技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于農(nóng)用航空植保技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種基于立體測量的旋翼無人機(jī)自動(dòng)施藥系統(tǒng)與方法。

背景技術(shù)：

在農(nóng)作物生長過程中，病蟲害的有效防控是保證糧食安全生產(chǎn)必不可少的重要環(huán)節(jié)，直接影響糧食的產(chǎn)量與質(zhì)量。當(dāng)前中國糧食作物生產(chǎn)過程中，藥物噴灑仍以手工、半機(jī)械化操作為主，這不僅與病蟲害具有的遷飛性、流行性和爆發(fā)性不相匹配，同時(shí)和現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的規(guī)?；N植也不匹配，結(jié)果導(dǎo)致監(jiān)測預(yù)警和統(tǒng)防、統(tǒng)治相脫節(jié)，從而造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失，同時(shí)作業(yè)投入的勞力多、勞動(dòng)強(qiáng)度大，施藥人員中毒事件時(shí)有發(fā)生。

旋翼無人機(jī)施藥技術(shù)是利用輕小型旋翼無人機(jī)為載體，在飛行器上搭載農(nóng)藥噴霧設(shè)備，研究解決霧滴合理沉積分布，并擬將GPS系統(tǒng)引入旋翼無人機(jī)施藥作業(yè)中，具有作業(yè)飛行速度快、噴灑作業(yè)效率高、應(yīng)對突發(fā)災(zāi)害能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，克服了農(nóng)業(yè)機(jī)械或人工無法進(jìn)地作業(yè)的難題，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)化作業(yè)，為農(nóng)作物種植實(shí)現(xiàn)低空低量航空施藥提供技術(shù)支持，為提高我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)信息化、數(shù)字化水平提供技術(shù)支撐。旋翼無人機(jī)施藥與傳統(tǒng)施藥器械相比，有以下優(yōu)點(diǎn)：①省藥、省水、減少污染，有效降低農(nóng)藥殘留、土壤污染和水源短缺等問題；②作業(yè)效率高，是傳統(tǒng)人工施藥效率的60倍以上，有效解決目前農(nóng)村勞動(dòng)力短缺問題，在病蟲害大規(guī)模暴發(fā)時(shí)可以迅速開展防治，降低病蟲害造成的損失；③防治效果好，由旋翼產(chǎn)生的向下氣流有助于增加霧滴對作物的穿透性，氣流把霧滴帶到植物的葉背及根部，可減少飄移，提高農(nóng)藥在靶標(biāo)上的附著率，防治效果更好；④施藥人員安全系數(shù)高，采用人工遙控技術(shù)和自主導(dǎo)航技術(shù)相結(jié)合，操控人員在施藥區(qū)外便可通過無線遙測系統(tǒng)發(fā)出指令來控制無人機(jī)的動(dòng)作，自動(dòng)完成無人機(jī)施藥的全過程；⑤適用性好，可垂直起降，不受地理因素的制約，無論山區(qū)或平原、水田還是旱田，以及不同的作物，均具有良好的適應(yīng)性；⑥作物損傷小，不會(huì)像大型地面施藥器械碾壓作物。

旋翼無人機(jī)施藥作為一種新型防治病蟲害的手段，相比傳統(tǒng)的地面施藥和有人駕駛飛機(jī)施藥有其獨(dú)特的優(yōu)勢，不僅適用于平原地區(qū)作物，還將在丘陵山區(qū)、連片梯田等特殊地區(qū)進(jìn)行農(nóng)業(yè)病蟲草害防治，以及滅蝗、衛(wèi)生防疫等作業(yè)中發(fā)揮不可替代的作用。

目前采用旋翼無人機(jī)施藥雖然發(fā)展較快，但是仍存在較多問題，比如：施藥精度仍然較差，特別是針對間距較大的作物施藥時(shí)，往往需要擴(kuò)大噴灑面積，這樣又造成了浪費(fèi)；而且施藥不夠均勻，施藥效果大打折扣。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種基于立體測量的旋翼無人機(jī)自動(dòng)施藥系統(tǒng)與方法，該系統(tǒng)和方法通過立體測量，精確定位，實(shí)現(xiàn)旋翼無人機(jī)施藥的精準(zhǔn)和均勻。

