CN114402995A - 空地协同的玉米去雄方法、***及空中无人去雄机 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种空地协同的玉米去雄方法、***及空中无人去雄机，包括：控制空中无人去雄机获取遥感数据和冠层高度信息；根据遥感数据生成去雄路径，并将去雄路径和冠层高度信息发送给地面无人去雄机，由地面无人去雄机执行地面去雄作业；若地面去雄作业的去雄率小于阈值，重新生成去雄路径，地面无人去雄机再次执行地面去雄作业，然后可由空中去雄无人机对剩余雄穗去雄。本发明通过空中无人去雄机与地面无人去雄机的相互配合，基于无人机遥感技术能快速、准确地对玉米雄穗进行识别、定位并规划处最优作业路径，可以高效、快速地完成玉米雄穗的初步去除作业，弥补了人工去除残余雄穗难度大、效率低、费时、费力的缺陷，具有很强的推广潜力。

Description

空地协同的玉米去雄方法、***及空中无人去雄机

技术领域

本发明涉及农业自动化技术领域，尤其涉及一种空地协同的玉米去雄方法、***及空中无人去雄机。

背景技术

玉米是作为主要的粮食作物，其品种是以杂交种为主，且需年年制种。玉米种植的一个关键环节是母本玉米去雄，但去雄作业的工作量大，且要求短时间完成，其成本花费高昂。

目前主要依赖人工完成玉米去雄作业，但人工去雄法效率低、成本高、劳作人员劳动强度大，很难保证去雄作业的质量。近些年，利用地面机械进行去雄作业的方法逐渐普及，该方法在一定程度上具备了效率高、机动性强、受自然条件影响小的优势。然而，由于玉米植株间长势存在差异，地面机械的去雄率仅能达到90％左右，剩余的雄穗严重影响玉米种的纯度和质量，仍需继续去除。剩余雄穗的去除任务复杂，多依赖人工去除，但劳动人员对其定位困难，去除效率低下，且成本较高。

因此，亟待开发一种安全、高效、精准的玉米剩余雄穗的去除装备及方法以降低劳动力投入、减少生产成本。

发明内容

本发明提供一种空地协同的玉米去雄方法、***及空中无人去雄机，用以解决现有技术中单纯依靠地面机械进行去雄所存在的去雄率不能达到预期要求的缺陷，需要借助人工辅助去雄，但同时又存在去除效率低下，且成本较高的弊端。

第一方面，本发明提供一种空地协同的玉米去雄方法，包括：

控制空中无人去雄机巡检待作业区域，获取所述待作业区域的第一遥感数据和所述待作业区域内母本玉米植株行的平均冠层高度信息；

根据所述第一遥感数据生成用于地面无人去雄机执行首次地面去雄作业的第一去雄路径，并将所述第一去雄路径和所述平均冠层高度信息发送给所述地面无人去雄机，以供所述地面无人去雄机执行对所述待作业区域的所述首次地面去雄作业；

控制空中无人去雄机再次巡检所述待作业区域，获取所述待作业区域的第二遥感数据，以根据所述第二遥感数据确定所述首次地面去雄作业的去雄率；

若所述首次地面去雄作业的去雄率小于第一阈值，则根据所述第二遥感数据生成用于所述地面无人去雄机执行再次地面去雄作业的第二去雄路径，并将所述第二去雄路径发送给所述地面无人去雄机，以供所述地面无人去雄机执行对所述待作业区域的再次地面去雄作业。

根据本发明提供的一种空地协同的玉米去雄方法，若所述首次地面去雄作业的去雄率不小于所述第一阈值，则控制所述空中无人去雄机执行对所述待作业区域内剩余雄穗的首次空中去雄作业。

根据本发明提供的一种空地协同的玉米去雄方法，在将所述第二去雄路径发送给所述地面无人去雄机，以供所述地面无人去雄机执行对所述待作业区域的再次地面去雄作业之后，还包括：

