CN114049051B - 基于Mavlink协议的植保无人机地面监测终端 - Google Patents
基于Mavlink协议的植保无人机地面监测终端 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了基于Mavlink协议的植保无人机地面监测终端，属于植保领域，用于解决植保采用大面积笼统的方式，且植保无人机植保容易出现多喷、漏喷、少喷等现象的问题，包括植保差异模块、植物分析模块、区域划分模块和植保监测模块，所述区域划分模块用于将植保区域进行划分，所述植物分析模块用于对监测区域内的植物生长情况进行分析，所述植保差异模块用于对监测区域的植保顺序进行差异化设置，所述植保监测模块用于对植保无人机的植保情况进行监测，本发明依据植物的实际生长情况、种植区域的实际环境数据实现植保措施的差异化设置，避免植保无人机植保过程中出现多喷、漏喷、少喷的现象。
Description
技术领域
本发明属于植保领域，涉及无人机监测技术，具体是基于Mavlink协议的植保无人机地面监测终端。
背景技术
植物是生命的主要形态之一，包含了如树木、灌木、藤类、青草、蕨类，及绿藻、地衣等熟悉的生物。植物可以分为种子植物、藻类植物、苔藓植物、蕨类植物等。绿色植物大部分的能源是经由光合作用从太阳光中得到的，温度、湿度、光线、淡水是植物生存的基本需求。被子植物共有六大器官：根、茎、叶、花、果实、种子。绿色植物具有光合作用的能力——借助光能及叶绿素，在酶的催化作用下，利用水、无机盐和二氧化碳进行光合作用，释放氧气，产生葡萄糖等有机物，供植物体利用。在当今社会发展中，为了植物能够更好的生长，推行植物保护政策，通过飞行器等设备对植物进行药物喷洒、种子投放、飞行浇灌等。
现有技术中，在植物保护时，通常为大面积笼统地对植物种植区域进行保护，没有依据植物的实际生长情况、种植区域的实际环境数据将植保措施进行差异化设置，从而造成植保资源的浪费，而且当前植保无人机植保过程中，经常容易出现多喷、漏喷、少喷等现象，为此，我们提出基于Mavlink协议的植保无人机地面监测终端。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明目的是提供基于Mavlink协议的植保无人机地面监测终端。
本发明所要解决的技术问题为：
（1）如何依据植物的实际生长情况、种植区域的实际环境数据将植保措施进行差异化设置；
（2）如何解决植保无人机植保过程中出现多喷、漏喷、少喷等现象的问题。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
基于Mavlink协议的植保无人机地面监测终端，包括植保无人机和无人机管理平台，所述植保无人机内部设置有机载终端，所述机载终端与无人机管理平台相连接，所述无人机管理平台连接有植保差异模块、植物分析模块、区域划分模块、植保监测模块、飞行规划模块和数据采集模块，所述区域划分模块用于将植保区域进行划分，划分得到若干个监测区域，并在每个监测区域内设定轨迹点；所述数据采集模块用于采集植保无人机的飞行数据和植保数据、监测区域的植物数据和环境数据，并将飞行数据、植保数据、植物数据和环境数据发送至无人机管理平台；
所述无人机管理平台将植物数据和环境数据发送至植物分析模块，所述植物分析模块用于对监测区域内的植物生长情况进行分析，分析得到监测区域内植物的生长值SZu并发送至植保差异模块和无人机管理平台；所述植保差异模块用于对监测区域的植保顺序进行差异化设置，工作得到监测区域的植保等级并至无人机管理平台，无人机管理平台依据植保等级将监测区域进行差异化设置；
所述飞行规划模块用于对植保无人机的飞行轨迹进行规划，规划得到植保无人机的植保路线，所述飞行规划模块将植保路线反馈至无人机管理平台，所述无人机管理平台将植保路线加载至机载终端，所述机载终端用于驱使植保无人机按照植保路线进行飞行；所述植保监测模块用于对植保无人机的植保情况进行监测，生成喷洒正常信号、喷洒缺量信号或喷洒超量信号并反馈至无人机管理平台，所述无人机管理平台将喷洒正常信号、喷洒缺量信号或者喷洒超量信号发送至机载终端，机载终端将喷洒缺量信号对应的监测区域进行补充喷洒。
