[发明专利]植保喷药无人机及其定间距飞行控制方法

说明书

本发明公开了一种植保喷药无人机，具有飞行控制器、螺旋桨和喷药系统，飞行控制器连接有用于测量无人机与下方农作物的相对高度的相对高度测量模块；飞行控制器内存储有各种类型的农作物的不同生长阶段分别对应的最佳相对高度HX数据；本发明还公开了相应的控制方法，当基准平面升高时，飞行控制器升高植保喷药无人机的螺旋桨的转速，使HS落入HX±0.03米的范围之内后，保持螺旋桨的转速不变；当基准平面降低时，飞行控制器降低植保喷药无人机的螺旋桨的转速，使HS落入HX±0.03米的范围之内后，保持螺旋桨转速不变。本发明将植保喷药无人机相对农作物的高度保持在最佳相对高度，在同样的喷药量下取得更优的喷药效果，在同样喷药效果下药液使用量最小。

技术领域

本发明涉及农业领域，尤其涉及无人机喷洒农药技术。

背景技术

随着科技的迅速发展，植保喷药无人机的使用已越来越广，农业相关的基础设施也在不断地改进，喷药植保喷药无人机采用智能操控使用喷药植保喷药无人机代替人工传统喷药设备来喷洒农药。利用喷药植保喷药无人机防治农作物病虫害具有如下优点：

农业植保植保喷药无人机效率高，喷洒农药1个小时可以喷洒30到40亩地，工作量相当于4个劳动力人工喷药作业1整天。

植保喷药无人机依靠螺旋桨的风力向下产生的巨大气流直接将药液压迫作用于作物叶片正反面及茎基部，雾流上下穿透力强，飘移少，雾滴细匀。上述特点大幅提高了农药利用率，相比人工喷药可以节约20%以上的农药使用量，节约90%的用水量，大幅降低成本。

植保喷药无人机喷药能使雾状药液最大限度地喷洒在农作物上，便于农作物的吸收，同时也减少土地的污染，而且不受地形的限制，平原、丘陵、山坡均可喷洒，同时也适用于草原、森林，病虫害防治，还适用于农作物制种、授粉。相比之下，人工喷药不仅作业效率低，而且药液利用率低，容易造成环境污染。

由于植保喷药无人机喷药远离作业人员，因而避免了施药人员中毒的现象。

总之，植保喷药无人机喷药具有成本低、效果好、不污染环境、效率高节省时间、无中毒风险等优点，近年来得到日益广泛的应用。

经发明人研究，植保喷药无人机在应用中还存在改进空间。

植保喷药无人机可向下贴近农作物0.5-2米喷药，通常认为理想的飞行高度低于3米，理想的飞行速度小于10米/秒。无人机向下与农作物的间距越小，飞行中产生的气流对作物茎叶的扰动越大。

发明人的贡献之一在于发现了以下现象：并非茎叶的扰动越大就会导致更佳的药穿透效果和药液利用率，至少对于某些农作物来说，过大的扰动反而会使上层叶片在舞动中阻挡药雾向下穿透、使中下层叶片上的雾滴沉积量有所下降；从而为优化植保喷药无人机与农作物之间的相对高度提供了理论依据，指出了优化相对高度的技术发展方向。

现有技术中无人机操作人员是凭经验控制无人机的飞行，虽然普遍利用了飞行气流扰动茎叶从而提升药雾穿透性、提高药液利用率的现象，但并不能优化这个间距以实现更优的药液利用率，不能进一步降低农药使用量。

植保喷药无人机定高飞行时，如果是按照对地高度进行定高飞行，则因植株高低不同而不能获得稳定的无人机与植株之间的相对高度，相对高度不同时，植保喷药无人机飞行中产生的气流对作物茎叶的扰动程度不同，药雾穿透性不同，药液利用率不同，最终的施药效果也不尽相同。

为了追求一致且尽可能高的施药效果，有必要将定高飞行改为定间距飞行，这里的间距指植保喷药无人机与被施药的农作物之间的相对高度，考虑因素是飞行气流对茎叶的扰动现象导致的药雾穿透性及药液利用率，目标是获取最佳的药液利用率，与根据目标植被及树冠大小等确定无人机飞行高度有根本不同（后者未考虑气流扰动现象和药液利用率）。