植保無人機的作業系統的製作方法

2023-09-22 07:30:30

本申請涉及無人機植保技術領域，特別是涉及一種植保無人機的作業系統。

背景技術：

無人駕駛飛機，簡稱無人機(Unmanned Aerial Vehicle，簡稱UAV)，是一種利用無線電遙控設備和自備的程序控制裝置操縱的不載人飛機。無人機的用途廣泛，經常被應用於農業植保、城市管理、地質、氣象、電力、搶險救災、視頻拍攝等行業。

隨著無人機植保技術的發展，以及無人機植保具有的對作物損害小、農藥利用率高等特點，越來越多的農戶或農場主開始採用無人機進行植保作業，特別是利用植保無人機進行農藥噴灑和化肥噴灑等等。

通常，植保無人機在進行植保作業時，通常都是按照既定的飛行航線進行作業，但是，如何獲得準確的飛行航線，卻並不是一件容易的事。

技術實現要素：

鑑於上述問題，提出了本申請實施例以便提供一種克服上述問題或者至少部分地解決上述問題的一種植保無人機的作業系統。

為了解決上述問題，本申請實施例公開了一種植保無人機的作業系統，包括：

測繪設備，用於獲取作業地塊的邊界信息，針對所述邊界信息，生成參考作業航線，將所述邊界信息和參考作業航線發送至伺服器；

無人機控制終端，用於從伺服器獲取所述邊界信息和參考作業航線，依據用戶的選擇和所述參考作業航線，生成實際飛行航線，地面站將所述實際飛行航線上傳至植保無人機；

植保無人機，用於採用無人機控制終端所上傳的實際飛行航線執行植保作業。

可選地，所述測繪設備包括RTK基站、地理信息獲取裝置以及繪製裝置；

所述RTK基站，用於向外廣播定位差分信息；

所述地理信息獲取裝置，用於接收所述定位差分信息，獲取作業地塊的邊界信息；

所述繪製裝置，用於針對所述邊界信息，生成參考作業航線，將所述邊界信息和參考作業航線發送至伺服器。

可選地，所述RTK基站還用於：

接收預置的固定基站發送的定位差分信息，採用所述定位差分信息進行定位。

可選地，所述RTK基站還用於：

採集當前的全球定位系統GPS坐標，採用所述GPS坐標進行定位。

可選地，所述地理信息獲取裝置包括邊界點定位模塊和邊界信息生成模塊；

所述邊界點定位模塊，用於接收所述定位差分信息，計算邊界點的定位坐標；

所述邊界信息生成模塊，用於針對所述邊界點的定位坐標，生成作業地塊的邊界信息。

可選地，所述繪製裝置包括接收模塊和參考作業航線生成模塊；

所述接收模塊，用於接收用戶確定的作業初始邊界；

所述參考作業航線生成模塊，用於根據所述作業初始邊界和作業地塊的邊界信息，生成參考作業航線。

可選地，所述無人機控制終端包括航線獲取裝置、用戶指令接收裝置以及飛行航線生成裝置；

所述航線獲取裝置，用於從伺服器獲取所述邊界信息和參考作業航線；

用戶指令接收裝置，用於接收用戶在所述參考作業航線上選擇的作業起始位置；

飛行航線生成裝置，用於以所述作業起始位置為起點，沿預設方向連接所述參考作業航線，生成實際作業航線；連接無人機的當前位置與所述作業起始位置，生成預飛行航線；根據所述實際作業航線和預飛行航線，生成實際飛行航線。

與背景技術相比，本申請實施例包括以下優點：

本申請實施例，通過測繪設備獲取作業地塊的邊界信息，然後針對所述邊界信息，生成參考作業航線，並將所述參考作業航線發送至伺服器；由無人機控制終端從伺服器獲取所述邊界信息和參考作業航線，依據用戶的選擇和所述參考作業航線，生成實際飛行航線，地面站將所述實際飛行航線上傳至植保無人機；然後由植保無人機按照所述實際飛行航線執行植保作業，從而能夠針對不同的地塊生成與之相匹配的飛行航線，進而在採用所述實際飛行航線，執行植保作業時，能夠提高作業的效率，保證作業的安全性。

