本發明屬于農業植保領域，具體涉及到一種用于果樹噴藥的無人機。

背景技術：

在我們日常生活中，水果是屢見不鮮的，但是在果樹生產中，病蟲害常常又給果樹生產造成嚴重危害，使得果樹減產和降低品質，給果農們造成了極大的困擾。隨著科技的發展，無人機噴藥已經成為一種新型防治病蟲害的手段，相比傳統的人工施藥有其獨特的優勢，在農業植保領域發揮著巨大的作用，但同時也存在著問題，如：噴藥精度差，特別是針對間距較大的作物，往往造成了浪費，而且噴藥不夠均勻，效果不是很好。

技術實現要素：

針對上述技術存在的不足，本發明提供了一種用于果樹噴藥的無人機，實現變量噴灑，施藥精準與均勻，效率高。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案如下：

一種用于果樹噴藥的無人機，，包括無人機、攝像機、冠層相對高度傳感器、前置綠色傳感器、下置綠色傳感器、噴藥裝置、風速傳感器和底座；所述下置綠色傳感器安裝在無人機前面，所述前置綠色傳感器安裝在無人機底座上。

系統包括以下控制步驟：

前序：風速傳感器檢測風速，當風速大于N值時，不啟動噴藥程序，當風速小于N值啟動以下步驟：

步驟1：啟動測繪無人機，對果園進行測繪，計算出果樹所在區域的面積；

步驟2：啟動植保無人機，通過地面控制器操控植保無人機，對每棵果樹進行打點，無人機通過無線通信模塊將打點的定位坐標傳送給地面控制器，地面控制器接收到所有的信息后，再根據這些信息規劃并制定植保無人機的飛行路線和懸停點；

步驟3：植保無人機按照制定的路線飛行，到達懸停點，無人機的控制模塊發出指令，攝像機拍攝果樹樹冠圖片，通過無線通信模塊發送給地面控制器，地面控制器接收到信息后并與下置綠色傳感器檢測到的綠色邊緣進行分析，若攝像機所拍圖片沒有將整個果樹樹冠拍攝下來，那么通過地面控制器調整無人機的姿態再進行拍攝，若攝像機所拍圖片與下置綠色傳感器檢測到的信息一致，那么地面控制器會根據算法計算出整個果樹樹冠的面積，并計算出圓點的地理坐標，地面控制器將計算出的數據發送給無人機，無人機接收信息后飛行至樹冠層的圓點坐標處；

步驟4：無人機飛行至圓點坐標處，無人機的控制模塊發出指令，冠層相對高度傳感器開始工作，無人機根據冠層相對高度傳感器的檢測信息進行調整姿態，當無人機與樹冠層的相對高度是h時，控制模塊發出指令，噴藥裝置的伺服電機運轉，藥水從壓力噴頭處噴出；無人機根據算法程序從圓點處以向外擴散的方式圓形噴灑；

步驟5：無人機在飛行至下一個懸停點的過程中，前置綠色傳感器檢測前方的信息，當前置綠色傳感器檢測出綠色樹冠信息時，無人機的控制模塊發出指令，無人機上升，直至前置綠色傳感器檢測不出綠色樹冠信息，再按照步驟3和步驟4對果樹進行噴藥，直至完成對整個果園的噴藥。

采用方波的方式對果樹噴藥；無人機上的攝像機將拍攝到的果樹樹冠圖片發送到地面控制器，地面控制器接收到信息后并與下置綠色傳感器檢測到的綠色邊緣進行分析，若攝像機所拍圖片沒有將整個果樹樹冠拍攝下來，那么通過地面控制器調整無人機的姿態再進行拍攝，若攝像機所拍圖片與下置綠色傳感器檢測到的信息一致，那么地面控制器會根據算法計算出整個果樹樹冠的面積，并計算出樹冠層左邊緣處的地理坐標，無人機飛行至樹冠層左邊緣處；無人機的控制模塊發出指令，冠層相對高度傳感器開始工作，無人機根據冠層相對高度傳感器的檢測信息進行調整姿態，當無人機與樹冠層的相對高度是h時，控制模塊發出指令，噴藥裝置的伺服電機運轉，藥水從壓力噴頭處噴出；無人機從左邊緣處以方波的方式往右噴灑，無人機再飛行至下一個懸停點對果樹噴藥，直至完成整個噴藥。

無人機根據下置綠色傳感器檢測到的信息進行變量噴灑，若檢測到的綠色區域面積大，比較濃密，壓力噴頭的流量大，若檢測到的綠色區域面積小且稀疏，壓力噴頭的流量會變小，沒有綠色區域的地方，壓力噴頭會關閉；無人機施藥的邊界是重合的，避免第二次噴灑或漏噴。

無人機根據風速傳感器檢測噴藥環境，若當風速過大，不適合噴藥，則不會啟動噴藥程序，若條件合適無人機根據算法程序，采用方波的噴藥方式對果樹噴藥，無人機上的攝像機將拍攝到的果樹樹冠圖片發送到地面控制器，地面控制器接收到信息后并與下置綠色傳感器檢測到的綠色邊緣進行分析，若攝像機所拍圖片沒有將整個果樹樹冠拍攝下來，那么通過地面控制器調整無人機的姿態再進行拍攝，若攝像機所拍圖片與下置綠色傳感器檢測到的信息一致，那么地面控制器會根據算法計算出整個果樹樹冠的面積，并計算出樹冠層左邊緣處的地理坐標，無人機飛行至樹冠層左邊緣處；無人機的控制模塊發出指令，冠層相對高度傳感器開始工作，無人機根據冠層相對高度傳感器的檢測信息進行調整姿態，當無人機與樹冠層的相對高度是h時，控制模塊發出指令，噴藥裝置的伺服電機運轉，藥水從壓力噴頭處噴出；無人機從左邊緣處以方波的方式往右噴灑，無人機再飛行至下一個懸停點對果樹噴藥，直至完成整個噴藥。