控制空中无人去雄机再次巡检所述待作业区域，获取所述待作业区域的第三遥感数据，以根据所述第三遥感数据确定所述再次地面去雄作业的去雄率；

若所述再次地面去雄作业的去雄率不小于所述第一阈值，则控制所述空中无人去雄机执行对所述待作业区域内剩余雄穗的首次空中去雄作业。

根据本发明提供的一种空地协同的玉米去雄方法，在控制所述空中无人去雄机执行对所述待作业区域内剩余雄穗的首次空中去雄作业之前，还包括：

根据所述第三遥感数据生成用于所述空中无人去雄机执行所述首次空中去雄作业的第三去雄路径，并将所述第三去雄路径发送给所述空中无人去雄。

根据本发明提供的一种空地协同的玉米去雄方法，在控制所述空中无人去雄机执行对所述待作业区域内剩余雄穗的首次空中去雄作业之后，还包括：

控制空中无人去雄机再次巡检所述待作业区域，获取所述待作业区域的第四遥感数据，以根据所述第四遥感数据确定所述首次空中去雄作业的去雄率；

若所述首次空中去雄作业的去雄率小于第二阈值，则控制所述空中无人去雄机执行对所述待作业区域内剩余雄穗的再次空中去雄作业。

根据本发明提供的一种空地协同的玉米去雄方法，在控制所述空中无人去雄机执行对所述待作业区域内剩余雄穗的再次空中去雄作业之后，还包括：

控制空中无人去雄机再次巡检所述待作业区域，获取所述待作业区域的第五遥感数据，以根据所述第五遥感数据确定所述再次空中去雄作业的去雄率；

若所述再次空中去雄作业的去雄率小于所述第二阈值，则通过飞手远程操纵所述空中无人去雄机完成对所述待作业区域内剩余雄穗的手动去雄。

第二方面，本发明还提供一种空地协同的玉米去雄***，包括空中无人去雄机、地面无人去雄机和管理调度平台；所述管理调度平台包括第一控制单元、第一处理单元、第二控制单元和第二处理单元，其中：

所述第一控制单元，用于控制所述空中无人去雄机巡检待作业区域，获取所述待作业区域的第一遥感数据和所述待作业区域内母本玉米植株行的平均冠层高度信息；

所述第一处理单元，用于根据所述第一遥感数据生成用于所述地面无人去雄机执行首次地面去雄作业的第一去雄路径，并将所述第一去雄路径和所述平均冠层高度信息发送给所述地面无人去雄机，以供所述地面无人去雄机执行对所述待作业区域的所述首次地面去雄作业；

所述第二控制单元，用于控制空中无人去雄机再次巡检所述待作业区域，获取所述待作业区域的第二遥感数据，以根据所述第二遥感数据确定所述首次地面去雄作业的去雄率；

所述第二处理单元，在所述首次地面去雄作业的去雄率小于第一阈值的情况下，所述第二处理单元根据所述第二遥感数据生成用于所述地面无人去雄机执行再次地面去雄作业的第二去雄路径，并将所述第二去雄路径发送给所述地面无人去雄机，以供所述地面无人去雄机执行对所述待作业区域的再次地面去雄作业。

第三方面，本发明还提供一种空中无人去雄机，用于构建上述的空地协同的玉米去雄***，包括：

无人机飞行平台、控制模块、遥感探测模块和去雄机构；

所述无人机飞行平台，包括无人机本体和安装架，所述安装架固定连接在所述无人机本体的底部；

所述控制模块，设置在所述安装架上，包括控制单元和通信单元；所述通信单元用于建立所述遥感探测模块与所述管理调度平台之间的通信；所述控制单元用于根据管理调度平台的指令，控制所述无人机本体的飞行和所述去雄机构的动作；

所述遥感探测模块，通过一横杆与所述安装架固定连接，包括遥感相机和双目相机；所述遥感相机用于获取所述待作业区域的遥感数据；

所述去雄机构，通过伸缩单元连接于所述安装架上，用于执行对任一雄穗的去雄作业。

根据本发明提供的一种空中无人去雄机，所述去雄机构包括所述伸缩单元、去雄单元和药箱；

所述伸缩单元包括卷扬电机和柔性的复合绳，所述复合绳包括牵引绳、控制线缆和输药管；

所述去雄单元包括丝杠电机、传动机构、喷施模块和多片切齿；所述牵引绳的活动端连接所述丝杠电机顶部的吊环；

所述传动机构包括定座、滑座和连杆，所述定座固定连接所述丝杠电机，所述滑座和连杆与所述丝杠电机的活动丝杆相连接，在所述活动丝杠上下移动的同时，所述传动机构带动所述多片切齿进行协同开闭动作；

