CN106502264A - 植保无人机的作业系统 - Google Patents

Abstract

本申请实施例提供了一种植保无人机的作业系统，包括：测绘设备，用于获取作业地块的边界信息，针对所述边界信息，生成参考作业航线，将所述边界信息和参考作业航线发送至服务器；无人机控制终端，用于从服务器获取所述边界信息和参考作业航线，依据用户的选择和所述参考作业航线，生成实际飞行航线，地面站将所述实际飞行航线上传至植保无人机；植保无人机，用于采用无人机控制终端所上传的实际飞行航线执行植保作业，从而能够针对不同的地块生成与之相匹配的飞行航线，提高作业的效率，保证作业的安全性。

Description

植保无人机的作业系统

技术领域

本申请涉及无人机植保技术领域，特别是涉及一种植保无人机的作业系统。

背景技术

无人驾驶飞机，简称无人机(Unmanned Aerial Vehicle，简称UAV)，是一种利用无线电遥控设备和自备的程序控制装置操纵的不载人飞机。无人机的用途广泛，经常被应用于农业植保、城市管理、地质、气象、电力、抢险救灾、视频拍摄等行业。

随着无人机植保技术的发展，以及无人机植保具有的对作物损害小、农药利用率高等特点，越来越多的农户或农场主开始采用无人机进行植保作业，特别是利用植保无人机进行农药喷洒和化肥喷洒等等。

通常，植保无人机在进行植保作业时，通常都是按照既定的飞行航线进行作业，但是，如何获得准确的飞行航线，却并不是一件容易的事。

发明内容

鉴于上述问题，提出了本申请实施例以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的一种植保无人机的作业系统。

为了解决上述问题，本申请实施例公开了一种植保无人机的作业系统，包括：

测绘设备，用于获取作业地块的边界信息，针对所述边界信息，生成参考作业航线，将所述边界信息和参考作业航线发送至服务器；

无人机控制终端，用于从服务器获取所述边界信息和参考作业航线，依据用户的选择和所述参考作业航线，生成实际飞行航线，地面站将所述实际飞行航线上传至植保无人机；

植保无人机，用于采用无人机控制终端所上传的实际飞行航线执行植保作业。

可选地，所述测绘设备包括RTK基站、地理信息获取装置以及绘制装置；

所述RTK基站，用于向外广播定位差分信息；

所述地理信息获取装置，用于接收所述定位差分信息，获取作业地块的边界信息；

所述绘制装置，用于针对所述边界信息，生成参考作业航线，将所述边界信息和参考作业航线发送至服务器。

可选地，所述RTK基站还用于：

接收预置的固定基站发送的定位差分信息，采用所述定位差分信息进行定位。

可选地，所述RTK基站还用于：

采集当前的全球定位系统GPS坐标，采用所述GPS坐标进行定位。

可选地，所述地理信息获取装置包括边界点定位模块和边界信息生成模块；

所述边界点定位模块，用于接收所述定位差分信息，计算边界点的定位坐标；

所述边界信息生成模块，用于针对所述边界点的定位坐标，生成作业地块的边界信息。

可选地，所述绘制装置包括接收模块和参考作业航线生成模块；

所述接收模块，用于接收用户确定的作业初始边界；

所述参考作业航线生成模块，用于根据所述作业初始边界和作业地块的边界信息，生成参考作业航线。

可选地，所述无人机控制终端包括航线获取装置、用户指令接收装置以及飞行航线生成装置；

所述航线获取装置，用于从服务器获取所述边界信息和参考作业航线；

用户指令接收装置，用于接收用户在所述参考作业航线上选择的作业起始位置；

飞行航线生成装置，用于以所述作业起始位置为起点，沿预设方向连接所述参考作业航线，生成实际作业航线；连接无人机的当前位置与所述作业起始位置，生成预飞行航线；根据所述实际作业航线和预飞行航线，生成实际飞行航线。

