1.一种农业无人机喷洒作业控制系统,其特征在于,包括:
农田参数获取模块,用于获取待喷洒农田的参数信息,包括待喷洒农田面积、待喷洒农田轮廓形状、待喷洒农田障碍物数量及各障碍物高度;
农作物信息获取模块,用于获取待喷洒农田对应农作物的生长阶段,并匹配农作物在指定生长阶段单位面积所需喷洒药物量,进而得到农作物在指定生长阶段所需喷洒总药物量;
飞行信息分析模块,用于根据待喷洒农田轮廓形状为无人机规划待喷洒农田各推荐飞行路线,并获取无人机单次飞行携带的喷洒药物量,根据待农作物在指定生长阶段所需喷洒总药物量除以无人机单次飞行携带的喷洒药物量得到无人机返还次数,进而得到各推荐飞行路线各次返还点距离药物补充点的距离;
路线规划模块,用于根据待喷洒农田障碍物数量、无人机返还次数和各推荐飞行路线各次返还点距离药物补充点的距离分析得到待喷洒农田各推荐飞行路线的飞行推荐系数,进而筛选出无人机的最佳飞行路线;
飞行控制模块,用于提取设定的无人机在各风力等级的路径偏离风险系数,并结合待喷洒农田各障碍物高度和当前风力等级对无人机的飞行控制需求指数进行分析,进而对无人机进行飞行控制;
补喷模块,用于对喷洒药物量不合格区域的农田进行补喷;
云数据库,用于储存各农田轮廓形状推荐飞行路线合集、各飞行控制需求指数范围对应的控制算法、农作物在各生长阶段的图像、各药物量范围下农作物图像像素的标准色度值范围;
所述设定的无人机在各风力等级的路径偏离风险系数的具体分析过程包括以下步骤:
第一步,对无人机在各风力等级的模拟场景下进行飞行测试,进而获取无人机在各风力等级对应的飞行轨迹,记为无人机各风力等级飞行路线,将无人机各风力等级飞行路线和无人机的最佳飞行路线分别向横轴、纵轴平面进行投影,进而得到无人机的各风力等级飞行路线和最佳飞行路线的横轴重合长度和纵轴重合长度,分别记为 和 ,其中 表示第 个风力等级的编号, ;
第二步,分析无人机在各风力等级的路径偏离风险系数 ,
其中 、 分别表示为预设的横轴路径偏移的允许长度和纵轴路径偏移的允许长度;
所述飞行控制模块的具体分析包括以下步骤:
第一步,从当地气象台获取当前的风速,将其和预设的风速范围对应风力等级进行匹配得到当前风速所对应风速范围,进而确定当前风力等级,读取无人机在各风力等级的路径偏离风险系数,通过将其和当前风力等级进行匹配得到无人机在当前风力等级的路径偏离风险系数 ;
第二步,读取待喷洒农田内各障碍物的高度 ,分析无人机经过各障碍物时的飞行控制需求指数,其公式为: 其中 表示预设的路径偏离风险系数允许值,表示预设的无人机初始飞行高度, 表示预设的无人机允许偏离飞行高度, 分别表示无人机路径偏离风险系数和待喷洒农田障碍物高度的权值因子,通过公式 得到无人机的飞行控制需求指数 , 表示预设的无人机的飞行控制需求指数参考值;
第三步,从云数据库中提取各飞行控制需求指数范围对应的控制算法,筛选得到无人机的飞行控制需求指数对应飞行控制需求指数范围,进而得到无人机飞行控制需求指数范围的对应控制算法,根据控制算法对无人机进行飞行控制。
2.根据权利要求1所述的一种农业无人机喷洒作业控制系统,其特征在于:所述待喷洒农田的参数信息的具体分析过程包括以下步骤:第一步,利用无人机遥感技术获取待喷洒农田的边界轮廓,通过待喷洒农田的边界轮廓,确定待喷洒农田的面积 ,根据待喷洒农田的面积对设定的各轮廓形状的标准面积进行扩充,将扩充后的各轮廓形状面积记为 ,其中 表示第 个轮廓形状的编号,,通过公式 得到待喷洒农田的面积和扩充后的各轮廓形状面积的重合度 ,筛选出待喷洒农田的面积和扩充后的各轮廓形状面积的重合度的最大值,将其对应的轮廓形状作为待喷洒农田的轮廓形状;