附圖說明

圖1是本申請的一種植保無人機的作業系統實施例的結構框圖；

圖2是本申請的一種植保無人機的作業方法實施例的步驟流程圖；

圖3是本申請的一種作業地塊的示意圖；

圖4是本申請的一種實際飛行航線的示意圖；

具體實施方式

為使本申請的上述目的、特徵和優點能夠更加明顯易懂，下面結合附圖和具體實施方式對本申請作進一步詳細的說明。

參照圖1，示出了本申請的一種植保無人機的作業系統實施例的結構框圖，具體可以包括如下部分：

測繪設備，可以用於獲取作業地塊的邊界信息，針對所述邊界信息，生成參考作業航線，將所述邊界信息和參考作業航線發送至伺服器；

無人機控制終端，可以用於從伺服器獲取所述邊界信息和參考作業航線，依據用戶的選擇和所述參考作業航線，生成實際飛行航線，地面站將所述實際飛行航線上傳至植保無人機；

植保無人機，可以用於採用無人機控制終端所上傳的實際飛行航線執行植保作業。

在本申請實施例中，所述測繪設備具體可以包括RTK基站、地理信息獲取裝置以及繪製裝置。

通常，在獲取作業地塊的邊界信息前，首先需要配置RTK基站。RTK(Real-time kinematic)是一種載波相位差分技術，是實時處理兩個測量站載波相位觀測量的差分方法，通過將基準站採集的載波相位發給用戶接收機，進行求差解算坐標。RTK是一種新的常用的GPS測量方法，以前的靜態、快速靜態、動態測量都需要事後進行解算才能獲得釐米級的精度，而RTK是能夠在野外實時得到釐米級定位精度的測量方法，它採用了載波相位動態實時差分方法，廣泛應用於工程放樣、地形測圖等領域，極大地提高了外業作業效率。

在具體實現中，作業人員可以首先將預設的配置信息發送給該RTK基站，該RTK基站在接收到上述配置信息後，可以自行完成配置。

在本申請實施例中，RTK基站在完成配置後，還需要可以對當前的位置進行定位。

作為本申請的一種示例，RTK基站可以通過如下方式進行定位：

接收預置的固定基站發送的定位差分信息，採用所述定位差分信息進行定位。

通常，固定基站可以用於精準地定位地理位置上的某一坐標點，通過分析某一位置與該固定基站之間的相對位置，從而能夠準確地獲得該位置的坐標點，採用固定基站方式所確定的位置信息通常能夠達到釐米級，具有較高的精度。

在具體實現中，固定基站可以通過廣播或CORS(Continuously Operating Reference Stations，連續運行參考站)網絡向外發送差分RTCM(Radio Technical Commission for Maritime services，國際海運事業無線電技術委員會)信號，在該固定基站覆蓋範圍內的RTK基站可以接收到上述RTCM信號，然後採用該RTCM信號，計算出當前的定位坐標。

作為本申請的另一種示例，RTK基站還可以通過如下方式進行定位：

採集當前的全球定位系統GPS坐標，採用所述GPS坐標進行定位。

當所架設的RTK基站並不在某個固定基站的覆蓋範圍內時，可以通過RTK基站的全球定位系統GPS獲取當前的定位坐標。

需要說明的是，採用GPS獲得的定位坐標的精度較低，如果採用此種方法進行定位，通常需要在指定的時間內完成植保作業，以避免由於時間過長，而對定位數據造成的影響。

當然，本領域技術人員還可以選擇其他方式生成RTK基站的定位坐標，例如，通過固定標識物(例如架設的樁體)的坐標等等，本申請實施例對此不作限定。

當完成RTK基站的架設和配置後，所述RTK基站便可以向外廣播定位差分信息RTCM。

在本申請實施例中，所述地理信息獲取裝置可以用於接收所述定位差分信息，獲取作業地塊的邊界信息。進一步地，所述地理信息獲取裝置可以包括邊界點定位模塊和邊界信息生成模塊。所述邊界點定位模塊可以用於接收所述定位差分信息，計算邊界點的定位坐標；所述邊界信息生成模塊可以用於針對所述邊界點的定位坐標，生成作業地塊的邊界信息。

在具體實現中，當作業人員沿著作業地塊的邊界進行打點時，邊界點定位模塊可以實時接收到RTK基站廣播的定位差分信息，當作業人員需要在某個邊界點進行打點時，可以採用所述定位差分信息，計算該邊界點的定位坐標。當作業人員完成整個作業地塊的打點後，邊界信息生成模塊可以針對已經打點的邊界點的定位坐標，生成該作業地塊的邊界信息。

