无人机喷施作业智能控制方法、设备及介质

本发明涉及无人机作业领域，具体为无人机喷施作业智能控制方法、设备及介质。

背景技术：

1、植保无人机是一种利用超低容量喷施技术进行病虫害防治的新型设备，具有施药效率高、节省农药和水资源等优点。然而，由于植保无人机的作业高度较高，受环境风速的影响较大，导致药物雾滴在空中飘移的现象尤为严重，不仅降低了药物的利用率，还可能危及到周围的敏感作物、非靶标生物和人类的健康。

2、为此，亟需设计出一种无人机喷施作业方法，用于解决现有无人机施药的雾滴飘移问题，而且所述无人机喷施作业方法还可以尽可能地保证无人机的喷施范围，避免无人机频繁返航以补充药液，从而提高无人机的喷施效率。

技术实现思路

1、本申请的目的在于解决上述问题而提供一种无人机喷施作业智能控制方法、相应的电子设备及计算机可读存储介质。

2、本发明解决上述技术问题的技术方案是：

3、一种无人机喷施作业智能控制方法，包括以下步骤：

4、s1：获取待喷施作业的农田的多张局部低空图像，并将采集到的多张局部低空图像合成为该农田的全景图像；

5、s2：对得到的全景图像进行预处理，得到该全景图像的经纬度范围，并将农田的经纬度信息传输给地面控制台；

6、s3：无人机返航，搭载喷施装置后根据预设的飞行路径开始进行喷施作业；在喷施作业过程中，需要实时获取无人机的位置坐标；

7、s4：获取无人机所在位置的实时环境风速和无人机与农作物冠层之间的相对高度h；

8、s5：根据搭载在无人机上的喷施装置喷出的农药的初始速度和实时环境风速、无人机与农作物冠层之间的相对高度h，计算出农药的漂移位移；

9、s6、根据无人机的位置坐标和农药的飘移位移，计算农药在下降相对高度h后该农药的经纬度坐标；

10、s7：判断此时农药的经纬度坐标是否在农田的经纬度范围内，若在农田的经纬度范围内，则判断此时无人机喷施的农药不会漂移出农田的安全边界；无人机保持喷施参数不变；若不在农田的经纬度范围内，则判断此时无人机喷施的农药会漂移出农田的安全边界；无人机则需要改变喷施参数，以确保无人机喷施作业时农药不会漂移出农田的安全边界。

11、优选的，在步骤s1中，通过搭载在无人机上的图像采集设备采集农田的局部图像，在此过程中，无人机需要保持恒定高度飞行，且拍摄的局部图像需要涵盖农田的所有区域。

12、优选的，在步骤s2中，所述的预处理包括对全景图像依次进行灰度化和二值化操作；在二值化后的全景图像上绘制完全包含该全景图像的最小矩形框，且保证该最小矩形框为正北方；所述最小矩形框的四条边构成所述农田的安全边界；在获得最小矩形框的四个顶点的像素坐标后，根据像素坐标与地理坐标之间的转换公式，将得到的四个顶点的像素坐标转换为地理坐标，从而得到农田的安全边界的经纬度范围。

13、优选的，在步骤s3中，通过无人机搭载的gps定位系统实时获取该无人机的位置坐标；并通过5g网络回传到地面控制台上。

14、优选的，在步骤s4中，通过无人机搭载的风速传感器来检测当前位置的风速v1和风向角a1；同时通过无人机搭载的高度检测模块来获取无人机与农作物冠层之间的相对高度h。

15、优选的，在步骤s5中，根据无人机搭载的喷施装置喷出农药的初始速率v2和喷施角度a2、风速v1和风向角a1、无人机与农作物冠层之间的相对高度h，计算出农药的漂移位移，其中,所述漂移位移包括漂移距离d和方向角b。

16、优选的，在步骤s6中，根据无人机当前的位置坐标，结合农药的漂移距离d和方向角b。计算农药在下降相对高度h后的经纬度坐标。

17、优选的，在步骤s7中，无人机的喷施参数包括无人机与农作物冠层之间的相对高度h、无人机喷施装置喷出农药的初始喷施速率v2和喷施角度a2。

18、一种电子设备，包括中央处理器和存储器，所述中央处理器用于调用运行存储于所述存储器中的计算机程序以执行所述的无人机喷施作业智能控制方法的步骤。

19、一种计算机可读存储介质，其特征在于，其以计算机可读指令的形式存储有依据所述的无人机喷施作业智能控制方法所实现的计算机程序，该计算机程序被计算机调用运行时，执行相应的方法所包括的步骤。