所述药箱设置于所述无人机本体上，所述输药管的一端通过所述喷施模块连通于所述药箱，所述输药管的另一端设置于所述多片切齿协同闭合时所形成的闭合区间内；

在所述多片切齿协同闭合后，所述喷施模块动作，以将预设在所述药箱中的花粉灭活剂经由所述输药管喷出。

根据本发明提供的一种空中无人去雄机，所述切齿的两侧均设计为切刀；

在所述滑座位于所述活动丝杆的第一位置时，所述多片切齿相邻切刀相互抵接，构成所述闭合区间；所述闭合区间的上半部分为撑开的伞状结构，所述闭合区间的上半部分为半球形结构；

在所述滑座位于所述活动丝杆的第二位置时，所述多片切齿中的相邻切刀相互远离，且随着所述滑座在所述活动丝杆的位置变化，相邻切刀之间的距离对应变化。

第四方面，本发明提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上述任一种所述空地协同的玉米去雄方法的步骤。

第五方面，本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种所述空地协同的玉米去雄方法的步骤。

本发明提供的空地协同的玉米去雄方法、***及空中无人去雄机，通过空中无人去雄机与地面无人去雄机的相互配合，基于无人机遥感技术能快速、准确地对玉米雄穗进行识别、定位并规划处最优作业路径，可以高效、快速地完成玉米雄穗的初步去除作业，弥补了人工去除残余雄穗难度大、效率低、费时、费力的缺陷，具有很强的推广潜力。

附图说明

为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明提供的空地协同的玉米去雄方法的流程示意图之一；

图2是本发明提供的空地协同的玉米去雄方法的流程示意图之二；

图3是本发明提供的空地协同的玉米去雄***的结构示意图；

图4是本发明提供的空中无人去雄机在飞行状态下的结构示意图；

图5是本发明提供的空中无人去雄机在作业状态下的结构示意图；

图6是本发明提供的去雄单元在闭合时的结构示意图；

图7是本发明提供的去雄单元在展开时的结构示意图；

图8是本发明提供的电子设备的结构示意图；

附图标记：

1：无人机飞行平台；2：控制模块；3：去雄单元；4：去雄机构；5：遥感探测模块；4-1：复合绳；4-2：卷扬电机；3-1：吊环；3-2：丝杠电机；3-3：定座；3-4：滑座；3-5：切齿；3-6：连杆；3-7：喷施模块。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，在本发明实施例的描述中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本申请的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便本申请的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施，且“第一”、“第二”等所区分的对象通常为一类，并不限定对象的个数，例如第一对象可以是一个，也可以是多个。此外，说明书以及权利要求中“和/或”表示所连接对象的至少其中之一，字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

现有的针对母本玉米去雄，所惯常所用的地面无人去雄机械的去雄率仅能达到90％左右，剩余的雄穗会对种子的纯度和质量造成很大的影响。采用人工去除剩余雄穗的方法劳动强度大、效率低、成本高，严重制约了制种玉米生产规模化发展。

针对上述问题，本发明提供了一种空地协同的玉米去雄方法、***及空中无人去雄机，主要是利用管理调度平台、地面无人去雄机和空中无人去雄机的协同作业，并基于遥感探测技术和无人机技术，能准确、高效、彻底地清除玉米雄穗，保证所制玉米种的品质和纯度。

下面结合图1-图7详细地描述本发明实施例所提供的空地协同的玉米去雄方法、***及空中无人去雄机。

图1是本发明提供的空地协同的玉米去雄方法的流程示意图之一，如图1所示，可以将管理调度平台作为执行主体，尤其对地面无人去雄机和空中无人去雄机的协同作业进行整体控制，主要包括但不限于以下步骤：

步骤101：控制空中无人去雄机巡检待作业区域，获取所述待作业区域的第一遥感数据和所述待作业区域内母本玉米植株行的平均冠层高度信息。

在每次对一块待作业区域内的所有玉米母本执行去雄作业之前，首先由管理调度平台发送指令给空中无人去雄机，以按照预设的巡检路径飞抵待作业区域上空并巡检探测整块待作业区域，并利用机载的遥感探测模块，获取待作业区域与玉米植株相关的遥感数据，并将采集到的遥感数据(为便于区分，此处称作第一遥感数据)，通过无线通信模块实时发送给管理调度平台。

进一步，管理调度平台在接收到待作业区域的遥感数据之后，通过分析就可以获取到该待作业区域相关的地块性状信息(如：面积、形状、位置)、以及玉米父本行和母本行的分布，进而可以确定出每一行母本玉米植株的冠层高度。