在本申請實施例中，當獲取到作業地塊的邊界信息後，測繪裝置便可以根據所述邊界信息，生成參考作業航線。

在本申請實施例中，測繪裝置可以進一步包括接收模塊和參考作業航線生成模塊，所述接收模塊可以用於接收用戶確定的作業初始邊界，所述參考作業航線生成模塊可以用於根據所述作業初始邊界和作業地塊的邊界信息，生成參考作業航線。

在具體實現中，可以連接作業地塊的邊界上的多個已打點的邊界點，獲得一個封閉的作業區域，然後根據無人機在飛行過程中的作業範圍的大小，在該作業區域內生成無人機的多條飛行參考路徑，並以該飛行參考路徑作為參考作業航線。通常，無人機的參考作業航線可以是與作業地塊的某一條邊界平行的一組平行線。

然後，測繪設備可以將邊界信息和參考作業航線發送至伺服器，供無人機控制終端下載使用。

在本申請實施例中，無人機控制終端可以從服務獲取所述邊界信息和參考作業航線，並依據用戶的選擇，生成實際飛行航線。

在本申請實施例中，所述無人機控制終端可以包括航線獲取裝置、用戶指令接收裝置以及飛行航線生成裝置；所述航線獲取裝置可以用於從伺服器獲取所述邊界信息和參考作業航線；所述用戶指令接收裝置可以用於接收用戶在所述參考作業航線上選擇的作業起始位置；所述飛行航線生成裝置可以用於以所述作業起始位置為起點，沿預設方向連接所述參考作業航線，生成實際作業航線；連接無人機的當前位置與所述作業起始位置，生成預飛行航線；根據所述實際作業航線和預飛行航線，生成實際飛行航線。

然後，可以將所述實際飛行航線上傳至植保無人機，由所述植保無人機按照所上傳的實際飛行航線執行植保作業。

在本申請實施例中，通過測繪設備獲取作業地塊的邊界信息，然後針對所述邊界信息，生成參考作業航線，並將所述參考作業航線發送至伺服器；由無人機控制終端從伺服器獲取所述邊界信息和參考作業航線，依據用戶的選擇和所述參考作業航線，生成實際飛行航線，地面站將所述實際飛行航線上傳至植保無人機；然後由植保無人機按照所述實際飛行航線執行植保作業，從而能夠針對不同的地塊生成與之相匹配的飛行航線，進而在採用所述實際飛行航線，執行植保作業時，能夠提高作業的效率，保證作業的安全性。

為了便於理解，下面以一個完整的示例，對本申請的植保無人機的作業系統的作業過程作一介紹。

參照圖2，示出了本申請的一種植保無人機的作業方法實施例的步驟流程圖，具體可以包括如下步驟：

步驟201，將預設的配置信息發送至RTK基站，所述RTK基站用於依據所述配置信息進行配置；

通常，在使用無人機進行植保作業前，需要先架設一RTK基站，並對該RTK基站進行配置。

在本申請實施例中，可以包括有多個作業APP，分別用於操作無人機執行在植保作業中各個階段的具體過程。例如，基站設置APP，測繪APP和植保作業APP，其中，基站設置APP可以用於在開始執行作業前架設RTK基站階段的各種過程中，測繪APP可以用於對作業地塊的測繪過程，而植保作業APP則可以用於按照飛行航線，指示無人機執行具體的植保作業。

在本申請實施例中，在開始架設RTK基站時，可以首先將RTK基站放置在作業地塊附近的某一位置，然後通過將基站設置APP與該RTK基站進行連接，從而由基站設置APP將預設的配置信息發送給移動基站，RTK基站在接收到上述配置信息後，可以自行完成配置。

RTK基站在進行配置的過程中，還可以將自身的定位坐標發送給基站設置APP，以使該基站設置APP能夠準確地獲知RTK基站的具體位置。

通常，RTK基站可以通過接收固定基站廣播的或者CORS網絡發送的RTCM信號，再根據自身的GPS定位坐標，計算出高精度定位坐標，並將該高精度定位坐標發給基站設置APP作為參考坐標，該參考坐標具有較高的精度，其精度通常能夠達到釐米級。

當然，RTK基站也可以僅將接收到的GPS單點定位坐標發送發給基站設置APP作為參考坐標，或者通過將RTK基站架設在具有已知的位置信息的固定標識物(例如架設的樁體)上，以該固定標識物的坐標作為參考坐標，本申請實施例對此不作限定。