进一步地，飞行数据包括植保无人机的飞行方向、飞行速度、飞行时间和飞行高度；
植保数据包括植保无人机的药物实时液位和喷药速率；
植物数据包括监测区域内植物的图片、高度、茎秆直径和叶片数；
环境数据包括监测区域的土壤酸碱度、土壤含氧量、土壤养分贮量、温度值、湿度值和光照值。
进一步地，所述植物分析模块的分析过程具体如下：
步骤S1：将监测区域标记为u，u=1，2，……，z，z为正整数，得到监测区域内的植物iu，i=1，2，……，x，x为正整数，i代表监测区域内植物的编号；依据植物图片得到植物高度GDiu、茎秆直径ZJiu和叶片数YPiu；
步骤S2：通过公式计算得到MSiu=GDiu×a1+ZJiu×a2+YPiu×a3监测区域内植物的茂盛值MSiu；统计监测区域内的植物数，并将植物数标记为ZWSu；式中，a1、a2和a3均为固定数值的权重系数，且a1、a2和a3的取值均大于零；
步骤S3：监测区域内植物的茂盛值MSiu相加求和除以植物数得到监测区域植物的茂盛均值MSJu；
步骤S4：获取监测区域内人员走动数，并将人员走动数标记为Ru；获取监测区域的人工施肥次数，并将人工施肥次数标记为SFu；获取监测区域内的土壤含氧量，土壤含氧量比对对应的土壤含氧量阈值后得到土壤含氧差量HYCu；
步骤S5：利用公式
计算得到监测区域内的环境干扰值
HGu；式中，a4和a5均为固定数值的比例系数，且a4和a5的取值均大于零；
步骤S6：将茂盛均值MSJu、环境干扰值HGu代入计算式SZu=MSJu/HGu计算得到监测区域内植物的生长值SZu。
进一步地，所述植保差异模块的工作过程具体如下：
步骤SS1：获取监测区域的植保次数，并将植保次数标记为ZBu；
步骤SS2：获取监测区域的上次植保时间，利用当前时间减去上次植保时间得到监测区域的植保间隔时长JTu；
步骤SS3：利用公式
计算得到监测区域的植保排序值ZPu；式
中，b1和b2均为固定数值的比例系数，且b1和b2的取值均大于零；
步骤SS4：若ZPu＜X1，则监测区域的植保等级为第三植保等级；
若X1≤ZPu＜X2，则监测区域的植保等级为第二植保等级；
若X2≤ZPu，则监测区域的植保等级为第一植保等级；其中，X1和X2均为植保排序阈值，且X1＜X2。
进一步地，差异化设置具体为：若监测区域为第一植保等级，则对应监测区域内的监测点呈红色，若监测区域为第二植保等级，则对应监测区域内的监测点呈黄色，若监测区域为第三植保等级，则对应监测区域内的监测点呈绿色，第一植保等级的监测区域的喷洒量和喷洒时长均大于第二植保等级的监测区域的喷洒量和喷洒时长，第二植保等级的监测区域的喷洒量和喷洒时长均大于第三植保等级的监测区域的喷洒量和喷洒时长。
进一步地，所述飞行规划模块的规划过程具体如下：将红色的轨迹点、黄色的轨迹点和绿色的轨迹点归类为植保无人机的植保点，植保点与植保点之间相连接得到植保无人机的植保路线。
进一步地，所述植保监测模块的监测过程具体如下；
步骤P1：依据植保等级为监测区域设定植保需求，植保需求包括喷洒量和喷洒时长；
步骤P2：获取监测区域的预计喷洒量，并将预计喷洒量标记为YPSu；
步骤P3：获取植保无人机在对应监测区域的实际喷洒时长，并将实际喷洒时长标记为STu；
步骤P4：获取植保无人机的喷洒速率，并将喷洒速率标记为PSDu；
步骤P5：利用公式SPSu=STu×PSDu计算得到植保无人机在监测区域的实时喷洒量SPSu；
步骤P6：若SPSu＞YPSu，则进入下一步骤；
若SPSu＜YPSu，则生成喷洒缺量信号；
若SPSu＝YPSu，则生成喷洒正常信号；
步骤P7：计算实时喷洒量减去预计喷洒量得到监测区域的喷洒差量PSCu；
若PSCu＜Y1，则生成喷洒正常信号；