無人機根據下置綠色傳感器檢測到的信息進行變量噴灑，若檢測到的綠色區域面積大，比較濃密，壓力噴頭的流量大，若檢測到的綠色區域面積小且稀疏，壓力噴頭的流量會變小，沒有綠色區域的地方，壓力噴頭會關閉；無人機施藥的邊界是重合的，避免第二次噴灑或漏噴。

本發明的有益效果是將無人機與噴藥設備有效地結合在一起，對果樹進行農藥的變量噴灑，提高了農藥的噴灑利用率，同時也大大提高了果樹病蟲害的防治效果。

附圖說明

圖1為一種用于果樹噴藥的無人機的結構示意圖。

圖2為一種用于果樹噴藥的無人機噴藥裝置的組成單元。

圖3為一種用于果樹噴藥的無人機的噴藥流程圖。

圖4為圓形噴灑農藥的示意圖。

圖5為方波的形式噴灑農藥的示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明進一步說明。

如圖1，一種用于果樹噴藥的無人機，其特征在于，包括無人機5、攝像機1、冠層相對高度傳感器2、前置綠色傳感器7、下置綠色傳感器3、噴藥裝置4、風速傳感器和底座6；所述下置綠色傳感器3安裝在無人機5前面，所述前置綠色傳感器7安裝在無人機底座6上。

所述的無人機5是多旋翼無人機，包括充電模塊、電源模塊、控制模塊、GPS定位模塊、無線通信模塊和指示模塊。

如圖2，所述的噴藥裝置4，包括伺服電機、壓力噴頭、藥箱、支撐桿和輸藥管；其中藥箱安裝在無人機的下方；壓力噴頭共有6個，固定在支撐桿上；壓力噴頭與輸藥管連接。

一種用于果樹噴藥的無人機控制系統，還包括地面控制器；地面控制器是遙控器或地面計算機。

如圖3，一種用于果樹噴藥的無人機控制系統的方法，包括以下步驟：

前序：風速傳感器檢測風速，當風速大于N值時，不啟動噴藥程序，當風速小于N值啟動以下步驟：

步驟1：啟動測繪無人機，對果園進行測繪，計算出果樹所在區域的面積；

步驟2：啟動植保無人機，通過地面控制器操控植保無人機，對每棵果樹進行打點，無人機通過無線通信模塊將打點的定位坐標傳送給地面控制器，地面控制器接收到所有的信息后，再根據這些信息規劃并制定植保無人機的飛行路線和懸停點；

步驟3：植保無人機按照制定的路線飛行，到達懸停點，無人機的控制模塊發出指令，攝像機拍攝果樹樹冠圖片，通過無線通信模塊發送給地面控制器，地面控制器接收到信息后并與下置綠色傳感器檢測到的綠色邊緣進行分析，若攝像機所拍圖片沒有將整個果樹樹冠拍攝下來，那么通過地面控制器調整無人機的姿態再進行拍攝，若攝像機所拍圖片與下置綠色傳感器檢測到的信息一致，那么地面控制器會根據算法計算出整個果樹樹冠的面積，并計算出圓點的地理坐標，地面控制器將計算出的數據發送給無人機，無人機接收信息后飛行至樹冠層的圓點坐標處；

步驟4：無人機飛行至圓點坐標處，無人機的控制模塊發出指令，冠層相對高度傳感器開始工作，無人機根據冠層相對高度傳感器的檢測信息進行調整姿態，當無人機與樹冠層的相對高度是h時，控制模塊發出指令，噴藥裝置的伺服電機運轉，藥水從壓力噴頭處噴出；無人機根據算法程序從圓點處以向外擴散的方式圓形噴灑，如圖4所示；

步驟5：無人機在飛行至下一個懸停點的過程中，前置綠色傳感器檢測前方的信息，當前置綠色傳感器檢測出綠色樹冠信息時，無人機的控制模塊發出指令，無人機上升，直至前置綠色傳感器檢測不出綠色樹冠信息，再按照步驟3和步驟4對果樹進行噴藥，直至完成對整個果園的噴藥。

如圖5，無人機根據算法程序，采用方波的形式對果樹噴藥，無人機上的攝像機將拍攝到的果樹樹冠圖片發送到地面控制器，地面控制器接收到信息后并與下置綠色傳感器檢測到的綠色邊緣進行分析，若攝像機所拍圖片沒有將整個果樹樹冠拍攝下來，那么通過地面控制器調整無人機的姿態再進行拍攝，若攝像機所拍圖片與下置綠色傳感器檢測到的信息一致，那么地面控制器會根據算法計算出整個果樹樹冠的面積，并計算出樹冠層左邊緣處的地理坐標，無人機飛行至樹冠層左邊緣處；無人機的控制模塊發出指令，冠層相對高度傳感器開始工作，無人機根據冠層相對高度傳感器的檢測信息進行調整姿態，當無人機與樹冠層的相對高度是h時，控制模塊發出指令，噴藥裝置的伺服電機運轉，藥水從壓力噴頭處噴出；無人機從左邊緣處以方波的方式往右噴灑，無人機再飛行至下一個懸停點對果樹噴藥，直至完成整個噴藥。

無人機根據下置綠色傳感器檢測到的信息進行變量噴灑，若檢測到的綠色區域面積大，比較濃密，壓力噴頭的流量大，若檢測到的綠色區域面積小且稀疏，壓力噴頭的流量會變小，沒有綠色區域的地方，壓力噴頭會關閉；無人機施藥的邊界是重合的，避免第二次噴灑或漏噴。