与背景技术相比，本申请实施例包括以下优点：

本申请实施例，通过测绘设备获取作业地块的边界信息，然后针对所述边界信息，生成参考作业航线，并将所述参考作业航线发送至服务器；由无人机控制终端从服务器获取所述边界信息和参考作业航线，依据用户的选择和所述参考作业航线，生成实际飞行航线，地面站将所述实际飞行航线上传至植保无人机；然后由植保无人机按照所述实际飞行航线执行植保作业，从而能够针对不同的地块生成与之相匹配的飞行航线，进而在采用所述实际飞行航线，执行植保作业时，能够提高作业的效率，保证作业的安全性。

附图说明

图1是本申请的一种植保无人机的作业系统实施例的结构框图；

图2是本申请的一种植保无人机的作业方法实施例的步骤流程图；

图3是本申请的一种作业地块的示意图；

图4是本申请的一种实际飞行航线的示意图；

具体实施方式

为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本申请作进一步详细的说明。

参照图1，示出了本申请的一种植保无人机的作业系统实施例的结构框图，具体可以包括如下部分：

测绘设备，可以用于获取作业地块的边界信息，针对所述边界信息，生成参考作业航线，将所述边界信息和参考作业航线发送至服务器；

无人机控制终端，可以用于从服务器获取所述边界信息和参考作业航线，依据用户的选择和所述参考作业航线，生成实际飞行航线，地面站将所述实际飞行航线上传至植保无人机；

植保无人机，可以用于采用无人机控制终端所上传的实际飞行航线执行植保作业。

在本申请实施例中，所述测绘设备具体可以包括RTK基站、地理信息获取装置以及绘制装置。

通常，在获取作业地块的边界信息前，首先需要配置RTK基站。RTK(Real-timekinematic)是一种载波相位差分技术，是实时处理两个测量站载波相位观测量的差分方法，通过将基准站采集的载波相位发给用户接收机，进行求差解算坐标。RTK是一种新的常用的GPS测量方法，以前的静态、快速静态、动态测量都需要事后进行解算才能获得厘米级的精度，而RTK是能够在野外实时得到厘米级定位精度的测量方法，它采用了载波相位动态实时差分方法，广泛应用于工程放样、地形测图等领域，极大地提高了外业作业效率。

在具体实现中，作业人员可以首先将预设的配置信息发送给该RTK基站，该RTK基站在接收到上述配置信息后，可以自行完成配置。

在本申请实施例中，RTK基站在完成配置后，还需要可以对当前的位置进行定位。

作为本申请的一种示例，RTK基站可以通过如下方式进行定位：

接收预置的固定基站发送的定位差分信息，采用所述定位差分信息进行定位。

通常，固定基站可以用于精准地定位地理位置上的某一坐标点，通过分析某一位置与该固定基站之间的相对位置，从而能够准确地获得该位置的坐标点，采用固定基站方式所确定的位置信息通常能够达到厘米级，具有较高的精度。

在具体实现中，固定基站可以通过广播或CORS(Continuously OperatingReference Stations，连续运行参考站)网络向外发送差分RTCM(Radio TechnicalCommission for Maritime services，国际海运事业无线电技术委员会)信号，在该固定基站覆盖范围内的RTK基站可以接收到上述RTCM信号，然后采用该RTCM信号，计算出当前的定位坐标。

作为本申请的另一种示例，RTK基站还可以通过如下方式进行定位：

采集当前的全球定位系统GPS坐标，采用所述GPS坐标进行定位。

当所架设的RTK基站并不在某个固定基站的覆盖范围内时，可以通过RTK基站的全球定位系统GPS获取当前的定位坐标。

需要说明的是，采用GPS获得的定位坐标的精度较低，如果采用此种方法进行定位，通常需要在指定的时间内完成植保作业，以避免由于时间过长，而对定位数据造成的影响。

当然，本领域技术人员还可以选择其他方式生成RTK基站的定位坐标，例如，通过固定标识物(例如架设的桩体)的坐标等等，本申请实施例对此不作限定。

当完成RTK基站的架设和配置后，所述RTK基站便可以向外广播定位差分信息RTCM。

在本申请实施例中，所述地理信息获取装置可以用于接收所述定位差分信息，获取作业地块的边界信息。进一步地，所述地理信息获取装置可以包括边界点定位模块和边界信息生成模块。所述边界点定位模块可以用于接收所述定位差分信息，计算边界点的定位坐标；所述边界信息生成模块可以用于针对所述边界点的定位坐标，生成作业地块的边界信息。