若Y1≤PSCu，则生成喷洒超量信号；其中，Y1为喷洒差量阈值。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明通过区域划分模块将植保区域进行划分，划分得到若干个监测区域，并在每个监测区域内设定轨迹点，而后通过植物分析模块对监测区域内的植物生长情况进行分析，得到监测区域内植物的生长值并发送至植保差异模块，植保差异模块对监测区域的植保顺序进行差异化设置，依据植保次数和植保间隔时长得到监测区域的植保排序值，植保排序值比对设定阈值后得到监测区域的植保等级，依据植保等级对监测区域的植保措施进行差异化设置，本发明依据植物的实际生长情况和种植区域的实际环境数据，将监测区域的植保措施进行差异化设置；
2、本发明通过植保监测模块对植保无人机的植保情况进行监测，依据植保等级得到监测区域的植保需求，通过植保无人机在对应监测区域的实际喷洒时长和植保无人机的喷洒速率得到实时喷洒量，实时喷洒量比对预计喷洒量后生成喷洒正常信号、喷洒缺量信号或者喷洒超量信号，有效解决植保无人机植保过程中出现多喷、漏喷、少喷的问题。
附图说明
为了便于本领域技术人员理解，下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1为本发明的整体***框图；
图2为本发明中无人机管理平台的***框图。
具体实施方式
为更进一步阐述本发明为实现预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。
请参阅图1-2所示，基于Mavlink协议的植保无人机地面监测终端，包括植保无人机、无人机数传电台、植保无人机地面监测终端以及无人机管理平台，所述植保无人机内部设置有机载终端，所述机载终端与无人机管理平台相连接，所述无人机管理平台连接有植保差异模块、植物分析模块、区域划分模块、植保监测模块、飞行规划模块和数据采集模块；
所述区域划分模块用于将植保区域进行划分，划分得到若干个监测区域，并在每个监测区域内设定轨迹点，其中，轨迹点处设置有液体传感器和高清摄像头，在具体实施时，可以将轨迹点设置在监测区域的中心位置；
所述数据采集模块用于采集植保无人机的飞行数据和植保数据、监测区域的植物数据和环境数据，并将飞行数据、植保数据、植物数据和环境数据发送至无人机管理平台，所述无人机管理平台将植物数据和环境数据发送至植物分析模块；
其中，飞行数据包括植保无人机的飞行方向、飞行速度、飞行时间、飞行高度等；植保数据包括植保无人机的药物实时液位、喷药速率等；植物数据包括监测区域内植物的图片、高度、茎秆直径、叶片数，环境数据包括监测区域的土壤酸碱度、土壤含氧量、土壤养分贮量、温度值、湿度值、光照值等；
具体的是，数据采集模块为监测区域内安装的高清摄像头，植保无人机上安装的速度传感器、计时器、GPS定位仪，植保无人机上液体箱内的液位传感器、流量计等；
所述植物分析模块用于对监测区域内的植物生长情况进行分析，分析过程具体如下：
步骤S1：将监测区域标记为u，u=1，2，……，z，z为正整数，得到监测区域内的植物iu，i=1，2，……，x，x为正整数，i代表监测区域内植物的编号；依据植物图片得到植物高度GDiu、茎秆直径ZJiu和叶片数YPiu；
需要具体说明的是，测量植物的茎秆直径时，可采用立木测定法，使用国家统一的茎秆测量数据，从植物底部土地部分，从上到下或由下而上的指定位置，是最佳的测量植物茎秆的点，测量时为防止数据不准确，也可多次测量，记录并分析数据，有利于数值更精确；
步骤S2：通过公式计算得到MSiu=GDiu×a1+ZJiu×a2+YPiu×a3监测区域内植物的茂盛值MSiu；统计监测区域内的植物数，并将植物数标记为ZWSu；式中，a1、a2和a3均为固定数值的权重系数，且a1、a2和a3的取值均大于零；
步骤S3：监测区域内植物的茂盛值MSiu相加求和除以植物数得到监测区域植物的
茂盛均值MSJu，具体为：
；
步骤S4：获取监测区域内人员走动数，并将人员走动数标记为Ru；获取监测区域的人工施肥次数，并将人工施肥次数标记为SFu；获取监测区域内的土壤含氧量，土壤含氧量比对对应的土壤含氧量阈值后得到土壤含氧差量HYCu；
步骤S5：利用公式
计算得到监测区域内的环境干扰值
HGu；式中，a4和a5均为固定数值的比例系数，且a4和a5的取值均大于零；
步骤S6：将茂盛均值MSJu、环境干扰值HGu代入计算式SZu=MSJu/HGu计算得到监测区域内植物的生长值SZu；