第二步,对待喷洒农田内存在的障碍物进行勘测,将勘测的各障碍物的高度记为 ,表示第 个障碍物的编号, 。
3.根据权利要求1所述的一种农业无人机喷洒作业控制系统,其特征在于:所述农作物信息获取模块的具体分析过程为:从待喷洒农田内任取若干个农作物样品,利用无人机载体搭载摄像设备获取图像,记为各农作物样品图像,提取云数据库中农作物在各生长阶段的图像,将其和各农作物样品图像匹配得到各农作物样品的对应生长阶段,从中筛选农作物样品匹配最多的生长阶段作为待喷洒农田农作物的指定生长阶段,将其和预设的农作物在各生长阶段单位面积所需喷洒药物量进行匹配,得到农作物在指定生长阶段单位面积所需喷洒药物量,通过将其和待喷洒农田面积相乘得到农作物在指定生长阶段所需喷洒总药物量,记为待喷洒农田对应总喷洒药物量 。
4.根据权利要求3所述的一种农业无人机喷洒作业控制系统,其特征在于:所述飞行信息分析模块的具体分析过程包括以下步骤:第一步,读取待喷洒农田的轮廓形状,从云数据库中提取各农田轮廓形状推荐飞行路线合集,根据待喷洒农田轮廓形状匹配对应飞行路线,记为各推荐飞行路线;
第二步,获取无人机单次飞行携带的喷洒药物量,记为 ,读取待喷洒农田对应总喷洒药物量 ,通过 得到无人机返还次数 , 表示向上取整,读取无人机返还次数,为各推荐飞行路线中各次返还点位置进行定位,测量各推荐飞行路线各次返还点距离药物补充点的距离,记为 ,表示第 条推荐飞行路线的编号, ,表示无人机第 个返还点的编号, 。
5.根据权利要求4所述的一种农业无人机喷洒作业控制系统,其特征在于:所述最佳飞行路线的具体分析过程包括以下步骤:第一步,读取各推荐飞行路线各次返还点距离药物补充点的距离 并从中筛选出最大值和最小值,记为 和 ,通过公式 得到无人机各推荐飞行路线的飞行推荐系数 ,其中 表示待喷洒农田的障碍物数量, 表示预设的参考障碍物数量;
第二步,将无人机各飞行路线的飞行推荐系数从大到小进行排列,将第一个飞行推荐系数对应的飞行路线作为无人机的飞行路线,记为无人机的最佳飞行路线。
6.根据权利要求1所述的一种农业无人机喷洒作业控制系统,其特征在于:所述补喷模块的具体分析过程包括以下步骤:第一步,对进行药物喷洒后的农田区域进行图像获取并单独提取农作物部分图像,将其划分为若干个等面积的子区域,记为各已喷洒农作物子区域图像;
第二步,对各已喷洒农作物子区域图像各像素的色度值进行检测,从云数据库中提取各药物量范围下农作物图像像素的标准色度值范围,读取农作物在指定生长阶段单位面积所需喷洒药物量,将其和各药物量范围下农作物图像像素的标准色度值范围进行匹配,得到农作物在指定生长阶段单位面积所需喷洒药物量所属药物量范围,进而得到农作物在指定生长阶段中所需喷洒药物量的标准色度值范围;
第三步,将各已喷洒农作物子区域图像各像素的色度值和农作物在指定生长阶段中所需喷洒药物量的标准色度值范围进行对比,将处于农作物在指定生长阶段中所需喷洒药物量的标准色度值范围的各像素记为各指定像素,统计各已喷洒农作物子区域图像中指定像素的数量,记为 ,其中 表示第 个已喷洒农作物子区域的编号, ,通过公式得到各已喷洒农作物子区域的色度符合系数 , 表示预设的指定像素数量参考值;
第四步,将各已喷洒农作物子区域的色度符合系数分别同预设的合格色度符合系数阈值进行比对,若某已喷洒农作物子区域的色度符合系数大于或等于预设的合格色度符合系数阈值,则表示该已喷洒农作物子区域的农作物对应药物喷洒量合格,若某已喷洒农作物子区域的色度符合系数小于预设的合格色度符合系数阈值,则表示该已喷洒农作物子区域的农作物对应药物喷洒量不合格,向系统发送补喷提醒。