為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種基于立體測量的旋翼無人機(jī)自動(dòng)施藥系統(tǒng)，包括旋翼無人機(jī)、相對高度測量模塊、樹冠圖像測量模塊、施藥決策模塊、施藥控制模塊。

所述相對高度測量模塊包括：超聲波傳感器、GPS定位模塊、電路板、無線傳輸模塊、電源、外殼；所述GPS定位模塊、電路板、無線傳輸模塊和電源均安裝在外殼內(nèi)，超聲波傳感器在外殼外，所述相對高度測量模塊安裝在旋翼無人機(jī)起落架上，具體來講，所述外殼固定安裝在旋翼無人機(jī)起落架上；所述超聲波傳感器形成超聲波傳感器陣列，安裝于起落架支撐桿上，所述超聲波傳感器用于實(shí)時(shí)檢測飛行器下方離樹冠相對高度，多個(gè)超聲波傳感器組成的陣列，有效探測范圍在探測范圍邊緣處相互重合，以全方位覆蓋樹冠避免遺漏，通過實(shí)時(shí)判斷檢測到的離樹冠的相對距離，得到最小值，即為離樹冠的距離。所述GPS定位模塊用于獲取當(dāng)前所測樹木GPS坐標(biāo)；所述電路板用于集成控制各功能模塊并儲(chǔ)存、計(jì)算所獲得數(shù)據(jù)；所述無線傳輸模塊將所測相對高度數(shù)據(jù)、綠色信息和GPS定位模塊所測樹木的定位坐標(biāo)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸回地面計(jì)算機(jī)；所述電源為超聲波傳感器陣列、GPS定位模塊、前置綠色傳感器、電路板、無線傳輸模塊供電；所述外殼用于安裝保護(hù)GPS定位模塊、電路板、無線傳輸模塊、電源并與起落架固定。

所述樹冠圖像測量模塊包括：運(yùn)動(dòng)攝像頭、固定支架、旋轉(zhuǎn)臂、調(diào)節(jié)電機(jī)、無線傳輸模塊；所述樹冠面積測量安裝在旋翼無人機(jī)機(jī)身腹部。所述旋轉(zhuǎn)臂、調(diào)節(jié)電機(jī)、無線傳輸模塊固定安裝在固定支架上；所述運(yùn)動(dòng)攝像頭固定安裝在旋轉(zhuǎn)臂上；所述運(yùn)動(dòng)攝像頭用于拍攝旋翼無人機(jī)中心處下方樹冠面積；所述調(diào)節(jié)電機(jī)用于調(diào)節(jié)旋轉(zhuǎn)臂旋轉(zhuǎn)角度；所述無線傳輸模塊將所測樹冠面積和綠色信息實(shí)時(shí)傳輸回地面計(jì)算機(jī)。采用運(yùn)動(dòng)攝像頭，有效地防止旋翼無人機(jī)抖動(dòng)與果樹擺動(dòng)帶來的聚焦問題，可實(shí)時(shí)快速拍攝圖片。

