智能农机远程操控系统的制作方法

本发明涉及智能农机，具体为智能农机远程操控系统。

背景技术：

1、在现代农业生产中，精准农业和智慧农业的概念越来越受到重视。随着技术的进步，无人机（uav）在农业中的应用日益广泛，尤其是在植保作业中，无人机以其高效、灵活的特点成为农药和肥料喷洒的重要工具。传统的植保作业往往依赖人工或地面机械进行，这不仅效率低下，而且作业人员长时间接触农药可能会对健康造成影响。

2、然而，尽管无人机在植保领域的应用带来了许多优势，但如何精确规划其飞行路线和喷洒模式以提高覆盖率和减少药剂浪费，仍然是一个问题。此外，对于不同形状和大小的农田，如何调整无人机的飞行计划以适应具体的作业需求，也是一个挑战。因此，开发一种能够远程操控并智能规划植保无人机飞行路线和喷洒策略的系统，对于提高农业生产效率、降低劳动强度、减少农药使用量以及保护环境具有重要意义。

3、针对现有植保无人机在农田喷洒作业中存在的问题和挑战，提出一种智能化、自动化的远程操控解决方案，旨在提高作业效率、准确性和安全性，同时降低人力成本和环境风险。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明提供了智能农机远程操控系统，针对特定形状的农田，根据输入的农田信息和植保无人机的喷洒参数，自动规划出最优的飞行路线和喷洒方案。通过对农田的形状、大小以及无人机的喷洒能力进行综合分析，系统能够计算出最有效的喷洒路径和所需的喷洒趟数，确保药剂均匀覆盖且尽量减少重叠喷洒；此外，系统还能计算出植保无人机的行进速度、灌装次数等关键参数，为作业人员提供详细的操作指导。

2、为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：智能农机远程操控系统，包括：

3、数据输入单元，用于输入目标农田的农田信息以及植保无人机的喷洒信息；其中，农田信息包括目标农田的边长值，相对平行的两条对边对应的边长值记为两个农田长度，同时将另外两条对边记为农田宽度；喷洒信息包括植保无人机的药剂灌装容量、喷洒半径、目标农田的需喷洒量、最大喷洒速率；

4、飞行规划单元，用于依据农田信息进行植保无人机的线路规划，并得出植保无人机的飞行路线和总行进距离；

5、数据处理单元，用于依据喷洒信息以及飞行规划单元的处理结果进行操作处理，并得出植保无人机的行驶规划参数，其中，行驶规划参数包括灌装次数、总喷洒时间、行进速度、单罐行进距离以及植保无人机依据s型路线进行喷洒作业时，飞行至目标农田的两侧时分别对应的首次转动角度和二次转动角度；

6、数据展示单元，用于将行驶规划参数展示给作业人员；

7、数据操控单元，用于作业人员依据行驶规划参数控制植保无人机。

8、优选的，其中，农田为矩形形态，且农田的两条对边相对平行，且相对平行的两条对边便于农田种植物的机械耕作，植保无人机的以农田长度为走向进行s型路线喷洒作业。

9、优选的，药剂灌装容量指代为植保无人机每次装载药剂混合水最大的装载重量；喷洒半径指代为植保无人机在指定高度喷洒药剂混合水时的覆盖范围；需喷洒量指代为目标农田的需要喷洒药剂混合水的重量；最大喷洒速率指代为在单位时间内植保无人机的最大喷出量。

10、优选的，线路规划的方式如下：

11、sf1、依据最长的农田长度减去最短的农田长度，计算出该目标农田中两个农田长度的差值，并将其标记为长度差；

12、sf2、依据长度差和两条农田宽度构建一个三角形；

13、随之依据三角形中两个农田宽度相交的点与三角形中长度差对应的边做垂线；

14、接着通过海伦公式和面积公式计算出该垂线长度值，其中，垂线长度值，为该三角形的以三角形中长度差对应的边为底的高度值，且该高度值为两条农田长度之间的最短距离；

15、sf3、通过喷洒趟数=垂线长度值/（2*喷洒半径），计算出植保无人机在目标农田中喷洒药剂混合水时所需的往返趟数，即喷洒趟数；

16、sf4、依据喷洒趟数在三角形中的垂线上做相应数量且间距相等的垂线，并将其分割为若干个三角形；

17、同时依据垂线分割长度=垂线长度值/喷洒趟数、宽度分割长度=农田宽度/喷洒趟数，分别计算出垂线长度值和两个农田宽度的垂线分割长度和两个宽度分割长度；

18、且若干个被分割的三角形分别依据对应的两个宽度分割长度的倍数为边长建立，且垂线分割长度的倍数分别为对应若干个被分割的三角形中另一条未知边长的高度值；

19、sf5、依据垂线长度值与步骤sf1中得到的长度差的比值，然后通过各个三角形中另一条未知边长的高度值与比值，计算出各个三角形中另一条未知边长值；

20、sf6、随之通过余弦定理公式计算出一个三角形的角度值，接着将该垂线将一个三角形划分为两个直角三角形；

21、随之通过三角形的角度值计算出两个直角三角形中另一个角度值，并将该角度值记为分析角度；与分析角度对应的边为该三角形长度差对应的边长；

22、sf7、同时依据该垂线将各个三角形对应另一条未知边长划分为两个分割边，即两个直角三角形中除垂线长度值和农田宽度为边长的另一个边；

23、接着依据直角三角形的除垂线长度值、农田宽度以及分析角度，然后通过三角函数，计算出两个分割边值，并将其捆绑为一组分割边值数据包；

24、以此类推，依次计算出多个分割边值数据包；

25、sf8、依据目标农田中最短的一个农田长度和垂线长度值建立一个长方形，随之依据喷洒趟数在该长方形中按照农田长度的走向设定相应数量的飞行预设路径；

26、接着将按照最短的一个农田长度朝最长的一个农田长度的走向，按照各个分割边值数据包中在目标农田同一侧的分析出的分割边值的从小到大的顺序，将两个分割边值依次添加在各个飞行预设路径两端，随着将其结果记为飞行趟数路径；

