【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及植保無人機，具體為一種用于果樹的無人機雙機協同智能噴藥方法。
技術介紹
1、在現代農業中，精準農業作為提升農業生產效率和可持續發展的重要手段，正逐漸受到重視。尤其是在果樹種植領域，利用無人機技術進行智能化管理已成為一種新興趨勢，這一領域不僅涵蓋了無人機的應用，還涉及圖像識別、數據分析和環境監測等技術，具體到果樹的噴藥管理，無人機的雙機協同作業方式，通過智能算法優化噴藥路徑，能有效提高藥劑的使用效率，確保每棵果樹均勻噴灑藥劑，從而實現更好的病蟲害防治效果。
2、盡管無人機在果樹噴藥中顯示出良好的應用潛力，當前的噴藥管理方式仍存在不少不足之處，許多果園在噴藥過程中依賴于固定的噴藥路徑，缺乏針對不同果樹生長高度和分布密度的動態調整能力，這種“一刀切”的噴藥策略，導致了藥劑的使用不均勻，部分果樹可能未能得到充分的噴灑，而某些區域則可能因重疊噴灑而浪費藥劑，此外，由于缺乏實時的數據反饋與監測，噴藥效果難以評估，難以根據實際情況進行及時的調整。
技術實現思路
1、針對現有技術的不足，本專利技術提供了一種用于果樹的無人機雙機協同智能噴藥方法，解決了上述
技術介紹
中的問題。
2、為實現以上目的，本專利技術通過以下技術方案予以實現：一種用于果樹的無人機雙機協同智能噴藥方法，包括以下步驟：
3、s1、在無人機上部署激光雷達和高精度gps，使用無人機航拍收集果園三維點云數據，構建果園三維點云數據集合；
4、s2、對構建的果園三維點云數據集合內數
5、s3、基于預處理后的果園三維點云數據，構建果園三維網格模型，標記果樹位置，構建果園藥劑噴灑任務點集合，并基于果樹高度劃分果園區域，進行無人機噴藥任務分配；
6、s4、對于每架無人機，基于果園三維網格模型，規劃無人機噴藥路徑，并將無人機噴藥路徑分配給兩架無人機，執行噴藥作業，使用無人機上的傳感器和果園的環境監測裝置實時監測藥劑沉降和噴灑效果，收集數據；
7、s5、預先設置藥劑噴灑評估閾值yz，依據實時收集的藥劑噴灑量q、噴藥均勻度jy和噴藥效率e，獲取果園的綜合評分yl，通過將果園的綜合評分yl與預設的藥劑噴灑評估閾值yz進行對比分析，評估當前果園藥劑噴灑情況，補充作業。
8、優選的，s1具體步驟包括：
9、s11、在無人機上部署激光雷達和高精度gps，并在果園設立已知精確坐標的地面控制點gcps，使用攜帶激光雷達和高精度gps的無人機對果園進行多次航拍，獲取果園三維點云數據，包括果園地形數據、果樹高度數據和果園內存在的障礙物位置數據，將多次航拍獲取的果園三維點云數據進行合并，構建果園三維點云數據集合。
10、優選的，s2具體步驟包括：
11、s21、將s11步驟中構建的果園三維點云數據集合中的果園三維點云數據，進行數據清洗，刪除重復的數據點，識別并移除噪聲點和異常值，并將所有果園三維點云數據轉換到同一坐標系中，結合無人機gps數據和果園中地面控制點gcps坐標，校正果園三維點云數據，獲取經過預處理的果園三維點云數據集合。
12、優選的，s3具體步驟包括：
13、s31、使用建模軟件meshlab將s21步驟中經過預處理的果園三維點云數據集合轉換為果園三維網格模型，并在果園三維網格模型中標記每棵果樹位置，將每棵果樹位置記作一個藥劑噴灑任務點ti，獲取其坐標(xi，yi，zi)，構建果園藥劑噴灑任務點集合{t1，t2，...，tn}；
14、s32、多次隨機劃分果園，獲得多個不同的k值，所述k值指果園的劃分區域數量，獲取每個果園區域內所有果樹高度均值，并計算該果園區域內每棵果樹高度與果樹高度均值之間的差異，獲取該果園區域的誤差平方和，并依此得到整個果園區域的總誤差平方和，將不同k值對應的總誤差平方和繪制成sse曲線圖，基于sse曲線圖，獲取相鄰k值之間的sse變化率，將sse變化率最小的k值作為果園區域劃分數量；
15、s33、基于s32確定的果園區域劃分數量k，從果園的所有果樹高度中隨機選擇k個高度作為聚類中心，計算每棵果樹與每個聚類中心的歐式距離，并將每棵果樹分配到與其距離最小的聚類中心，形成k個果園區域，其歐式距離獲取方式為：
16、d(hi，cj)＝|hi-cj|；
17、式中，hi是第i棵果樹的高度，ck是第j個果園區域聚類中心的高度；