所述施藥決策模塊包括：地面計(jì)算機(jī)、遠(yuǎn)程控制模塊、信息接收設(shè)備、數(shù)據(jù)庫、施藥決策系統(tǒng)。其特征在于：所述地面計(jì)算機(jī)安裝在地面操作空間；所述遠(yuǎn)程控制模塊、數(shù)據(jù)庫、施藥決策系統(tǒng)集成在計(jì)算機(jī)中；所述信息接收設(shè)備包括超聲波接收設(shè)備、GPS接收設(shè)備、綠色傳感器接收設(shè)備、運(yùn)動(dòng)攝像頭接收設(shè)備；所述信息接收設(shè)備各組成部分固定安裝在旋翼無人機(jī)內(nèi)部； 所述超聲波接收設(shè)備用于接收超聲波傳感器陣列探測的相對高度信號(hào)；所述GPS接收設(shè)備用于GPS定位模塊測量的定位數(shù)據(jù)；所述綠色傳感器接收設(shè)備用于接收前置綠色傳感器和下置綠色傳感器測量的綠色信息；所述運(yùn)動(dòng)攝像頭接收設(shè)備用于接收高清攝像頭拍攝的照片信息；所述信息接收設(shè)備將所測信息傳輸?shù)降孛嬗?jì)算機(jī)；所述數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)包括果園病蟲害信息、果園樹種信息、年齡信息、最佳施藥條件信息；所述施藥決策系統(tǒng)結(jié)合果樹立體信息，自動(dòng)選擇最佳施藥方式；所述施藥決策系統(tǒng)通過遠(yuǎn)程控制模塊實(shí)時(shí)調(diào)控旋翼無人機(jī)施藥方式；所述施藥決策模塊通過前置綠色傳感器；所述地面計(jì)算機(jī)用于地面人員接收和存儲(chǔ)相對高度數(shù)據(jù)、綠色信息和GPS定位數(shù)據(jù)以及接收和存儲(chǔ)樹冠面積數(shù)據(jù)和綠色信息。

所述施藥控制模塊包括以下組成部分：藥箱、輸液管、噴頭、微控制器、馬達(dá)、噴頭進(jìn)藥電磁閥。所述藥箱固定安裝在旋翼無人機(jī)腹部；所述噴頭固定安裝在旋翼無人機(jī)起落架上；所述輸液管連接藥箱與噴頭；所述微控制器固定安裝在旋翼無人機(jī)內(nèi)；所述微控制器用于接收施藥決策模塊的決策信息；所述馬達(dá)固定安裝在無人旋翼軸線位置；所述微控制器根據(jù)遠(yuǎn)程控制信息，實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)馬達(dá)轉(zhuǎn)速；所述馬達(dá)轉(zhuǎn)速變化引起旋翼無人機(jī)高度變化；所述噴頭進(jìn)藥電磁閥安裝在輸液管上；所述微控制器根據(jù)遠(yuǎn)程控制信息，實(shí)時(shí)調(diào)控電磁閥開閉；所述電磁閥開閉決定相應(yīng)噴頭流通與否

進(jìn)一步的，所述基于立體測量的旋翼無人機(jī)自動(dòng)施藥系統(tǒng)還包括前置綠色傳感器和，所述前置綠色傳感器固定安裝在旋翼無人機(jī)前起落架上。所述前置綠色傳感器水平向前測量，用于檢測旋翼無人機(jī)前方綠色信息，避免碰撞較高的樹冠以實(shí)現(xiàn)防撞。所述下置綠色傳感器固定安裝在固定支架上；所述下置綠色傳感器豎直向下測量，用于檢測旋翼無人機(jī)下方綠色信息，結(jié)合圖像分析判斷綠色邊緣，可判斷所拍照片是否完全覆蓋樹冠，避免出現(xiàn)漏拍。

進(jìn)一步的，通過設(shè)置所述噴頭安裝位置，使得相鄰噴頭之間噴灑面積邊緣重疊，可保證每棵果樹噴灑完全且藥液消耗量小。

使用上述基于立體測量的旋翼無人機(jī)自動(dòng)施藥系統(tǒng)施藥的方法，包括以下步驟：

在地面計(jì)算機(jī)中預(yù)錄入施藥決策信息；

旋翼無人機(jī)攜帶基于立體測量的旋翼無人機(jī)自動(dòng)施藥系統(tǒng)飛行；判斷所測果樹是否為待噴藥果樹，控制旋翼無人機(jī)懸停在果樹正上方；