所述植物分析模块将监测区域内植物的生长值SZu发送至植保差异模块和无人机管理平台；所述植保差异模块接收到植物分析模块发送至监测区域内植物的生长值SZu后，所述植保差异模块用于对监测区域的植保顺序进行差异化设置，工作过程具体如下：
步骤SS1：获取监测区域的植保次数，并将植保次数标记为ZBu；
步骤SS2：获取监测区域的上次植保时间，利用当前时间减去上次植保时间得到监测区域的植保间隔时长JTu；
步骤SS3：利用公式
计算得到监测区域的植保排序值ZPu；式
中，b1和b2均为固定数值的比例系数，且b1和b2的取值均大于零；
步骤SS4：若ZPu＜X1，则监测区域的植保等级为第三植保等级；
若X1≤ZPu＜X2，则监测区域的植保等级为第二植保等级；
若X2≤ZPu，则监测区域的植保等级为第一植保等级；其中，X1和X2均为植保排序阈值，且X1＜X2；
所述植保差异模块将监测区域的植保等级反馈至无人机管理平台，无人机管理平台依据植保等级将监测区域进行差异化设置，具体为：
若监测区域为第一植保等级，则对应监测区域内的监测点呈红色，若监测区域为第二植保等级，则对应监测区域内的监测点呈黄色，若监测区域为第三植保等级，则对应监测区域内的监测点呈绿色，第一植保等级的监测区域的喷洒量和喷洒时长均大于第二植保等级的监测区域的喷洒量和喷洒时长，第二植保等级的监测区域的喷洒量和喷洒时长均大于第三植保等级的监测区域的喷洒量和喷洒时长；
在具体实施时，植保差异模块还可以将处于同一植保等级的监测区域进行排序，因为虽然监测区域处于同一植保等级，但监测区域的植保排序值也会有所差别，在区分完植保等级后，在此基础上按照植保排序值进行排序；
所述飞行规划模块用于对植保无人机的飞行轨迹进行规划，规划过程具体如下：将红色的轨迹点、黄色的轨迹点和绿色的轨迹点归类为植保无人机的植保点，植保点与植保点之间相连接得到植保无人机的植保路线，所述飞行规划模块将植保路线反馈至无人机管理平台，所述无人机管理平台将植保路线加载至机载终端，所述机载终端用于驱使植保无人机按照植保路线进行飞行；
所述植保监测模块用于对植保无人机的植保情况进行监测，监测过程具体如下；
步骤P1：依据植保等级为监测区域设定植保需求，植保需求包括喷洒量和喷洒时长；
步骤P2：获取监测区域的预计喷洒量，并将预计喷洒量标记为YPSu；
步骤P3：获取植保无人机在对应监测区域的实际喷洒时长，并将实际喷洒时长标记为STu；
步骤P4：获取植保无人机的喷洒速率，并将喷洒速率标记为PSDu；
步骤P5：利用公式SPSu=STu×PSDu计算得到植保无人机在监测区域的实时喷洒量SPSu；
步骤P6：若SPSu＞YPSu，则进入下一步骤；
若SPSu＜YPSu，则生成喷洒缺量信号；
若SPSu＝YPSu，则生成喷洒正常信号；
步骤P7：计算实时喷洒量减去预计喷洒量得到监测区域的喷洒差量PSCu；
若PSCu＜Y1，则生成喷洒正常信号；
若Y1≤PSCu，则生成喷洒超量信号；其中，Y1为喷洒差量阈值；
所述植保监测模块将喷洒正常信号、喷洒缺量信号或者喷洒超量信号反馈至无人机管理平台，所述无人机管理平台将喷洒正常信号、喷洒缺量信号或者喷洒超量信号发送至机载终端，机载终端将喷洒缺量信号对应的监测区域进行补充喷洒；
在具体实施时，所述植保检测模块还用于对植保无人机的飞行路线进行监测，监测过程具体如下：
步骤一：以植保点为圆心，建立固定半径的偏离预警区域；
步骤二：计算植保无人机与当前所在监测区域内圆心的直线间距；
步骤三：若直线间距大于间距阈值，则获取植保无人机植保路线上下一监测区域的圆心；
步骤四：计算植保无人机与下一监测区域内圆心的直线间距，若直线间距小于等于间距阈值，则生成飞行正常信号；
若直线间距大于间距阈值，则进入下一步骤；
步骤五：记录植保无人机的偏航时间，若偏航时间小于等于时间阈值，则生成飞行正常信号；若偏航时间大于时间阈值，则生成飞行偏航信号；
所述植保监测模块将飞行偏航信号发送至无人机管理平台，所述无人机管理平台依据飞行偏航信号生成路线调整指令加载至机载终端，所述机载终端接收到路线调整指令后对植保无人机的飞行陆行进行调整。