在具体实现中，当作业人员沿着作业地块的边界进行打点时，边界点定位模块可以实时接收到RTK基站广播的定位差分信息，当作业人员需要在某个边界点进行打点时，可以采用所述定位差分信息，计算该边界点的定位坐标。当作业人员完成整个作业地块的打点后，边界信息生成模块可以针对已经打点的边界点的定位坐标，生成该作业地块的边界信息。

在本申请实施例中，当获取到作业地块的边界信息后，测绘装置便可以根据所述边界信息，生成参考作业航线。

在本申请实施例中，测绘装置可以进一步包括接收模块和参考作业航线生成模块，所述接收模块可以用于接收用户确定的作业初始边界，所述参考作业航线生成模块可以用于根据所述作业初始边界和作业地块的边界信息，生成参考作业航线。

在具体实现中，可以连接作业地块的边界上的多个已打点的边界点，获得一个封闭的作业区域，然后根据无人机在飞行过程中的作业范围的大小，在该作业区域内生成无人机的多条飞行参考路径，并以该飞行参考路径作为参考作业航线。通常，无人机的参考作业航线可以是与作业地块的某一条边界平行的一组平行线。

然后，测绘设备可以将边界信息和参考作业航线发送至服务器，供无人机控制终端下载使用。

在本申请实施例中，无人机控制终端可以从服务获取所述边界信息和参考作业航线，并依据用户的选择，生成实际飞行航线。

在本申请实施例中，所述无人机控制终端可以包括航线获取装置、用户指令接收装置以及飞行航线生成装置；所述航线获取装置可以用于从服务器获取所述边界信息和参考作业航线；所述用户指令接收装置可以用于接收用户在所述参考作业航线上选择的作业起始位置；所述飞行航线生成装置可以用于以所述作业起始位置为起点，沿预设方向连接所述参考作业航线，生成实际作业航线；连接无人机的当前位置与所述作业起始位置，生成预飞行航线；根据所述实际作业航线和预飞行航线，生成实际飞行航线。

然后，可以将所述实际飞行航线上传至植保无人机，由所述植保无人机按照所上传的实际飞行航线执行植保作业。

在本申请实施例中，通过测绘设备获取作业地块的边界信息，然后针对所述边界信息，生成参考作业航线，并将所述参考作业航线发送至服务器；由无人机控制终端从服务器获取所述边界信息和参考作业航线，依据用户的选择和所述参考作业航线，生成实际飞行航线，地面站将所述实际飞行航线上传至植保无人机；然后由植保无人机按照所述实际飞行航线执行植保作业，从而能够针对不同的地块生成与之相匹配的飞行航线，进而在采用所述实际飞行航线，执行植保作业时，能够提高作业的效率，保证作业的安全性。

为了便于理解，下面以一个完整的示例，对本申请的植保无人机的作业系统的作业过程作一介绍。

参照图2，示出了本申请的一种植保无人机的作业方法实施例的步骤流程图，具体可以包括如下步骤：

步骤201，将预设的配置信息发送至RTK基站，所述RTK基站用于依据所述配置信息进行配置；

通常，在使用无人机进行植保作业前，需要先架设一RTK基站，并对该RTK基站进行配置。

在本申请实施例中，可以包括有多个作业APP，分别用于操作无人机执行在植保作业中各个阶段的具体过程。例如，基站设置APP，测绘APP和植保作业APP，其中，基站设置APP可以用于在开始执行作业前架设RTK基站阶段的各种过程中，测绘APP可以用于对作业地块的测绘过程，而植保作业APP则可以用于按照飞行航线，指示无人机执行具体的植保作业。

在本申请实施例中，在开始架设RTK基站时，可以首先将RTK基站放置在作业地块附近的某一位置，然后通过将基站设置APP与该RTK基站进行连接，从而由基站设置APP将预设的配置信息发送给移动基站，RTK基站在接收到上述配置信息后，可以自行完成配置。

RTK基站在进行配置的过程中，还可以将自身的定位坐标发送给基站设置APP，以使该基站设置APP能够准确地获知RTK基站的具体位置。

通常，RTK基站可以通过接收固定基站广播的或者CORS网络发送的RTCM信号，再根据自身的GPS定位坐标，计算出高精度定位坐标，并将该高精度定位坐标发给基站设置APP作为参考坐标，该参考坐标具有较高的精度，其精度通常能够达到厘米级。