超聲波傳感器陣列實(shí)時(shí)測得距離樹冠的相對高度△H，GPS定位模塊實(shí)時(shí)獲取該樹定位數(shù)據(jù)，運(yùn)動(dòng)攝像頭獲得樹冠圖像；上述相對高度△H、GPS定位數(shù)據(jù)和樹冠面積數(shù)據(jù)通過無線傳輸模塊傳輸回地面計(jì)算機(jī)；通過閾值分割所述樹冠圖像計(jì)算樹冠面積；由地面計(jì)算機(jī)內(nèi)置模塊和程序存儲(chǔ)并顯示所測相對高度△H數(shù)據(jù)、GPS定位數(shù)據(jù)和樹冠面積數(shù)據(jù)；

施藥決策模塊生成施藥處方，發(fā)出調(diào)控旋翼無人機(jī)施藥方式指令；

施藥控制模塊根據(jù)遠(yuǎn)程控制模塊的控制信息，調(diào)節(jié)飛行姿態(tài)和噴頭數(shù)量，然后進(jìn)行噴灑藥劑。

進(jìn)一步的，判斷所述所測果樹是否為待噴藥果樹的方法為：通過GPS坐標(biāo)定位、運(yùn)動(dòng)相機(jī)采集的實(shí)時(shí)圖像或者目測判斷。

進(jìn)一步的，所述超聲波傳感器陣列實(shí)時(shí)測得距離樹冠的相對高度△H的過程為：

首先，將旋翼無人機(jī)置于所測果園地面上進(jìn)行測高基準(zhǔn)標(biāo)定；然后，遙控控制旋翼無人機(jī)飛到果園頂部高空，通過GPS定位坐標(biāo)、機(jī)載運(yùn)動(dòng)相機(jī)采集的實(shí)時(shí)圖像或者目測判斷是否待測果樹并進(jìn)行方位調(diào)整，以使旋翼無人機(jī)下部正對所測果樹樹冠中心；通過調(diào)整飛行高度以使超聲波傳感器陣列發(fā)射的探測聲波完全覆蓋樹冠表面并相互部分重合，對所測得的數(shù)據(jù)進(jìn)行最小值判斷，測得旋翼無人機(jī)離所測果樹樹冠的相對高度△H。

進(jìn)一步的，所述通過閾值分割所述樹冠圖像計(jì)算樹冠面積的具體過程為：

劃分出樹冠圖像中的樹冠區(qū)域并計(jì)算其面積，與下置綠色傳感器所檢測綠色邊緣信息做比較，判斷所拍照片是否完全覆蓋樹冠，若已完全覆蓋則記錄結(jié)果，若未完全覆蓋，則實(shí)時(shí)調(diào)整旋翼無人機(jī)位置后繼續(xù)拍照并結(jié)合綠色邊緣判斷，直至完全覆蓋后將結(jié)果在地面計(jì)算機(jī)中儲(chǔ)存并顯示。

進(jìn)一步的，所述施藥控制模塊調(diào)節(jié)飛行姿態(tài)和噴頭數(shù)量的過程為：根據(jù)樹干中心位置信息，控制旋翼無人機(jī)水平移動(dòng)，調(diào)節(jié)旋翼無人機(jī)中心與樹干中心重合，保證噴灑均勻；根據(jù)飛行器離樹冠相對高度△H數(shù)據(jù)，控制旋翼無人機(jī)上下移動(dòng)，使得旋翼無人機(jī)與果樹相對高度恒定，以減小施藥過程中的藥液漂移；根據(jù)樹冠面積數(shù)據(jù)，控制各個(gè)噴頭開閉，即控制噴頭數(shù)量，使噴灑范圍合理，從而減小藥液噴施量。

進(jìn)一步的，將旋翼無人機(jī)更換為直升機(jī)、多旋翼飛機(jī)等定點(diǎn)懸停飛行器，且所述定點(diǎn)懸停飛行器可人工遙控或依據(jù)GPS定位坐標(biāo)規(guī)劃路線無人自主導(dǎo)航飛行。

本發(fā)明的一種基于立體測量的旋翼無人機(jī)自動(dòng)施藥系統(tǒng)與方法，具有以下有益效果：

1.將旋翼無人機(jī)技術(shù)引入到樹高測量中，利用其可懸停、移動(dòng)快速的優(yōu)點(diǎn)，克服了傳統(tǒng)方法容易受限于自然環(huán)境的缺點(diǎn)，如樹干遮擋、森林茂密造成的測量不便，地面測定間距有限等問題，會(huì)導(dǎo)致測高不準(zhǔn)、量程有限和調(diào)整繁瑣等問題；而且旋翼無人機(jī)下壓風(fēng)場可提高霧滴穿透性.