RTK基站在完成配置後，可以通過用戶選定的廣播頻道向外廣播定位差分信息RTCM。

步驟202，接收所述定位差分信息，計算邊界點的定位坐標；

在本申請實施例中，作業人員可以手持測繪儀沿著作業地塊的邊界進行打點，並將記錄的每個特徵點的定位坐標發送給測繪APP。

在本申請的實施例中，作業人員可以將測繪儀的頻道調到與RTK基站同樣的頻道上，從而使該測繪儀能夠接收到RTK基站發送的RTCM信號，然後，測繪儀可以採用該RTCM信號，對多個特徵點的位置信息進行計算，輸出精準的定位坐標。

在具體實現中，作業人員可以在將測繪APP與測繪儀進行通信連接後，手持該測繪儀沿著作業地塊的邊界進行打點，以獲得邊界上多個特徵點的定位坐標。具體地，作業人員可以按照每隔一定距離的方式進行打點，並通過按下測繪儀上的記錄按鍵，獲得相應特徵點的定位坐標，並將該定位坐標發送給測繪APP。

步驟203，針對所述邊界點的定位坐標，生成作業地塊的邊界信息；

在測繪完成後，測繪APP可以根據接收到的多個特徵點的定位坐標，生成該作業地塊的邊界信息。如圖3所示，是本申請的一種作業地塊的示意圖，其中，該作業地塊由邊界AB、BC、CD、DA所圍成。

步驟204，接收用戶確定的作業初始邊界；

在具體實現中，作業初始邊界可以由作業人員具體選定，例如對於圖3中的作業地塊，可以認為該地塊由四條邊界組成，作業人員可以根據實際需要具體選定其中任意一條作為作業初始邊界。

步驟205，根據所述作業初始邊界和作業地塊的邊界信息，生成參考作業航線；

例如，對於圖3中的作業地塊，當用戶選定邊界AB作為作業初始邊界後，測繪APP可以根據該作業初始邊界，生成多條與之平行的參考作業航線，即參考作業航線EF、GH、IJ、KL和MN。

然後，可以將參考作業航線發送至伺服器。

步驟206，從伺服器獲取所述邊界信息和參考作業航線，依據用戶的選擇和所述參考作業航線，生成實際飛行航線；

當測繪APP生成作業地塊的參考作業航線並發送至伺服器後，無人機控制終端可以從所述伺服器獲取到該參考作業航線，並可以根據無人機的電池電量和藥量等約束條件，在選擇相關的設置參數後，即可生成實際飛行航線。

在本申請的一種優選實施例中，所述從伺服器獲取所述邊界信息和參考作業航線，依據用戶的選擇和所述參考作業航線，生成實際飛行航線的步驟具體可以包括如下子步驟：

S11，從伺服器獲取所述邊界信息和參考作業航線；

S12，接收用戶在所述參考作業航線上選擇的作業起始位置；

如圖4所示，是本申請的一種實際飛行航線的示意圖。在具體實現中，當生成多條參考作業航線後，作業人員可以選定任意一條參考作業航線中的某個位置作為作業起始位置，所述作業起始位置即是無人機實際執行植保作業的開始位置。通常，可以選定參考作業航線中最外側中的某一條作業航線作為作業起始航線，然後選定該作業起始航線的一個端點作為作業起始位置。例如，在圖4中，可以選定點E為作業起始位置。

S13，以所述作業起始位置為起點，沿預設方向連接所述一條或多條參考作業航線，生成實際作業航線；

在具體實現中，當作業人員選定作業起始位置後，可以從該作業起始位置開始，沿預設方向將多條參考作業航線連接起來，形成實際作業航線。例如，在圖4中，可以從點E開始，沿航線EF方向，依次連接FG、HI、JK和LM，形成一條實際作業航線。

S14，連接無人機的當前位置與所述作業起始位置，生成預飛行航線；

在本申請實施例中，所述無人機的當前位置可以認為是無人機實際起飛的位置，無人機可以由該當前位置飛行值作業起始位置，然後開始執行植保作業。

在具體實現中，可以直接將無人機的當前位置與作業起始位置進行連接，以該連接線作為預飛行航線，所述預飛行航線即是無人機實際飛行，但並不進行植保作業的一段航線。

例如，以圖4中作業地塊為例，若點O為無人機的當前位置，可以將點O與作業起始位置處的點A連接，形成一條預飛行航線OA。

S15，根據所述實際作業航線和預飛行航線，生成實際飛行航線。

需要說明的是，實際飛行航線還包括返航航線，即在作業結束後，由結束處的位置飛行至無人機出發處的位置的航線，在圖4中，植保作業結束於點N，因此，點N與點O之間的連線NO即為返航航線。

