植保无人机精准定量作业方法及装置与流程

本发明涉及精准农业领域，尤其涉及一种植保无人机精准定量作业方法及装置。

背景技术：

利用植保无人机进行农药的施用是影响作物品质的关键因素之一，它不仅影响着作物的产量，还影响着农产品的品质。无人机植保作业过程中施药量过多会影响农产品品质，增大农药残留量，污染环境，而施药量过少会降低植保效果，影响作物产量。因此，精准、定量的无人机施药植保作业尤为重要。

通常来讲植保无人机作业可分为手动式和自动式，手动式无人机植保作业时，靠手动操作无人机，农药喷洒的均匀性较差，往往出现漏喷与多喷的情况。全自动式的植保无人机在植保作业时通常会先根据作业边界规划作业路径，植保无人机完全按照已规划好的作业路径进行植保作业，在植保作业开始时同步喷洒农药在植保作业结束时停止喷洒农药。该种作业方法虽比手动操作有了很大的进步，避免了漏喷多喷情况的发生，但针对整个作业区域内只有少部分作物发病，且发病严重程度不同的情况时，无法做到只对发病点进行农药喷洒。

技术实现要素：

为了解决上述问题，本发明实施例提供一种植保无人机精准定量作业方法及装置。

第一方面，本发明实施例提供一种植保无人机精准定量作业方法，包括：无人机按作业轨迹行驶过程中，获取当前位置与当前发病点的空间距离；若所述空间距离逐渐减小，且小于无人机的施药临界长度，则开启对当前发病点进行施药；若当前发病点与下一发病点的距离大于所述施药临界长度，且所述空间距离增大并大于所述施药临界长度，则停止施药；重复执行将下一发病点作为当前发病点，获取当前位置与当前发病点的空间距离，并根据所述空间距离和所述施药临界长度控制施药的过程，直至轨迹中的最后一个发病点停止施药。

进一步地，若所述空间距离逐渐减小，且大于无人机的施药临界长度，则保持未施药状态。

进一步地，所述无人机按作业轨迹行驶之前，还包括：获取每一作物的图像信息，并获取每一作物的位置信息；根据每一作物的图像信息，获取每一作物的病害情况；根据有病害的作物，和对应的位置信息，规划得到所述作业轨迹。

进一步地，所述获取每一作物的病害情况，具体为获取每一作物的病害等级，相应地，所述开启对当前发病点进行施药，包括：开启对当前发病点进行施药，并根据当前发病点的病害等级，控制施药量。

进一步地，若当前发病点与下一发病点的距离小于所述施药临界长度，则比较当前发病点的施药量和下一发病点的施药量；若当前发病点施药量小于下一发病点施药量，则到达当前发病点后，按一下发病点施药量实施喷药。

进一步地，若当前发病点施药量大于下一发病点施药量，则到达当前发病点后，保持当前施药量实施喷药。

第二方面，本发明实施例提供一种植保无人机精准定量作业装置，包括：距离获取模块，用于无人机按作业轨迹行驶过程中，获取当前位置与当前发病点的空间距离；第一控制模块，用于若所述空间距离逐渐减小，且小于无人机的施药临界长度，则开启对当前发病点进行施药；第二控制模块，用于若当前发病点与下一发病点的距离大于所述施药临界长度，且所述空间距离增大并大于所述施药临界长度时，停止施药；循环处理模块，用于重复执行将下一发病点作为当前发病点，获取当前位置与当前发病点的空间距离，并根据所述空间距离和所述施药临界长度控制施药的过程，直至轨迹中的最后一个发病点停止施药。

进一步地，该装置还包括：图像获取模块，用于获取每一作物的图像信息；位置获取模块，用于获取每一作物的位置信息；图像处理模块，用于根据每一作物的图像信息，获取每一作物的病害情况；路径规划模块，用于根据有病害的作物，和对应的位置信息，规划得到所述作业轨迹。

第三方面，本发明实施例提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行程序时实现本发明第一方面植保无人机精准定量作业方法的步骤。

第四方面，本发明实施例提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现本发明第一方面植保无人机精准定量作业方法的步骤。