2.將GPS定位、搭載運(yùn)動(dòng)相機(jī)觀測和目測結(jié)合，可遠(yuǎn)程精確定位待測樹木位置，克服了傳統(tǒng)地面測試方法儀器攜帶和移動(dòng)不便、通過安全性和費(fèi)時(shí)費(fèi)力等問題；

3.采用多超聲波傳感器陣列式測距原理，成本低，無遺漏，克服了激光測距方法成本高和易受樹冠疏密度影響而產(chǎn)生誤差，圖像測距方法易受圖像傳感器成像質(zhì)量和茂密森林中樹木相交影響而產(chǎn)生誤差的缺點(diǎn)；

4.將樹冠面積作為調(diào)控旋翼無人機(jī)施藥的參數(shù)，旋翼無人機(jī)可根據(jù)樹冠大小改變噴頭數(shù)量，克服了果樹個(gè)體生長差異導(dǎo)致的施藥浪費(fèi)或施藥不足，控制噴藥范圍完全覆蓋樹冠而不超出；

5.采用樹高測量與樹冠面積測量相結(jié)合的立體測量方法，避免了旋翼無人機(jī)距樹冠過高導(dǎo)致的藥液漂移與旋翼無人機(jī)距樹冠過低導(dǎo)致的施藥覆蓋不完全，解決了樹冠面積不等導(dǎo)致的施藥不均勻，對靶性能提高，旋翼無人機(jī)下壓風(fēng)場可提高霧滴穿透性，實(shí)現(xiàn)精確施藥；

6.采用地面計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)儲(chǔ)存顯示果樹信息與旋翼無人機(jī)姿態(tài)信息，實(shí)現(xiàn)可視化操作，同時(shí)可作為果園生成信息采集設(shè)備使用。

附圖說明

圖1是超聲波傳感器陣列測定飛行器離樹冠相對高度的基本原理圖；

圖2是運(yùn)動(dòng)攝像頭測定樹冠圖像及計(jì)算樹冠面積的基本原理圖；

圖3是前置綠色傳感器實(shí)現(xiàn)防撞的基本原理圖；

圖4是無人機(jī)根據(jù)下方樹冠面積實(shí)時(shí)控制噴頭開閉數(shù)量原理圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖，對本發(fā)明提出的一種基于立體測量的旋翼無人機(jī)自動(dòng)施藥系統(tǒng)與方法進(jìn)行詳細(xì)說明。在本發(fā)明的描述中，需要理解的是，術(shù)語“正面”、“左側(cè)”、“右側(cè)”、“上部”、“下部”、“底部”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，“第一”、“第二”等并不表示零部件的重要程度，因此不能理解為對本發(fā)明的限制。

本發(fā)明的一種基于立體測量的旋翼無人機(jī)自動(dòng)施藥系統(tǒng)，包括旋翼無人機(jī)、相對高度測量模塊、樹冠圖像測量模塊、施藥決策模塊、施藥控制模塊。

所述相對高度測量模塊包括：超聲波傳感器、GPS定位模塊、電路板、無線傳輸模塊、電源、外殼。所述GPS定位模塊、電路板、無線傳輸模塊和電源均安裝在外殼內(nèi)，所述相對高度測量模塊安裝在旋翼無人機(jī)起落架上；為了拆卸方便，所述高度測量模塊與旋翼無人機(jī)起落架之間可采用螺紋連接；所述超聲波傳感器形成超聲波傳感器陣列，安裝于起落架支撐桿上，優(yōu)選的，所述超聲波傳感器陣列由四個(gè)及以上數(shù)量的超聲波傳感器構(gòu)成，對稱安裝于飛行器起落架下方支撐桿上，采用四個(gè)以上超聲波傳感器獲得平均高度，可避免超聲波傳感器檢測到樹冠縫隙造成的誤判，以減小誤差。