当然，RTK基站也可以仅将接收到的GPS单点定位坐标发送发给基站设置APP作为参考坐标，或者通过将RTK基站架设在具有已知的位置信息的固定标识物(例如架设的桩体)上，以该固定标识物的坐标作为参考坐标，本申请实施例对此不作限定。

RTK基站在完成配置后，可以通过用户选定的广播频道向外广播定位差分信息RTCM。

步骤202，接收所述定位差分信息，计算边界点的定位坐标；

在本申请实施例中，作业人员可以手持测绘仪沿着作业地块的边界进行打点，并将记录的每个特征点的定位坐标发送给测绘APP。

在本申请的实施例中，作业人员可以将测绘仪的频道调到与RTK基站同样的频道上，从而使该测绘仪能够接收到RTK基站发送的RTCM信号，然后，测绘仪可以采用该RTCM信号，对多个特征点的位置信息进行计算，输出精准的定位坐标。

在具体实现中，作业人员可以在将测绘APP与测绘仪进行通信连接后，手持该测绘仪沿着作业地块的边界进行打点，以获得边界上多个特征点的定位坐标。具体地，作业人员可以按照每隔一定距离的方式进行打点，并通过按下测绘仪上的记录按键，获得相应特征点的定位坐标，并将该定位坐标发送给测绘APP。

步骤203，针对所述边界点的定位坐标，生成作业地块的边界信息；

在测绘完成后，测绘APP可以根据接收到的多个特征点的定位坐标，生成该作业地块的边界信息。如图3所示，是本申请的一种作业地块的示意图，其中，该作业地块由边界AB、BC、CD、DA所围成。

步骤204，接收用户确定的作业初始边界；

在具体实现中，作业初始边界可以由作业人员具体选定，例如对于图3中的作业地块，可以认为该地块由四条边界组成，作业人员可以根据实际需要具体选定其中任意一条作为作业初始边界。

步骤205，根据所述作业初始边界和作业地块的边界信息，生成参考作业航线；

例如，对于图3中的作业地块，当用户选定边界AB作为作业初始边界后，测绘APP可以根据该作业初始边界，生成多条与之平行的参考作业航线，即参考作业航线EF、GH、IJ、KL和MN。

然后，可以将参考作业航线发送至服务器。

步骤206，从服务器获取所述边界信息和参考作业航线，依据用户的选择和所述参考作业航线，生成实际飞行航线；

当测绘APP生成作业地块的参考作业航线并发送至服务器后，无人机控制终端可以从所述服务器获取到该参考作业航线，并可以根据无人机的电池电量和药量等约束条件，在选择相关的设置参数后，即可生成实际飞行航线。

在本申请的一种优选实施例中，所述从服务器获取所述边界信息和参考作业航线，依据用户的选择和所述参考作业航线，生成实际飞行航线的步骤具体可以包括如下子步骤：

S11，从服务器获取所述边界信息和参考作业航线；

S12，接收用户在所述参考作业航线上选择的作业起始位置；

如图4所示，是本申请的一种实际飞行航线的示意图。在具体实现中，当生成多条参考作业航线后，作业人员可以选定任意一条参考作业航线中的某个位置作为作业起始位置，所述作业起始位置即是无人机实际执行植保作业的开始位置。通常，可以选定参考作业航线中最外侧中的某一条作业航线作为作业起始航线，然后选定该作业起始航线的一个端点作为作业起始位置。例如，在图4中，可以选定点E为作业起始位置。

S13，以所述作业起始位置为起点，沿预设方向连接所述一条或多条参考作业航线，生成实际作业航线；

在具体实现中，当作业人员选定作业起始位置后，可以从该作业起始位置开始，沿预设方向将多条参考作业航线连接起来，形成实际作业航线。例如，在图4中，可以从点E开始，沿航线EF方向，依次连接FG、HI、JK和LM，形成一条实际作业航线。