在具體實現中，可以將包括實際作業航線和預飛行航線的全部航線，作為無人機的實際飛行航線。如圖4中所示的實際飛行航線即為從點O出發，飛行至點A，從點A處開始執行植保作業，並於點N處結束植保作業，並從點N返航至點O的一條完整的飛行航線。

步驟207，採用無人機控制終端所上傳的實際飛行航線執行植保作業。

當生成實際飛行航線後，可以將該實際飛行航線發送至無人機，由所述無人機按照所述實際飛行航線執行植保作業。

需要說明的是，對於方法實施例，為了簡單描述，故將其都表述為一系列的動作組合，但是本領域技術人員應該知悉，本申請實施例並不受所描述的動作順序的限制，因為依據本申請實施例，某些步驟可以採用其他順序或者同時進行。其次，本領域技術人員也應該知悉，說明書中所描述的實施例均屬於優選實施例，所涉及的動作並不一定是本申請實施例所必須的。

本說明書中的各個實施例均採用遞進的方式描述，每個實施例重點說明的都是與其他實施例的不同之處，各個實施例之間相同相似的部分互相參見即可。

本領域內的技術人員應明白，本申請實施例的實施例可提供為方法、裝置、或電腦程式產品。因此，本申請實施例可採用完全硬體實施例、完全軟體實施例、或結合軟體和硬體方面的實施例的形式。而且，本申請實施例可採用在一個或多個其中包含有計算機可用程序代碼的計算機可用存儲介質(包括但不限於磁碟存儲器、CD-ROM、光學存儲器等)上實施的電腦程式產品的形式。

本申請實施例是參照根據本申請實施例的方法、終端設備(系統)、和電腦程式產品的流程圖和/或方框圖來描述的。應理解可由電腦程式指令實現流程圖和/或方框圖中的每一流程和/或方框、以及流程圖和/或方框圖中的流程和/或方框的結合。可提供這些電腦程式指令到通用計算機、專用計算機、嵌入式處理機或其他可編程數據處理終端設備的處理器以產生一個機器，使得通過計算機或其他可編程數據處理終端設備的處理器執行的指令產生用於實現在流程圖一個流程或多個流程和/或方框圖一個方框或多個方框中指定的功能的裝置。

這些電腦程式指令也可存儲在能引導計算機或其他可編程數據處理終端設備以特定方式工作的計算機可讀存儲器中，使得存儲在該計算機可讀存儲器中的指令產生包括指令裝置的製造品，該指令裝置實現在流程圖一個流程或多個流程和/或方框圖一個方框或多個方框中指定的功能。

這些電腦程式指令也可裝載到計算機或其他可編程數據處理終端設備上，使得在計算機或其他可編程終端設備上執行一系列操作步驟以產生計算機實現的處理，從而在計算機或其他可編程終端設備上執行的指令提供用於實現在流程圖一個流程或多個流程和/或方框圖一個方框或多個方框中指定的功能的步驟。

儘管已描述了本申請實施例的優選實施例，但本領域內的技術人員一旦得知了基本創造性概念，則可對這些實施例做出另外的變更和修改。所以，所附權利要求意欲解釋為包括優選實施例以及落入本申請實施例範圍的所有變更和修改。

最後，還需要說明的是，在本文中，諸如第一和第二等之類的關係術語僅僅用來將一個實體或者操作與另一個實體或操作區分開來，而不一定要求或者暗示這些實體或操作之間存在任何這種實際的關係或者順序。而且，術語「包括」、「包含」或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過程、方法、物品或者終端設備不僅包括那些要素，而且還包括沒有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過程、方法、物品或者終端設備所固有的要素。在沒有更多限制的情況下，由語句「包括一個……」限定的要素，並不排除在包括所述要素的過程、方法、物品或者終端設備中還存在另外的相同要素。

以上對本申請所提供的一種植保無人機的作業系統，進行了詳細介紹，本文中應用了具體個例對本申請的原理及實施方式進行了闡述，以上實施例的說明只是用於幫助理解本申請的方法及其核心思想；同時，對於本領域的一般技術人員，依據本申請的思想，在具體實施方式及應用範圍上均會有改變之處，綜上所述，本說明書內容不應理解為對本申請的限制。