所述樹冠圖像測量模塊包括：運(yùn)動(dòng)攝像頭、固定支架、旋轉(zhuǎn)臂、調(diào)節(jié)電機(jī)、無線傳輸模塊；所述樹冠面積測量安裝在旋翼無人機(jī)機(jī)身腹部中心處。所述旋轉(zhuǎn)臂、調(diào)節(jié)電機(jī)、無線傳輸模塊固定安裝在固定支架上；運(yùn)動(dòng)攝像頭數(shù)量為一個(gè)，通過固定支架安裝在旋翼無人機(jī)機(jī)身腹部中心位置處。

所述施藥決策模塊包括：地面計(jì)算機(jī)、遠(yuǎn)程控制模塊、信息接收設(shè)備、數(shù)據(jù)庫、施藥決策系統(tǒng)。其特征在于：所述地面計(jì)算機(jī)安裝在地面操作空間；所述遠(yuǎn)程控制模塊、數(shù)據(jù)庫、施藥決策系統(tǒng)集成在計(jì)算機(jī)中。

所述施藥控制模塊包括以下組成部分：藥箱、輸液管、噴頭、微控制器、馬達(dá)、噴頭進(jìn)藥電磁閥。所述藥箱固定安裝在旋翼無人機(jī)腹部；所述噴頭固定安裝在旋翼無人機(jī)起落架上；所述輸液管連接藥箱與噴頭；所述微控制器固定安裝在旋翼無人機(jī)內(nèi)。

所述基于立體測量的旋翼無人機(jī)自動(dòng)施藥系統(tǒng)還包括前置綠色傳感器和，所述前置綠色傳感器固定安裝在旋翼無人機(jī)前起落架上。所述下置綠色傳感器固定安裝在固定支架上。

并且，可以通過設(shè)置所述噴頭安裝位置，使得相鄰噴頭之間噴灑面積邊緣重疊，可保證每棵果樹噴灑完全且藥液消耗量小。

如圖1至4所示，使用上述基于立體測量的旋翼無人機(jī)自動(dòng)施藥系統(tǒng)施藥的方法，由以下過程實(shí)現(xiàn)：

在地面計(jì)算機(jī)中預(yù)錄入果園樹種、年齡、病蟲害信息與GPS坐標(biāo)，預(yù)錄入噴頭噴灑面積信息與相鄰噴頭之間噴灑面積的重疊信息，做噴頭噴灑面積試驗(yàn)，記錄噴頭距樹冠不同高度差下，半幅和全幅噴灑工作方式的噴灑面積，生成作物信息與噴灑面積數(shù)據(jù)庫，根據(jù)數(shù)據(jù)庫計(jì)算最佳施藥條件，即保證單棵果樹噴灑完全、施藥分布均勻、藥液漂移最小前提下，旋翼無人機(jī)距樹冠高度與施藥噴頭數(shù)量。

掛載超聲波傳感器陣列、GPS定位模塊、運(yùn)動(dòng)攝像頭、測量控制電路（即電路板）、電源、無線傳輸模塊的旋翼無人機(jī)經(jīng)遙控或軌跡控制起飛到達(dá)果園上端空中并懸停，通過運(yùn)動(dòng)相機(jī)所采集實(shí)時(shí)畫面、GPS定位數(shù)據(jù)或目測判斷旋翼無人機(jī)是否處于待測樹冠上方，旋翼無人機(jī)前部安裝前置綠色傳感器實(shí)時(shí)檢測綠色信息，防止碰撞超過當(dāng)前飛行高度的樹冠，經(jīng)由超聲波傳感器陣列測算相對高度數(shù)據(jù)，經(jīng)由運(yùn)動(dòng)攝像頭拍攝樹冠圖像數(shù)據(jù)，所得數(shù)據(jù)發(fā)送回地面計(jì)算機(jī)。