27、随之将飞行趟数路径按照s型走向进行首尾相连，并得到飞行路线；

28、sf9、同时通过喷洒趟数乘以该目标农田中值最小的一个农田长度，并加上所有sf5中得到的所有未知边长值，计算出该植保无人机在目标农田中喷洒药剂混合水时所需行驶的距离，即总行进距离。

29、优选的，步骤sf2的具体计算方式如下：

30、首先将该三角形长度差和两条农田宽度对应的边长分别标记为a、b、c；

31、随之通过，计算出该三角形的半周长p；

32、接着通过海伦公式，计算出该三角形的面积s；

33、随之对面积公式进行逆推，即通过计算出该垂线长度值ha。

34、优选的，在步骤sf3中，当上述公式计算出的数值不为整数时，则对该数值向上取整，并将整数结果作为喷洒趟数；

35、其中，往返次数的统计方式为将前往一个农田长度的距离路线计为1次，将返回一个农田长度的距离路线计为1次。

36、优选的，在步骤sf4中，若干个三角形为相似三角形。

37、优选的，操作处理的具体方式如下：

38、s1、通过灌装次数=需喷洒量/药剂灌装容量，计算出目标农田需要植保无人机灌装药剂混合水的次数，即灌装次数；

39、s2、总喷洒时间=需喷洒量/最大喷洒速率，计算出目标农田在喷洒速率固定时所要喷洒药剂混合水的时间，即总喷洒时间；

40、s3、通过行进速度=总行进距离/总喷洒时间，计算出该植保无人机在目标农田中喷洒药剂混合水时所需的行驶的速度，即行进速度；

41、s4、通过单罐行进距离=行进速度*（药剂灌装容量/喷洒速率），计算出该植保无人机一次装载药剂混合水可行驶的距离，即单罐行进距离；

42、s5、对喷洒作业中s型路线进行掉头分析，并依据分析结果，计算出植保无人机依据s型路线进行喷洒作业时，飞行至目标农田的两侧时分别对应的首次转动角度和二次转动角度；其中，首次转动角度用于植保无人机飞向邻近的下一喷洒趟数，二次转动角度用于植保无人机对邻近的下一喷洒趟数进行喷洒作业。

43、优选的，步骤s5的方式如下：

44、随之通过首次转动角度=90°-分析角度，计算出无人机进行s型路线喷洒作业时，第一次的调头转动角度，即首次转动角度；

45、再通过二次转动角度=360°-首次转动角度或二次转动角度=180°+分析角度，计算出无人机进行s型路线喷洒作业时，第二次的调头转动角度，即二次转动角度。

46、优选的，还包括：

47、定位分析单元，用于在喷洒作业的s型路线中，以单罐行进距离为间隔距离，设定若干个节点，并将该节点作为喷洒定位节点；喷洒定位节点用于植保无人机加装药剂混合水，同时用于加装药剂混合水后的植保无人机在目标农田对应的位置继续进行喷洒作业。

48、本发明提供了智能农机远程操控系统。与现有技术相比具备以下有益效果：

49、提高喷洒效率和精度：本发明通过智能规划植保无人机的飞行路线和喷洒策略，确保了农药或肥料可以更加均匀、精确地覆盖整个目标农田。这样不仅提高了作物的保护和营养供给效率，还减少了因过量或不足喷洒导致的资源浪费。

50、减少人工劳动强度：本发明实现了农业喷洒作业的自动化和远程操控，大大减轻了农民或作业人员的体力劳动，同时也避免了他们直接接触农药的健康风险。

51、数据驱动的决策支持：本发明提供的数据展示单元和数据处理单元能够为作业人员提供详细的喷洒信息和无人机状态，帮助他们做出更为合理的作业决策，如调整行进速度、灌装次数等。

52、提升作业安全性：本发明通过精确计算飞行路线和转动角度，以及设置喷洒定位节点，系统确保植保无人机在复杂的农田环境中稳定飞行和精准喷洒，降低了作业过程中可能发生的安全事故风险。

53、环境友好：精确控制喷洒量有助于减少农药和化肥对环境的污染，符合可持续发展的农业理念。

54、适应性强：本发明设计考虑了不同形状和大小的农田，使其能够广泛应用于多种农业场景中，增强了其实用性和市场竞争力。

55、促进农业现代化：本发明的实施有助于推动传统农业向智慧农业的转变，提高农业生产的科技含量和现代化水平。

56、总体来说，本发明提供了一种高效、精确、安全且环保的农业喷洒解决方案，对于提升农业生产力和实现农业可持续发展具有重要意义。