本发明实施例提供的植保无人机精准定量作业方法及装置，当植保无人机飞抵发病点附近时，无人机才开始喷药，当驶离发病点一定距离时结束喷药，从而可以实现只针对发病点的精准施药，保证无人机飞行轨迹上没有发病的位置无需施药，进而有效避免因施药量过多影响农产品品质，增大农药残留量和造成污染环境的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的植保无人机精准定量作业方法流程图；

图2为本发明实施例提供的植保无人机施药控制方法流程图；

图3为本发明实施例提供的植保无人机路径规划方法流程图；

图4为本发明另一实施例提供的植保无人机施药控制方法流程图；

图5为本发明实施例提供的植保无人机精准定量作业装置结构图；

图6为本发明实施例提供的一种电子设备的实体结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

无人机植保作业的方法，包括根据无人机的飞行速度调整喷洒量的方法，在一定程度上保证了农药喷洒的均匀性提高了农药利用率。但是，在作物发病早期并不是整个区域内的所有植株均发病，该方法所喷洒的农药覆盖了整个区域，无法针对发病点实现精准喷洒。目前的方法，往往是对整个作物园区进行作业路径规划，是让植保无人机的作业轨迹覆盖整个作物园区，为园区所有作物均匀喷洒农药，导致施药量过多而带来一些负面效应。

随着无人机植保作业的发展，农户对植保作业的精准性和便捷性提出了更高的要求，本发明利用已成熟应用的图像识别技术与定位技术，通过作业轨迹与施药方法的创新，实现了植保无人机在果园精准定点作业的方法。

图1为本发明实施例提供的植保无人机精准定量作业方法流程图，如图1所示，本发明实施例提供一种植保无人机精准定量作业方法，包括：

101、无人机按作业轨迹行驶过程中，获取当前位置与当前发病点的空间距离。

无人机按照预定的作业轨迹航行，当前位置为无人机的实时位置，发病点为有病害的作物在作业轨迹上的位置点，当前发病点为无人机即将处理或者正在处理的发病点。实时获取植保无人机的位置坐标，并计算无人机与当前发病点的距离m。

102、若所述空间距离逐渐减小，且小于无人机的施药临界长度，则开启对当前发病点进行施药。

施药临界长度l为植保无人机开启或关闭施药的临界长度，即无人机开启施药后，行驶距离l后喷射的药物可覆盖到当前发病点。图2为本发明实施例提供的植保无人机施药控制方法流程图，参见图2，当植保无人机与发病点的距离m大于植保无人机开启或关闭施药的临界长度l时，植保无人机保持未施药状态继续沿轨迹飞行。当植保无人机与发病点的距离m小于植保无人机开启或关闭施药的临界长度l时，植保无人机开始施药。

103、若当前发病点与下一发病点的距离大于所述施药临界长度，且所述空间距离增大并大于所述施药临界长度，则停止施药。

本实施例中，主要针对两相邻发病点的距离大于l时的情况。植保无人机飞到该发病点时，植保无人机与该发病点的距离m变为0，植保无人机继续沿轨迹飞行，植保无人机与当前发病点的距离变大。当植保无人机与当前发病点的距离m大于植保无人机开启或关闭施药的临界长度l时，植保无人机停止施药，并计算无人机与下一发病点的距离m。

104、重复执行将下一发病点作为当前发病点，获取当前位置与当前发病点的空间距离，并根据所述空间距离和所述施药临界长度控制施药的过程，直至轨迹中的最后一个发病点。

当前发病点施药喷洒完成，将进入下一发病点的作业范围。此时，将下一发病点作为当前待处理的发病点。按照101～103的方法，为新的当前发病点进行喷洒农药的控制，直至作业轨迹中最后一个发病点的喷药作业完成。

本发明实施例提供的植保无人机精准定量作业方法，当植保无人机飞抵发病点附近时，无人机才开始喷药，当驶离发病点一定距离时结束喷药，从而可以实现只针对发病点的精准施药，保证无人机飞行轨迹上没有发病的位置无需施药，进而避免施药量过多影响农产品品质，增大农药残留量和污染环境的问题。

