一种基于地理信息融合技术的果树植保无人机作业系统的制作方法

本实用新型涉及一种基于地理信息融合技术的果树植保无人机作业系统，属于植保无人机作业系统领域。

背景技术：

无人机作为现代农业植保技术的新兴手段，较传统的人工喷洒药物植保措施具有作业效率高、喷洒效果好、作业安全性强、可显著减少农药使用量等优点，在国内外得到了广泛应用。

现有的植保无人机主要适用于以平原地区为主的水稻、小麦、玉米等大田作物，这些作物具有生长均匀、高度相差不大等特点，无人机能够根据预先设计好的航线，在同一高度实现自主飞行作业。然而生长在山地丘陵复杂地貌的果树，具有树冠大、冠层厚、高度不一、密度不一等特点，对具有这种特点的果树植保无人机作业，无人机驾驶员只能根据目视范围内的果树形状、果树高低来操作遥控器从而控制飞机的飞行姿态，无人机驾驶员要反复经常性操作遥控器，存在控制不精确、操作误差大，对驾驶员要求高等问题，智能自动化水平低。

技术实现要素：

本实用新型针对上述技术中存在的不足，提供一种基于地理信息融合技术的果树植保无人机作业系统。

本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下：

一种基于地理信息融合技术的果树植保无人机作业系统，包括：

测绘设备，所述测绘设备包括RTK测绘装置和刻度尺，所述RTK测绘装置可对果树及长时间固定的障碍物的地理位置进行测绘，所述刻度尺可对果树形态参数进行测绘；

植保数据库，所述植保数据库对测绘设备采集的果树及长时间固定的障碍物的地理位置信息、果树形态参数和果树植保作业信息进行建库整理；

喷雾式无人机，所述喷雾式无人机根据植保数据库的信息形成每个地块独有的作业航线，并且根据作业航线进行植保作业。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：RTK测绘装置是能够在野外实时得到厘米级定位精度的测量设备，作业不受通视条件限制，无需做控制，基准站设置好，进行点检核后，即可测量，精度高、作业方便，在工程放样、地形测图，各种控制测量等方面具有广泛应用，极大地提高了野外作业效率，通过：RTK测绘装置获取果树及障碍物的地理坐标，实现对果树位置精确打点；根据果树的高度确定喷雾式无人机的飞行高度，根据果树树冠大小及冠层厚度，控制药物喷洒流量和飞行速度，实现精准作业，从而减少重喷、漏喷，降低农药使用量，安全、环保，作业效率大大提高，同时促进果树植保模式的推广和普及；喷雾式的喷药装置可以节约药液，提高喷雾式无人机单行程的喷药量，提高喷药效率，极其适合果树植保；将航线写入地面站，喷雾式无人机自动执行植保作业，解决山地丘陵地带果树植保无人机智能化水平低的技术难题，该技术的实施使植保作业效率提高约三十倍，减少药物对土壤和饮用水源的污染，经济、环保效益突出。

在上述技术方案的基础上，本实用新型还可以做如下改进。

进一步，所述果树及长时间固定的障碍物的地理位置信息包括果树的位置、根部海拔高度、地形地貌相关信息；所述果树形态参数包括可反映果树形态尺寸信息的果树高度、树冠大小和冠层厚度；所述果树植保作业信息包括果树喷洒农药的种类、农药喷洒使用量、农药喷洒次数相关信息。

采用上述进一步方案的有益效果是：植保数据库包括大量的数据信息，为喷雾式无人机作业系统提供充分全面的基础数据支持。

进一步，在采集果树的形态参数时，所述刻度尺为带刻度的伸缩杆、伸缩尺、卷尺、直尺或三角尺。

采用上述进一步方案的有益效果是：采用带刻度的伸缩杆、伸缩尺、卷尺、直尺和三角尺可以精确的测量各果树各部分的形态。

进一步，所述植保数据库中果树形态参数采取抽样测量的方法，取平均值。

采用上述进一步方案的有益效果是：采取抽样测量的方法，取平均值，可以增加所测果树数据的准确性。

进一步，所述喷雾式无人机为四旋翼无人机。

采用上述进一步方案的有益效果是：四旋翼不需要变距，尾翼就能实现平衡和驱动的最少旋翼数量。

进一步，所述喷雾式无人机的驱动装置为内燃机。

采用上述进一步方案的有益效果是：喷雾式无人机采用内燃机做驱动装置，可以增加无人机的工作时间，提高喷雾式无人机的载重，提高工作效率。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型的步骤流程图；

