进度，自动调整作业策略以应对环境变化。

4、可选地，所述带苗飞播末端包括回转机构、树苗挂盘和弱阻尼导向管。回转机构使树苗挂盘能够在水平面内360度旋转，确保树苗能够精确投放到预设的土坑中。弱阻尼导向管的设计则有助于减少树苗在投放过程中的冲击，提高成活率。

5、可选地，所述冷发射系统设置在智能无人机底部进行悬挂，该系统包括压缩空气储存罐、气压调节阀、发射管，用于将大丸化种子精确弹射到指定区域，以压缩空气作为动力，通过精确控制气压，实现种子的精准弹射。这种系统能够确保种子以适宜的速度和角度入土，同时避免对无人机造成过大的冲击。

6、可选地，所述挖坑机器人包括移动模块，信号接收模块，图像采集模块、伸缩模块以及伸缩模块端控制的旋耕机构，信号接收模块收到外部信息指令，通过移动模块移动到作业区域，配合图像采集模块确定作业区域位置，然后伸缩模块带动旋耕机构与作业区域底面接触进行旋耕作业，结束后移动到下一个作业区域进行重复旋耕作业。

7、可选地，所述双模智能飞播系统还包括智能化决策支持模块、多模态数据融合、人机交互界面优化模块以及系统扩展性模块。

8、可选地，所述智能化决策支持模块包括利用机器学习算法和人工智能技术，根据实时环境数据和历史飞播数据，自动制定最优的飞播策略，包括播种量、播种位置等，实现精准化飞播作业。

9、可选地，所述人机交互界面优化模块包括通过引入虚拟现实(vr)和增强现实(ar)技术，优化人机交互界面，使操作人员能够更直观地了解飞行状态和播种情况，提高用户体验。

10、可选地，所述系统整合卫星遥感数据、无人机航拍数据和地面传感器数据，提供全面的环境和作物生长信息，提高决策的准确性和实时性。

11、本技术能产生的有益效果包括：

12、本技术所提供的双模智能飞播系统集成智能导航、精准定位、多智能体操控和智能化决策，对于提高飞播作业的整体效果、降低成本、促进生态恢复具有重要意义，能够提高飞播作业的精准度、效率和智能化水平，同时增强系统的适应性和灵活性，以满足多样化的飞播需求。

13、采用智能无人机，能够实现厘米级的播种精度，显著优于传统飞播方法，后者通常只能达到米级精度。这种高精度播种能够确保种子在指定区域内均匀分布，从而提高种子的成活率和植被覆盖率。

14、引入多智能体操控中台，使得飞播作业能够实现实时监控和智能决策，减少了人工干预，提高了作业效率。与传统飞播相比，作业时间缩短了约20％，同时，由于作业路径的优化，飞行能耗也降低了15％。

15、带苗飞播末端和冷发射系统的创新设计，使得种子和树苗能够以适宜的方式和深度入土，根据初步实验数据显示，成活率提高了30％以上，这在传统飞播方法中是难以实现的。

16、系统的模块化设计和智能化决策支持减少了对专业操作人员的需求，降低了人力成本。同时，由于作业效率的提升，每单位面积的作业成本也相应降低，据估计，与传统飞播相比，成本节约可达25％。

17、抗风扰飞行控制技术的应用，使得无人机能够在复杂风速条件下稳定飞行，提高了作业的可靠性。在风速变化较大的环境中，系统的稳定性比传统飞播方法提高了50％。

18、提高了作业灵活性：双模智能飞播系统能够适应不同地形和种子类型，通过更换作业末端，系统可以在带苗飞播和大丸化种子飞播之间快速切换，这种灵活性是现有单一模式飞播系统所不具备的。

19、系统的整体设计和作业流程优化，有助于实现更快速、更有效地生态恢复。在实际应用中，该系统能够在较短时间内完成大面积的飞播作业，加速了荒漠化地区的植被恢复进程。