基于上述实施例的内容，作为一种可选实施例，若所述空间距离逐渐减小，且大于无人机的施药临界长度，则保持未施药状态。上述实施例的102步骤中已作说明，此处不在赘述。

基于上述实施例的内容，作为一种可选实施例，无人机按作业轨迹行驶之前，还包括：获取每一作物的图像信息，并获取每一作物的位置信息；根据每一作物的图像信息，获取每一作物的病害情况；根据有病害的作物，和对应的位置信息，规划得到所述作业轨迹。

图3为本发明实施例提供的植保无人机路径规划方法流程图，如图3所示，在按作业轨迹行驶之前，可通过拍照无人机(或者直接使用植保无人机)按规划路径航行实时获取果园内作物图像信息，并回传至植保无人机的图像处理模块。例如，先获取作业地块的边界信息，并根据作业地块的边界信息获得作业地块的边界线，选定一条作业边界线作为作业起始边，根据作业地块的边界信息绘制多条与作业起始边平行的作业航线，航线与边界线的交点作为航点，该作业航线即为拍照无人机的作业轨迹。

拍照无人机在抓取作物图像的同时，植保无人机的位置获取模块实时获取拍照无人机的地理位置坐标，将该坐标标定为该时刻所拍摄图像的位置坐标。

植保无人机的图像处理模块，实时接收图像获取模块传回的图像信息，利用病虫害图像识别技术判定该图像是否包含发病植株。若图像中未包含发病植株则舍弃该图片，若图像中包含发病植株，则记录下该图片所对应的地理位置坐标，默认为发病作物的地理位置坐标。植保无人机的路径规划模块，接收作物发病点的地理位置坐标，根据发病点位置坐标规划植保作业飞行轨迹。

本发明实施例中，植保无人机的作业轨迹只需覆盖所有发病点即可，无需覆盖果园其它位置。有发病点的位置坐标均在拍照无人机的航线上，以每条航线上的第一个与最后一个发病点作为航点，当航线上只有一个发病点时，那么该条航线上就只有一个航点，当航线上无发病点时，则该条航线无航点。从第一发病点开始沿拍照无人机的航线将所有航点连接在一起。形成一条新的作业轨迹，该作业轨迹即为植保无人机的作业轨迹。

本发明实施例的植保无人机精准定量作业方法，根据病害图像的位置坐标规划植保作业轨迹，此作业轨迹只需包含发病点的位置坐标即可，无需覆盖整个园区，从而有效缩短植保无人机的作业航线，提高作业效率。

基于上述实施例的内容，作为一种可选实施例，获取每一作物的病害情况，具体为获取每一作物的病害等级，相应地，所述开启对当前发病点进行施药，包括：开启对当前发病点进行施药，并根据当前发病点的病害等级，控制施药量。

本实施例中为每个发病点标记了发病等级，在植保无人机飞临发病点时，施药控制模块，可提取该发病点的病害等级信息，根据发病等级控制农药的喷洒量。本发明实施例，实现了不同发病程度使用不同剂量农药的精准植保作业，从而进一步减少农药的用量，避免农药残留影响果蔬的品质和污染环境。

基于上述实施例的内容，作为一种可选实施例，若当前发病点与下一发病点的距离小于所述施药临界长度，则比较当前发病点的施药量和下一发病点的施药量；若当前发病点施药量小于下一发病点施药量，则到达当前发病点后，按一下发病点施药量实施喷药。

基于上述实施例的内容，作为一种可选实施例，若当前发病点施药量大于下一发病点施药量，则到达当前发病点后，保持当前施药量实施喷药。

图4为本发明另一实施例提供的植保无人机施药控制方法流程图，如图4所示，本实施例中，考虑两相邻发病点的距离小于l时的情况。接收植保无人机的位置坐标并计算无人机与发病点的距离m。当植保无人机与发病点的距离m大于植保无人机开启或关闭施药的临界长度l时，植保无人机保持未施药状态继续沿轨迹飞行。当植保无人机与发病点的距离m小于植保无人机开启或关闭施药的临界长度l时，植保无人机开始施药并根据该发病点的病害等级控制施药量。当植保无人机飞到当前发病点时，判断当前施药量q1与下一发病点所要求的施药量q2的关系。