基于Mavlink协议的植保无人机地面监测终端，工作时，通过区域划分模块将植保区域进行划分，划分得到若干个监测区域，并在每个监测区域内设定轨迹点，而后通过数据采集模块采集的植保无人机的飞行数据和植保数据、监测区域的植物数据和环境数据，并将飞行数据、植保数据、植物数据和环境数据发送至无人机管理平台，无人机管理平台将植物数据和环境数据发送至植物分析模块；
通过植物分析模块对监测区域内的植物生长情况进行分析，获取得到监测区域内
的植物，得到植物高度GDiu、茎秆直径ZJiu和叶片数YPiu，通过公式计算得到MSiu=GDiu×
a1+ZJiu×a2+YPiu×a3监测区域内植物的茂盛值MSiu，而后统计监测区域内的植物数
ZWSu，监测区域内植物的茂盛值MSiu相加求和除以植物数得到监测区域植物的茂盛均值
MSJu，最后获取监测区域内人员走动数Ru、人工施肥次数SFu和土壤含氧差量HYCu，利用公
式
计算得到监测区域内的环境干扰值HGu，将茂盛均值MSJu、环
境干扰值HGu代入计算式SZu=MSJu/HGu计算得到监测区域内植物的生长值SZu，植物分析模
块将监测区域内植物的生长值SZu发送至植保差异模块和无人机管理平台；
植保差异模块接收到植物分析模块发送至监测区域内植物的生长值SZu后，植保
差异模块对监测区域的植保顺序进行差异化设置，获取监测区域的植保次数ZBu和植保间
隔时长JTu，利用公式
计算得到监测区域的植保排序值ZPu，若ZPu＜
X1，则监测区域的植保等级为第三植保等级，若X1≤ZPu＜X2，则监测区域的植保等级为第
二植保等级，若X2≤ZPu，则监测区域的植保等级为第一植保等级，植保差异模块将监测区
域的植保等级反馈至无人机管理平台，无人机管理平台依据植保等级将监测区域进行差异
化设置，若监测区域为第一植保等级，则对应监测区域内的监测点呈红色，若监测区域为第
二植保等级，则对应监测区域内的监测点呈黄色，若监测区域为第三植保等级，则对应监测
区域内的监测点呈绿色，同时，第一植保等级的监测区域的喷洒量和喷洒时长均大于第二
植保等级的监测区域的喷洒量和喷洒时长，第二植保等级的监测区域的喷洒量和喷洒时长
均大于第三植保等级的监测区域的喷洒量和喷洒时长；
同时，通过飞行规划模块对植保无人机的飞行轨迹进行规划，将红色的轨迹点、黄色的轨迹点和绿色的轨迹点归类为植保无人机的植保点，植保点与植保点之间相连接得到植保无人机的植保路线，飞行规划模块将植保路线反馈至无人机管理平台，无人机管理平台将植保路线加载至机载终端，机载终端驱使植保无人机按照植保路线进行飞行；
最后，通过植保监测模块对植保无人机的植保情况进行监测，依据植保等级为监测区域设定植保需求，获取监测区域的预计喷洒量YPSu、获取植保无人机在对应监测区域的实际喷洒时长STu和植保无人机的喷洒速率PSDu，利用公式SPSu=STu×PSDu计算得到植保无人机在监测区域的实时喷洒量SPSu，若SPSu＜YPSu，则生成喷洒缺量信号，若SPSu＝YPSu，则生成喷洒正常信号，若SPSu＞YPSu，则计算实时喷洒量减去预计喷洒量得到监测区域的喷洒差量PSCu，若PSCu＜Y1，则生成喷洒正常信号，若Y1≤PSCu，则生成喷洒超量信号，植保监测模块将喷洒正常信号、喷洒缺量信号或者喷洒超量信号反馈至无人机管理平台，无人机管理平台将喷洒正常信号、喷洒缺量信号或者喷洒超量信号发送至机载终端，机载终端将喷洒缺量信号对应的监测区域进行补充喷洒；
在实际植保时，植保检测模块还对植保无人机的飞行路线进行监测，以植保点为圆心，建立固定半径的偏离预警区域，计算植保无人机与当前所在监测区域内圆心的直线间距，若直线间距大于间距阈值，则获取植保无人机植保路线上下一监测区域的圆心，计算植保无人机与下一监测区域内圆心的直线间距，若直线间距小于等于间距阈值，则生成飞行正常信号，若直线间距大于间距阈值，记录植保无人机的偏航时间，若偏航时间小于等于时间阈值，则生成飞行正常信号，若偏航时间大于时间阈值，则生成飞行偏航信号，植保监测模块将飞行偏航信号发送至无人机管理平台，无人机管理平台依据飞行偏航信号生成路线调整指令加载至机载终端，机载终端接收到路线调整指令后对植保无人机的飞行陆行进行调整。