S14，连接无人机的当前位置与所述作业起始位置，生成预飞行航线；

在本申请实施例中，所述无人机的当前位置可以认为是无人机实际起飞的位置，无人机可以由该当前位置飞行值作业起始位置，然后开始执行植保作业。

在具体实现中，可以直接将无人机的当前位置与作业起始位置进行连接，以该连接线作为预飞行航线，所述预飞行航线即是无人机实际飞行，但并不进行植保作业的一段航线。

例如，以图4中作业地块为例，若点O为无人机的当前位置，可以将点O与作业起始位置处的点A连接，形成一条预飞行航线OA。

S15，根据所述实际作业航线和预飞行航线，生成实际飞行航线。

需要说明的是，实际飞行航线还包括返航航线，即在作业结束后，由结束处的位置飞行至无人机出发处的位置的航线，在图4中，植保作业结束于点N，因此，点N与点O之间的连线NO即为返航航线。

在具体实现中，可以将包括实际作业航线和预飞行航线的全部航线，作为无人机的实际飞行航线。如图4中所示的实际飞行航线即为从点O出发，飞行至点A，从点A处开始执行植保作业，并于点N处结束植保作业，并从点N返航至点O的一条完整的飞行航线。

步骤207，采用无人机控制终端所上传的实际飞行航线执行植保作业。

当生成实际飞行航线后，可以将该实际飞行航线发送至无人机，由所述无人机按照所述实际飞行航线执行植保作业。

需要说明的是，对于方法实施例，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本申请实施例并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本申请实施例，某些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的动作并不一定是本申请实施例所必须的。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。

本领域内的技术人员应明白，本申请实施例的实施例可提供为方法、装置、或计算机程序产品。因此，本申请实施例可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请实施例可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本申请实施例是参照根据本申请实施例的方法、终端设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理终端设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理终端设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理终端设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理终端设备上，使得在计算机或其他可编程终端设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程终端设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

尽管已描述了本申请实施例的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请实施例范围的所有变更和修改。

最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者终端设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者终端设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者终端设备中还存在另外的相同要素。

以上对本申请所提供的一种植保无人机的作业系统，进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。

Claims (7)

1.一种植保无人机的作业系统，其特征在于，包括：

测绘设备，用于获取作业地块的边界信息，针对所述边界信息，生成参考作业航线，将所述边界信息和参考作业航线发送至服务器；

无人机控制终端，用于从服务器获取所述边界信息和参考作业航线，依据用户的选择和所述参考作业航线，生成实际飞行航线，地面站将所述实际飞行航线上传至植保无人机；

植保无人机，用于采用无人机控制终端所上传的实际飞行航线执行植保作业。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述测绘设备包括RTK基站、地理信息获取装置以及绘制装置；

所述RTK基站，用于向外广播定位差分信息；

所述地理信息获取装置，用于接收所述定位差分信息，获取作业地块的边界信息；

所述绘制装置，用于针对所述边界信息，生成参考作业航线，将所述边界信息和参考作业航线发送至服务器。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述RTK基站还用于：

接收预置的固定基站发送的定位差分信息，采用所述定位差分信息进行定位。

4.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述RTK基站还用于：

采集当前的全球定位系统GPS坐标，采用所述GPS坐标进行定位。

5.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述地理信息获取装置包括边界点定位模块和边界信息生成模块；

所述边界点定位模块，用于接收所述定位差分信息，计算边界点的定位坐标；

所述边界信息生成模块，用于针对所述边界点的定位坐标，生成作业地块的边界信息。

6.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述绘制装置包括接收模块和参考作业航线生成模块；

所述接收模块，用于接收用户确定的作业初始边界；

所述参考作业航线生成模块，用于根据所述作业初始边界和作业地块的边界信息，生成参考作业航线。

7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述无人机控制终端包括航线获取装置、用户指令接收装置以及飞行航线生成装置；

所述航线获取装置，用于从服务器获取所述边界信息和参考作业航线；

所述用户指令接收装置，用于接收用户在所述参考作业航线上选择的作业起始位置；

所述飞行航线生成装置，用于以所述作业起始位置为起点，沿预设方向连接所述参考作业航线，生成实际作业航线；连接无人机的当前位置与所述作业起始位置，生成预飞行航线；根据所述实际作业航线和预飞行航线，生成实际飞行航线。