18、s34、對于每個果園區域中的果樹，重新計算該果園區域的聚類中心，即該果園區域所有果樹高度的均值。
19、s35、重復s34過程，直到每個果園區域的聚類中心不再發生變化，以獲取每個果園區域中所對應的果樹位置，每個果園區域對應一個聚類中心，構建聚類中心集合{c1，c2，...，ck}。
20、s36、根據s35果園聚類結果，獲取k個果園區域和其對應的果樹高度均值，根據每個果園區域的果樹高度均值對果園區域進行排序，獲得一個按高度從低到高排列的果園區域列表，從低到高依次將果園區域分配給每個無人機，每個無人機獲取各自的目標區域。
21、優選的，s4具體步驟包括：
22、s41、設定無人機噴藥路徑起始節點為無人機初始位置，遍布鄰接網格，搜索藥劑噴灑任務點，計算從無人機初始位置到周圍每個藥劑噴灑任務點的總代價f(n)，獲取方式為：
23、f(n)＝g(n)+h(n)；
24、式中，g(n)是從無人機初始位置到藥劑噴灑任務點的實際代價，h(n)是從無人機初始位置到藥劑噴灑任務點的啟發式估計代價；
25、s42、依據s41步驟獲取無人機初始位置到周圍每個藥劑噴灑任務點的總代價f(n)，生成總代價f(n)列表，從中選擇f(n)值最小的藥劑噴灑任務點，作為無人機下一個到達的藥劑噴灑任務點，若無人機下一個到達的藥劑噴灑任務點是該無人機所負責的目標區域，則構建路徑并結束搜索，若無人機下一個到達的藥劑噴灑任務點不是該無人機所負責的目標區域，則遍歷無人機下一個到達的藥劑噴灑任務點的鄰接網格，計算從無人機初始位置到無人機下一個到達的藥劑噴灑任務點的鄰接藥劑噴灑任務點的總代價f(n)，選擇總代價f(n)最小的藥劑噴灑任務點，判斷其是否屬于該無人機所負責的目標區域，直到無人機下一個到達的藥劑噴灑任務點處于該無人機負責的目標區域內，停止搜索；
26、s43、將選擇的藥劑噴灑任務點作為當前無人機任務點，更新無人機當前位置，重復步驟s41和s42，直到該無人機負責的目標區域全部完成，輸出無人機噴藥路徑。
27、s44、基于s43獲取的無人機噴藥路徑，控制無人機進行噴藥作業，在無人機到達目標區域前，根據s35獲得的該區域果樹高度均值，控制無人機作業高度，進行噴藥作業，并通過搭載在無人機上的傳感器和果園環境監測裝置監測無人機噴藥作業過程，并記錄各藥劑噴灑任務點的藥劑噴灑量q、噴藥均勻度jy、噴藥效率e、總面積、藥劑濃度和作業時本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種用于果樹的無人機雙機協同智能噴藥方法，其特征在于：包括以下步驟，
2.根據權利要求1所述的一種用于果樹的無人機雙機協同智能噴藥方法，其特征在于：
3.根據權利要求2所述的一種用于果樹的無人機雙機協同智能噴藥方法，其特征在于：
4.根據權利要求3所述的一種用于果樹的無人機雙機協同智能噴藥方法，其特征在于：
5.根據權利要求4所述的一種用于果樹的無人機雙機協同智能噴藥方法，其特征在于：
6.根據權利要求5所述的一種用于果樹的無人機雙機協同智能噴藥方法，其特征在于：
7.根據權利要求6所述的一種用于果樹的無人機雙機協同智能噴藥方法，其特征在于：
8.根據權利要求7所述的一種用于果樹的無人機雙機協同智能噴藥方法，其特征在于：
9.根據權利要求8所述的一種用于果樹的無人機雙機協同智能噴藥方法，其特征在于：
10.根據權利要求1所述的一種用于果樹的無人機雙機協同智能噴藥方法，其特征在于：
【技術特征摘要】
1.一種用于果樹的無人機雙機協同智能噴藥方法，其特征在于：包括以下步驟，
2.根據權利要求1所述的一種用于果樹的無人機雙機協同智能噴藥方法，其特征在于：
3.根據權利要求2所述的一種用于果樹的無人機雙機協同智能噴藥方法，其特征在于：
4.根據權利要求3所述的一種用于果樹的無人機雙機協同智能噴藥方法，其特征在于：
5.根據權利要求4所述的一種用于果樹的無人機雙機協同智能噴藥方法，其特征在于：
【專利技術屬性】
技術研發人員：陳炳太，劉冰，常青，尹洪環，潘月占，尚浩輝，李德懷，
申請(專利權)人：天津商業大學，
類型：發明
國別省市：
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