20、本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：

21、1、本发明的无人机喷施作业智能控制方法通过获取农田的经纬度范围，然后根据根据搭载在无人机上的喷施装置喷出的农药的初始速度和实时环境风速，无人机与农作物冠层之间的相对高度h，计算出农药的漂移位移并计算农药在下降相对高度h后该农药的经纬度坐标；最后判断此时农药的经纬度坐标是否在农田的经纬度范围内，若在农田的经纬度范围内，则判断此时无人机喷施的农药不会漂移出农田的安全边界；无人机保持喷施参数不变；若不在农田的经纬度范围内，则判断此时无人机喷施的农药会漂移出农田的安全边界；无人机则改变喷施参数，以确保无人机喷施作业时农药不会漂移出农田的安全边界。

22、2、本发明的无人机喷施作业智能控制方法可以使得无人机在喷施农药时雾滴尽量少的飘移到农田的安全边界外，以此提高农药利用率的同时还可以减少对邻近作物、牲畜以及人的危害。

技术特征：

1.一种无人机喷施作业智能控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的无人机喷施作业智能控制方法，其特征在于，在步骤s1中，通过搭载在无人机上的图像采集设备采集农田的局部图像，在此过程中，无人机需要保持恒定高度飞行，且拍摄的局部图像需要涵盖农田的所有区域。

3.根据权利要求2所述的无人机喷施作业智能控制方法，其特征在于，在步骤s2中，所述的预处理包括对全景图像依次进行灰度化和二值化操作；在二值化后的全景图像上绘制完全包含该全景图像的最小矩形框，且保证该最小矩形框为正北方；所述最小矩形框的四条边构成所述农田的安全边界；在获得最小矩形框的四个顶点的像素坐标后，根据像素坐标与地理坐标之间的转换公式，将得到的四个顶点的像素坐标转换为地理坐标，从而得到农田的安全边界的经纬度范围。

4.根据权利要求3所述的无人机喷施作业智能控制方法，其特征在于，在步骤s3中，通过无人机搭载的gps定位系统实时获取该无人机的位置坐标；并通过5g网络回传到地面控制台上。

5.根据权利要求4所述的无人机喷施作业智能控制方法，其特征在于，在步骤s4中，通过无人机搭载的风速传感器来检测当前位置的风速v1和风向角a1；同时通过无人机搭载的高度检测模块来获取无人机与农作物冠层之间的相对高度h。

6.根据权利要求5所述的无人机喷施作业智能控制方法，其特征在于，在步骤s5中，根据无人机搭载的喷施装置喷出农药的初始速率v2和喷施角度a2、风速v1和风向角a1、无人机与农作物冠层之间的相对高度h，计算出农药的漂移位移，其中,所述漂移位移包括漂移距离d和方向角b。

7.根据权利要求6所述的无人机喷施作业智能控制方法，其特征在于，在步骤s6中，根据无人机当前的位置坐标，结合农药的漂移距离d和方向角b；计算农药在下降相对高度h后的经纬度坐标。

8.根据权利要求7所述的无人机喷施作业智能控制方法，其特征在于，在步骤s7中，无人机的喷施参数包括无人机与农作物冠层之间的相对高度h、无人机喷施装置喷出农药的初始喷施速率v2和喷施角度a2。

9.一种电子设备，包括中央处理器和存储器，其特征在于，所述中央处理器用于调用运行存储于所述存储器中的计算机程序以执行如权利要求1至8中任意一项所述的无人机喷施作业智能控制方法的步骤。

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，其以计算机可读指令的形式存储有依据权利要求1至8中任意一项所述的无人机喷施作业智能控制方法所实现的计算机程序，该计算机程序被计算机调用运行时，执行相应的方法所包括的步骤。

技术总结本发明公开了一种无人机喷施作业智能控制方法、设备及介质，其中，所述无人机喷施作业智能控制方法为：获取农田的全景图像，并得到该全景图像的经纬度范围；在无人机喷施作业过程中，需要实时获取无人机的位置坐标、无人机所在位置的实时环境风速和无人机与农作物冠层之间的相对高度H；根据喷施装置喷出的农药的初始速度和实时环境风速、相对高度H，计算出农药的漂移位移，并计算农药在下降相对高度H后该农药的经纬度坐标；最后判断此时农药的经纬度坐标是否在农田的经纬度范围内，若在农田的经纬度范围内，则无人机保持喷施参数不变；若不在农田的经纬度范围内，则无人机需要改变喷施参数，以确保农药不会漂移出农田的安全边界。技术研发人员：崔梁雨,乔亚飞受保护的技术使用者：上海应用技术大学技术研发日：技术公布日：2024/6/23