图3为本实用新型的一个梯田作业地块示意图；

图4为本实用新型的一个梯田地块的飞行航线示意图。

在图中，1、测绘设备；2、植保数据库；3、无人机；4、作业航线。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。

一种基于地理信息融合技术的果树植保无人机作业系统，包括：

测绘设备1，所述测绘设备1包括RTK测绘装置和刻度尺，所述RTK测绘装置可对果树及长时间固定的障碍物的地理位置进行测绘，所述刻度尺可对果树形态参数进行测绘，在采集果树的形态参数时，所述刻度尺为带刻度的伸缩杆、伸缩尺、卷尺、直尺或三角尺。

植保数据库2，所述植保数据库2对测绘设备1采集的果树及长时间固定的障碍物的地理位置信息、果树形态参数和果树植保作业信息进行建库整理；所述果树及长时间固定的障碍物的地理位置信息包括果树的位置、根部海拔高度、地形地貌相关信息，所述果树形态参数包括可反映果树形态尺寸信息的果树高度、树冠大小和冠层厚度；所述果树植保作业信息包括果树喷洒农药的种类、农药喷洒使用量、农药喷洒次数相关信息。所述植保数据库2中果树形态参数采取抽样测量的方法，取平均值。

喷雾式无人机3，所述喷雾式无人机3根据植保数据库的信息形成每个地块独有的作业航线4，并且根据作业航线4进行植保作业；所述喷雾式无人机3为四旋翼无人机，驱动装置为内燃机。

本实用新型的工作原理是：

一、数据采集----对果树及长时间固定的障碍物的地理位置及果树形态参数的采集。

果树及障碍物的地理位置可以通过RTK测绘装置获取。RTK(Real-time kinematic)定位技术是基于载波相位观测值的实时动态定位技术，是一种新的常用的GPS测量方法，它能够实时地提供测站点在指定坐标系中的三维定位结果，并达到厘米级精度。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测绘装置是能够在野外实时得到厘米级定位精度的测量方法，作业不受通视条件限制，无需做控制，基准站设置好，进行点检核后，即可测量，精度高、作业方便，在工程放样、地形测图，各种控制测量具有广泛应用，极大地提高了野外作业效率。

果树的形态参数，包括果树的高度、树冠大小、冠层厚度等，可以通过带刻度的伸缩杆、伸缩尺、卷尺、直尺和三角尺工具进行测量得到。而对于同一地块的果树而言，树龄基本是一样，所以树的高度、树冠大小、冠层厚度相差不大，可以采取抽样测量的方法，取平均值。

二、根据采集到的信息，建立果树信息植保数据库2。

植保数据库2主要包括果树的地理信息，如果树的位置，根部海拔高度与地形地貌相关的信息；果树的高度、树冠大小和冠层厚度等反映果树形态尺寸的信息；果树植保作业信息，如果树喷洒农药的种类、农药喷洒使用量、农药喷洒次数等相关的农业植保作业信息。植保信息植保数据库2主要为植保无人机大规模作业提供基础数据。

三、对航路进行二次开发，形成每个地块独有的航线。

根据植保数据库2内容，将无人机航路规划进行二次开发，根据果树的地理信息对果树打点，根据果树的高度信息规划喷雾式无人机3作业时的飞行高度，从而形成每个地块的特定作业航线4，还可根据果树树冠大小及冠层厚度控制喷洒流量和飞行速度，实现精准作业。如图3所示梯田，对于同一地块果树树龄基本一样，所以高度差别不大，根据植保数据库3内容，可以规划该地块的植保作业航线4，如图4所示，在每颗果树顶部一定高度的位置打点B、C、D、E……U，形成植保作业航线B-F-G-K-L-P-Q-U，可将B点设为植保作业起始点，U点设为植保作业结束点。然后根据田间地块的具体情况选定一个起飞位置，由起飞位置飞到植保作业起始点，执行植保作业，作业完成后，返回起飞点，当选定起飞位置为A点后，连接AB形成从起飞位置到植保作业起始点的起飞航线，连接AU形成从植保作业结束点到起始位置的返回航线，从而形成完整的飞行航线。将作业航线4写入地面站，喷雾式无人机3自动执行植保作业，解决山地丘陵地带果树植保用喷雾式无人机3智能化水平低的技术难题，该技术的实施使植保作业效率提高约30倍，减少药物对土壤和饮用水源的污染，经济、环保效益突出。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。