本發(fā)明屬于農(nóng)業(yè)植保機械自動化技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及到一種利用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)對無人機農(nóng)田作物精準施藥的方法。

背景技術(shù)：

近年來，我國無人機在農(nóng)業(yè)植保領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣泛，隨著技術(shù)的成熟，無人機在農(nóng)作物噴藥方面正在逐步獲得更大的發(fā)展空間，被越來越多的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)者所認可，也使得我國農(nóng)業(yè)植保機械化作業(yè)程度進一步提高。盡管無人機在植保機械化作業(yè)方面占有很大優(yōu)勢，但其在發(fā)展過程中仍需要不斷改進。

對作物施藥的均勻程度是檢驗無人機飛防作業(yè)的一個重要指標。精準施藥一方面節(jié)省大量農(nóng)藥，減少農(nóng)藥過量對作物的傷害，另一方面，能夠大大降低農(nóng)藥對環(huán)境造成的破壞程度。對作物的精準施藥是精準農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的重要環(huán)節(jié)之一。

目前，盡管我國有一些地區(qū)已經(jīng)開始使用無人機對作物進行施藥，但噴灑過程的精確度并未受到有效控制，受外界一些因素干擾較大，無人機的自動調(diào)整能力較差，噴灑的精準性仍有待提高。因此現(xiàn)有技術(shù)當中亟需要一種新型的技術(shù)方案來解決這一問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是：

提供一種無人機自適應(yīng)精準施藥的方法，提高了精準施藥作業(yè)中植保無人機的自主飛行能力，解決了植保無人機由于客觀因素造成的噴施不均問題，保證了植保無人機的作業(yè)效果和作業(yè)產(chǎn)量。

一種無人機自適應(yīng)精準施藥的方法，其特征是：包括以下步驟，

步驟一、開啟GPS定位系統(tǒng)，系統(tǒng)將待施藥區(qū)域分割為一個以上矩形區(qū)域，根據(jù)矩形區(qū)域的四點位置規(guī)劃無人機航跡線；

步驟二、在系統(tǒng)中輸入飛防作業(yè)的參數(shù)值，所述參數(shù)值包括作業(yè)面積、飛行的平均速度、施藥標準范圍[F1,F2]；

步驟三、在噴灑作業(yè)區(qū)域內(nèi)布置無線傳感器節(jié)點，無線傳感器節(jié)點按照所述步驟一規(guī)劃的無人機航跡布置，其中列間距為50米，行間距為無人機的噴灑幅寬；

步驟四、在無人機上安裝與無線傳感器節(jié)點通信的中控節(jié)點；

步驟五、啟動無人機，無人機按照規(guī)劃的航跡線飛行至矩形區(qū)域的四點內(nèi)起始點位置時進行施藥；

步驟六、噴灑作業(yè)區(qū)域內(nèi)的無線傳感節(jié)點接收到無人機噴灑的藥液后觸發(fā)喚醒，測量噴灑的藥液值，將數(shù)據(jù)上傳至無人機的中控節(jié)點；

步驟七、所述中控節(jié)點接收到的節(jié)點信號取最強信號值記為Pmax；

步驟八、反饋Pmax節(jié)點確認接收信息，Pmax節(jié)點進入休眠狀態(tài)停止發(fā)送信號；

步驟九、Pmax節(jié)點的測量值M與標準濃度范圍[F1,F2]進行比較，調(diào)整藥箱噴灑量；

步驟十、判斷無人機航行位置是否到達終點，若無人機到達終點則噴灑結(jié)束，無人機未到達終點，返回所述步驟六操作繼續(xù)執(zhí)行。

所述步驟九的藥箱噴灑量的調(diào)整方法為，

若Pmax節(jié)點的測量值M在施藥標準范圍[F1,F2]內(nèi)，則藥箱液泵電壓保持不變；若Pmax節(jié)點的測量值M不在施藥標準范圍[F1,F2]內(nèi)，則啟動藥箱內(nèi)變壓閥，調(diào)整藥箱液泵電壓值；

所述藥箱液泵電壓值通過液泵電壓U＝U+(F-M)/A×1.39計算，其中，F(xiàn)＝(F12+F22)0.5/2，M為當前藥液測量值，A為藥箱系統(tǒng)控制系數(shù)的參數(shù)。

通過上述設(shè)計方案，本發(fā)明可以帶來如下有益效果：一種無人機自適應(yīng)精準施藥的方法，提高了精準施藥作業(yè)中植保無人機的自主飛行能力，解決了植保無人機由于客觀因素造成的噴施不均問題，保證了植保無人機的作業(yè)效果和作業(yè)產(chǎn)量。