上述公式均是去量纲取其数值计算，公式是由采集大量数据进行软件模拟得到最近真实情况的一个公式，公式中的预设参数由本领域的技术人员根据实际情况进行设置。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简介修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (3)
1.基于Mavlink协议的植保无人机地面监测终端，其特征在于，包括植保无人机和无人机管理平台，所述植保无人机内部设置有机载终端，所述机载终端与无人机管理平台相连接，所述无人机管理平台连接有植保差异模块、植物分析模块、区域划分模块、植保监测模块、飞行规划模块和数据采集模块，所述区域划分模块用于将植保区域进行划分，划分得到若干个监测区域，并在每个监测区域内设定轨迹点；所述数据采集模块用于采集植保无人机的飞行数据和植保数据、监测区域的植物数据和环境数据，并将飞行数据、植保数据、植物数据和环境数据发送至无人机管理平台；
所述无人机管理平台将植物数据和环境数据发送至植物分析模块，所述植物分析模块用于对监测区域内的植物生长情况进行分析，分析过程具体如下：
步骤S1：将监测区域标记为u，u=1，2，……，z，z为正整数，得到监测区域内的植物iu，i=1，2，……，x，x为正整数，i代表监测区域内植物的编号；依据植物图片得到植物高度GDiu、茎秆直径ZJiu和叶片数YPiu；
步骤S2：通过公式计算得到MSiu=GDiu×a1+ZJiu×a2+YPiu×a3监测区域内植物的茂盛值MSiu；统计监测区域内的植物数，并将植物数标记为ZWSu；式中，a1、a2和a3均为固定数值的权重系数，且a1、a2和a3的取值均大于零；
步骤S3：监测区域内植物的茂盛值MSiu相加求和除以植物数得到监测区域植物的茂盛均值MSJu；
步骤S4：获取监测区域内人员走动数，并将人员走动数标记为Ru；获取监测区域的人工施肥次数，并将人工施肥次数标记为SFu；获取监测区域内的土壤含氧量，土壤含氧量比对对应的土壤含氧量阈值后得到土壤含氧差量HYCu；
步骤S5：利用公式
计算得到监测区域内的环境干扰值HGu；
式中，a4和a5均为固定数值的比例系数，且a4和a5的取值均大于零；
步骤S6：将茂盛均值MSJu、环境干扰值HGu代入计算式SZu=MSJu/HGu计算得到监测区域内植物的生长值SZu；
所述植物分析模块将分析得到监测区域内植物的生长值SZu并发送至植保差异模块和无人机管理平台；所述植保差异模块用于对监测区域的植保顺序进行差异化设置，工作过程具体如下：
步骤SS1：获取监测区域的植保次数，并将植保次数标记为ZBu；
步骤SS2：获取监测区域的上次植保时间，利用当前时间减去上次植保时间得到监测区域的植保间隔时长JTu；
步骤SS3：利用公式
计算得到监测区域的植保排序值ZPu；式中，b1
和b2均为固定数值的比例系数，且b1和b2的取值均大于零；
步骤SS4：若ZPu＜X1，则监测区域的植保等级为第三植保等级；
若X1≤ZPu＜X2，则监测区域的植保等级为第二植保等级；
若X2≤ZPu，则监测区域的植保等级为第一植保等级；其中，X1和X2均为植保排序阈值，且X1＜X2；
所述植保差异模块将监测区域的植保等级并发送至无人机管理平台，无人机管理平台依据植保等级将监测区域进行差异化设置，差异化设置具体为：
若监测区域为第一植保等级，则对应监测区域内的监测点呈红色，若监测区域为第二植保等级，则对应监测区域内的监测点呈黄色，若监测区域为第三植保等级，则对应监测区域内的监测点呈绿色，第一植保等级的监测区域的喷洒量和喷洒时长均大于第二植保等级的监测区域的喷洒量和喷洒时长，第二植保等级的监测区域的喷洒量和喷洒时长均大于第三植保等级的监测区域的喷洒量和喷洒时长；
所述飞行规划模块用于对植保无人机的飞行轨迹进行规划，规划得到植保无人机的植保路线，所述飞行规划模块将植保路线反馈至无人机管理平台，所述无人机管理平台将植保路线加载至机载终端，所述机载终端用于驱使植保无人机按照植保路线进行飞行；所述植保监测模块用于对植保无人机的植保情况进行监测，监测过程具体如下：