当前施药量q1大于下一发病点所要求的施药量q2时，植保无人机保持当前施药量实施喷药。当前施药量q1小于下一发病点所要求的施药量q2时，植保无人机按下一发病点的喷药量要求实施喷药。

本发明实施例中，当前发病点与下一发病点的距离小于所述施药临界长度时，若当前发病点施药量小于下一发病点施药量，则到达当前发病点后，按一下发病点施药量实施喷药，从而可以及时调整喷药量，保证下一发病点的喷药量得到满足，避免施药不足的情况。

图5为本发明实施例提供的植保无人机精准定量作业装置结构图，如图5所示，该植保无人机精准定量作业装置包括：距离获取模块501、第一控制模块502、第二控制模块503和循环处理模块504。其中，距离获取模块501用于无人机按作业轨迹行驶过程中，获取当前位置与当前发病点的空间距离；第一控制模块502用于若所述空间距离逐渐减小，且小于无人机的施药临界长度，则开启对当前发病点进行施药；第二控制模块503用于若当前发病点与下一发病点的距离大于所述施药临界长度，且所述空间距离增大并大于所述施药临界长度时，停止施药；循环处理模块504用于重复执行将下一发病点作为当前发病点，获取当前位置与当前发病点的空间距离，并根据所述空间距离和所述施药临界长度控制施药的过程，直至轨迹中的最后一个发病点停止施药。

基于上述实施例的内容，作为一种可选实施例，该植保无人机精准定量作业装置还包括：图像获取模块，用于获取每一作物的图像信息；位置获取模块，用于获取每一作物的位置信息；图像处理模块，用于根据每一作物的图像信息，获取每一作物的病害情况；路径规划模块，用于根据有病害的作物，和对应的位置信息，规划得到所述作业轨迹。

本发明实施例提供的装置实施例是为了实现上述各方法实施例的，具体流程和详细内容请参照上述方法实施例，此处不再赘述。

本发明实施例提供的植保无人机精准定量作业装置，当植保无人机飞抵发病点附近时，无人机才开始喷药，当驶离发病点一定距离时结束喷药，从而可以实现只针对发病点的精准施药，保证无人机飞行轨迹上没有发病的位置无需施药，进而有效避免因施药量过多影响农产品品质，增大农药残留量和造成污染环境的问题。

图6为本发明实施例提供的一种电子设备的实体结构示意图，如图6所示，该电子设备可以包括：处理器(processor)601、通信接口(communicationsinterface)602、存储器(memory)603和总线604，其中，处理器601，通信接口602，存储器603通过总线604完成相互间的通信。通信接口602可以用于电子设备的信息传输。处理器601可以调用存储器603中的逻辑指令，以执行包括如下的方法：无人机按作业轨迹行驶过程中，获取当前位置与当前发病点的空间距离；若所述空间距离逐渐减小，且小于无人机的施药临界长度，则开启对当前发病点进行施药；若当前发病点与下一发病点的距离大于所述施药临界长度，且所述空间距离增大并大于所述施药临界长度，则停止施药；重复执行将下一发病点作为当前发病点，获取当前位置与当前发病点的空间距离，并根据所述空间距离和所述施药临界长度控制施药的过程，直至轨迹中的最后一个发病点停止施药。

此外，上述的存储器603中的逻辑指令可以通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明上述各方法实施例的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(rom，read-onlymemory)、随机存取存储器(ram，randomaccessmemory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

另一方面，本发明实施例还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现以执行上述各实施例提供的传输方法，例如包括：无人机按作业轨迹行驶过程中，获取当前位置与当前发病点的空间距离；若所述空间距离逐渐减小，且小于无人机的施药临界长度，则开启对当前发病点进行施药；若当前发病点与下一发病点的距离大于所述施药临界长度，且所述空间距离增大并大于所述施药临界长度，则停止施药；重复执行将下一发病点作为当前发病点，获取当前位置与当前发病点的空间距离，并根据所述空间距离和所述施药临界长度控制施药的过程，直至轨迹中的最后一个发病点停止施药。

以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如rom/ram、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。