附圖說明

以下結(jié)合附圖和具體實施方式對本發(fā)明作進一步的說明：

圖1為本發(fā)明一種無人機自適應(yīng)精準施藥的方法流程示意圖。

圖2為本發(fā)明一種無人機自適應(yīng)精準施藥的方法作業(yè)區(qū)域無線傳感器節(jié)點布點示意圖。

圖3為本發(fā)明一種無人機自適應(yīng)精準施藥的方法無線傳感器節(jié)點反饋藥液測量值M調(diào)整藥箱壓力的方法流程示意圖。

圖中1-無人機航行軌跡、2-作物生長區(qū)。

具體實施方式

一種無人機自適應(yīng)精準施藥的方法，如圖1所示，包括以下步驟，

步驟一、利用GPS定位系統(tǒng)，規(guī)劃至少一個無人機作業(yè)的矩形區(qū)域和無人機航行軌跡1。

作業(yè)區(qū)域是待施藥區(qū)域，為作物生長區(qū)2，系統(tǒng)將待施藥區(qū)域分割成若干個矩形區(qū)域，確定矩形區(qū)域四點位置。

根據(jù)四點位置規(guī)劃航跡線。根據(jù)農(nóng)作物和障礙物規(guī)劃飛行高度、飛行速度和飛行時間。

步驟二、在軟件系統(tǒng)中輸入本次飛防作業(yè)的參數(shù)值，包括：

確定矩形區(qū)域四點GPS定位(自動計算出作業(yè)面積)位置、飛行的平均速度V(m/s)、飛行高度。根據(jù)待施藥作物的種類、藥液種類、藥液稀釋比例及農(nóng)作生長階段，計算出施藥標準范圍[F1,F2]。計算無人機施藥系統(tǒng)參數(shù)A(毫升/伏特)，即施藥系統(tǒng)參數(shù)A是無人機藥箱流量與液泵控制電壓U之間的比例系數(shù)。

步驟三、在噴灑作業(yè)區(qū)域內(nèi)布置無線傳感器節(jié)點P，無線傳感器節(jié)點的布置結(jié)合圖2所示,按照施藥作業(yè)區(qū)以及無人機飛行軌跡，規(guī)劃N行×D列個節(jié)點，且所有無線傳感器節(jié)點布置在農(nóng)作物近旁。節(jié)點P的列間距以50米為宜，節(jié)點P的行間距為無人機噴灑幅寬。所有無線傳感器節(jié)點P初始狀態(tài)為休眠狀態(tài)即不送信號。

步驟四、無人機裝配一個無線傳感器節(jié)點稱為中控節(jié)點。中控節(jié)點功能是監(jiān)聽信道，根據(jù)某節(jié)點P發(fā)送的藥液值M調(diào)整藥箱壓力，反饋給節(jié)點P確認接收信息。

步驟五、無人機開始飛行。它的飛行航線是根據(jù)作業(yè)區(qū)域進行規(guī)劃，如圖2所示。無人機通過GPS定位系統(tǒng)計算的四角點判斷是否到達作業(yè)的起始點。若無人機到達作業(yè)區(qū)起始點后立即開始施藥。

步驟六、作業(yè)區(qū)的無線傳感器節(jié)點P載有測量噴藥量的傳感器。P的初始狀態(tài)為休眠。開始施藥后，可能有某節(jié)點P因被噴施而觸發(fā)，P測量藥液值M并將M發(fā)送至中控節(jié)點。

步驟七、中控節(jié)點實時監(jiān)聽信道，若有信號接入時計算信號強度，判斷信號的合法性。如果發(fā)送合法信號的節(jié)點記為Pmax，中控節(jié)點接收存儲Pmax節(jié)點發(fā)送的M。如果不合法將信號丟棄。

本步驟中所述的合法是指同時滿足兩個條件，條件一信號強度必須大于設(shè)定的強度閾值；條件二信號強度需大于等于其他節(jié)點。

步驟八、中控節(jié)點接收Pmax的藥液值M后，反饋Pmax確認接收信息，Pmax節(jié)點進入休眠狀態(tài)。

步驟九、中控節(jié)點根據(jù)接收的藥液值M值調(diào)整噴藥箱壓力。

如圖3所示，具體操作步驟為：

若藥液值M在施藥標準范圍[F1,F2]，則藥箱液泵電壓不變。若藥液值M不在施藥標準范圍[F1,F2]，則啟動藥箱內(nèi)變壓閥，調(diào)整藥箱液泵電壓值U，直至獲得反饋的藥液值M恢復(fù)到[F1,F2]范圍內(nèi)為止。

為實現(xiàn)調(diào)整藥箱壓力U，所述的步驟還包括：液泵電壓U＝U+(F-M)/A×1.39，此式中，F(xiàn)＝(F12+F22)0.5/2，M當前藥液測量值，A藥箱系統(tǒng)控制系數(shù)的參數(shù)。

步驟十、利用GPS定位系統(tǒng)，確定當前飛行位置。當前位置與四點GPS定位做比較，若未到達終點返回至步驟六，否則結(jié)束噴灑。