步骤P1：依据植保等级为监测区域设定植保需求，植保需求包括喷洒量和喷洒时长；
步骤P2：获取监测区域的预计喷洒量，并将预计喷洒量标记为YPSu；
步骤P3：获取植保无人机在对应监测区域的实际喷洒时长，并将实际喷洒时长标记为STu；
步骤P4：获取植保无人机的喷洒速率，并将喷洒速率标记为PSDu；
步骤P5：利用公式SPSu=STu×PSDu计算得到植保无人机在监测区域的实时喷洒量SPSu；
步骤P6：若SPSu＞YPSu，则进入下一步骤；
若SPSu＜YPSu，则生成喷洒缺量信号；
若SPSu＝YPSu，则生成喷洒正常信号；
步骤P7：计算实时喷洒量减去预计喷洒量得到监测区域的喷洒差量PSCu；
若PSCu＜Y1，则生成喷洒正常信号；
若Y1≤PSCu，则生成喷洒超量信号；其中，Y1为喷洒差量阈值；
所述植保监测模块生成喷洒正常信号、喷洒缺量信号或喷洒超量信号并反馈至无人机管理平台，所述无人机管理平台将喷洒正常信号、喷洒缺量信号或者喷洒超量信号发送至机载终端，机载终端将喷洒缺量信号对应的监测区域进行补充喷洒。
2.根据权利要求1所述的基于Mavlink协议的植保无人机地面监测终端，其特征在于，飞行数据包括植保无人机的飞行方向、飞行速度、飞行时间和飞行高度；
植保数据包括植保无人机的药物实时液位和喷药速率；
植物数据包括监测区域内植物的图片、高度、茎秆直径和叶片数；
环境数据包括监测区域的土壤酸碱度、土壤含氧量、土壤养分贮量、温度值、湿度值和光照值。
3.根据权利要求1所述的基于Mavlink协议的植保无人机地面监测终端，其特征在于，所述飞行规划模块的规划过程具体如下：将红色的轨迹点、黄色的轨迹点和绿色的轨迹点归类为植保无人机的植保点，植保点与植保点之间相连接得到植保无人机的植保路线。
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| CN202111608374.8A CN114049051B (zh) | 2021-12-27 | 2021-12-27 | 基于Mavlink协议的植保无人机地面监测终端 |
Applications Claiming Priority (1)
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| CN202111608374.8A CN114049051B (zh) | 2021-12-27 | 2021-12-27 | 基于Mavlink协议的植保无人机地面监测终端 |
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Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110196604A (zh) * | 2019-05-17 | 2019-09-03 | 安徽舒州农业科技有限责任公司 | 一种用于植保无人机的依据田块智能调节喷幅的方法及*** |
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- 2021-12-27 CN CN202111608374.8A patent/CN114049051B/zh active Active
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|---|---|---|---|---|
| CN110196604A (zh) * | 2019-05-17 | 2019-09-03 | 安徽舒州农业科技有限责任公司 | 一种用于植保无人机的依据田块智能调节喷幅的方法及*** |
| CN110488873A (zh) * | 2019-09-20 | 2019-11-22 | 怀化学院 | 一种植保无人机作业航线规划方法及*** |
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