其中超聲波傳感器陣列測算相對高度方法如下：首先，將旋翼無人機(jī)置于所測果園地面上進(jìn)行測高基準(zhǔn)標(biāo)定；然后，遙控控制旋翼無人機(jī)飛到果園頂部高空，通過GPS定位坐標(biāo)、機(jī)載運(yùn)動(dòng)相機(jī)采集的實(shí)時(shí)圖像或者目測判斷是否待測果樹并進(jìn)行方位調(diào)整，以使旋翼無人機(jī)下部正對所測果樹樹冠中心；通過調(diào)整飛行高度以使超聲波傳感器陣列發(fā)射的探測聲波完全覆蓋樹冠表面并相互部分重合，對所測得的數(shù)據(jù)進(jìn)行最小值判斷，測得旋翼無人機(jī)離所測果樹樹冠的相對高度△H；最后，經(jīng)無線傳輸模塊傳輸回地面計(jì)算機(jī)儲(chǔ)存并顯示。

其中運(yùn)動(dòng)攝像頭拍攝樹冠圖像以及計(jì)算機(jī)測算樹冠面積方法如下：旋翼無人機(jī)運(yùn)動(dòng)到待測果樹上方且旋翼無人機(jī)中心與果樹樹冠中心調(diào)整重合后，通過機(jī)載運(yùn)動(dòng)相機(jī)采集樹冠實(shí)時(shí)圖像，經(jīng)無線傳輸模塊傳輸回地面計(jì)算機(jī)，集成在地面計(jì)算機(jī)內(nèi)的施藥決策系統(tǒng)采用閾值分割法將圖像像素點(diǎn)分類，劃分出樹冠區(qū)域并計(jì)算其面積，與下置綠色傳感器所檢測綠色邊緣信息做比較，判斷所拍照片是否完全覆蓋樹冠，若已完全覆蓋則記錄結(jié)果，若未完全覆蓋，則實(shí)時(shí)調(diào)整旋翼無人機(jī)位置后繼續(xù)拍照并結(jié)合綠色邊緣判斷，直至完全覆蓋后將結(jié)果在地面計(jì)算機(jī)中儲(chǔ)存并顯示。

施藥決策模塊分析所測得旋翼無人機(jī)距樹冠相對高度與樹冠面積信息，與最佳施藥條件作比對，判斷實(shí)測樹冠面積與數(shù)據(jù)庫中噴灑面積是否重合，生成相應(yīng)的施藥處方，即針對旋翼無人機(jī)飛行高度與噴頭數(shù)量的控制指令，通過遠(yuǎn)程控制模塊發(fā)送該控制指令到施藥控制模塊。

旋翼無人機(jī)內(nèi)部的微控制器根據(jù)遠(yuǎn)程控制模塊的控制指令，調(diào)節(jié)飛行姿態(tài)和噴頭數(shù)量，通過控制馬達(dá)轉(zhuǎn)速來調(diào)整旋翼無人機(jī)飛行高度，進(jìn)而改變旋翼無人機(jī)距樹冠相對距離，通過控制輸液電磁閥開閉來調(diào)整噴頭流通與否，進(jìn)而改變施藥噴頭數(shù)量。

還可以將旋翼無人機(jī)更換為直升機(jī)等定點(diǎn)懸停飛行器，旋翼無人機(jī)也可以選擇多旋翼無人機(jī)，且所述定點(diǎn)懸停飛行器可人工遙控或依據(jù)GPS定位坐標(biāo)規(guī)劃路線無人自主導(dǎo)航飛行。

基于對本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方式的描述，應(yīng)該清楚，由所附的權(quán)利要求書所限定的本發(fā)明并不僅僅局限于上面說明書中所闡述的特定細(xì)節(jié)，未脫離本發(fā)明宗旨或范圍的對本發(fā)明的許多顯而易見的改變同樣可能達(dá)到本發(fā)明的目的。