然后，可以根据各行母本玉米植株的冠层高度的平均值，生成待作业区域内母本玉米植株行的平均冠层高度信息。

步骤102：根据所述第一遥感数据生成用于地面无人去雄机执行首次地面去雄作业的第一去雄路径，并将所述第一去雄路径和所述平均冠层高度信息发送给所述地面无人去雄机，以供所述地面无人去雄机执行对所述待作业区域的所述首次地面去雄作业。

需要说明的是，考虑到去雄作业效率以及成本，本发明优先利用地面无人去雄机执行对待作业区域的去雄作业。

在管理调度平台获取到第一遥感数据之后，由于可以分析出地块性状信息以及玉米父本行和母本行的分布情况，故可以规划出用于供地面无人去雄机自动执行无人去雄作业(在此称作首次地面去雄作业)的路径(在此称作第一去雄路径)。

管理调度平台将规划好的第一去雄路径以及所确定出的平均冠层高度信息，均反馈给地面无人去雄机。

地面无人去雄机，可以根据母本玉米植株行的平均冠层高度信息，预先调整好各割刀高度，并在调整完毕后基于规划的第一去雄路径开始去雄作业。

在地面无人去雄机按照第一去雄路径，完成对整个待作业区域的去雄作业之后，可以向管理调度平台反馈任务执行完成信息。

步骤103：控制空中无人去雄机再次巡检所述待作业区域，获取所述待作业区域的第二遥感数据，以根据所述第二遥感数据确定所述首次地面去雄作业的去雄率。

在管理调度平台可以根据地面无人去雄机反馈的任务执行完成信息之后，确定地面无人去雄机已经完成了首次地面去雄作业之后，可以命令空中无人去雄机再次飞抵待作业区域，以再次采集待作业区域的遥感数据(为便于区分，在此称作第二遥感数据)。

由于玉米植株长势存在差异，地面无人去雄机首次地面去雄作业无法完全清除母本雄穗，故管理调度平台在接收到第二遥感数据之后，就可以识别出待作业区域内剩余的母本雄穗，并统计剩余的母本雄穗占所有母本雄穗的比例，作为首次地面去雄作业的去雄率。

步骤104：若所述首次地面去雄作业的去雄率小于第一阈值，则根据所述第二遥感数据生成用于所述地面无人去雄机执行再次地面去雄作业的第二去雄路径，并将所述第二去雄路径发送给所述地面无人去雄机，以供所述地面无人去雄机执行对所述待作业区域的再次地面去雄作业。

可选地，若首次地面去雄作业的去雄率小于第一阈值(假设第一阈值为90％)，则可以根据由第二遥感数据所分析得到的待作业区域内剩余的母本雄穗的分布情况，生成用于指导地面无人去雄机对上述剩余的母本雄穗进行再次去雄作业(在此称作再次地面去雄作业)的最优路径(在此称作第二去雄路径)。

管理调度平台重新将第二去雄路径发送给地面无人去雄机，在一般情况下，此时并不需要重新根据第二遥感数据再去分析剩余的母本玉米植株行的平均冠层高度信息，即地面无人去雄机无需重新调整其割刀的高度，可以直接根据接收到的第二去雄路径，自动执行对待作业区域内的所有剩余母本玉米植株的母本雄穗的去雄作业。

本发明提供的空地协同的玉米去雄方法，通过空中无人去雄机与地面无人去雄机的相互配合，基于无人机遥感技术能快速、准确地对玉米雄穗进行识别、定位并规划处最优作业路径，可以高效、快速地完成玉米雄穗的初步去除作业，弥补了人工去除残余雄穗难度大、效率低、费时、费力的缺陷，具有很强的推广潜力。

基于上述实施例的内容，作为一种可选实施例，若所述首次地面去雄作业的去雄率不小于所述第一阈值，则控制所述空中无人去雄机执行对所述待作业区域内剩余雄穗的首次空中去雄作业。

需要说明的是，若管理调度平台根据第二遥感数据，获取到地面无人去雄机执行完首次地面去雄作业的去雄率已经大于或者等于第一阈值(例如：首次地面去雄作业的去雄率为93％)，则说明已经达到了地面无人去雄机的去雄能力极限了，此时就可以控制空中无人去雄机替代地面无人去雄机，开始对巡检待作业区域内的剩余雄穗进行去雄作业。

基于上述实施例的内容，作为一种可选实施例，在将所述第二去雄路径发送给所述地面无人去雄机，以供所述地面无人去雄机执行对所述待作业区域的再次地面去雄作业之后，还包括：

控制空中无人去雄机再次巡检所述待作业区域，获取所述待作业区域的第三遥感数据，以根据所述第三遥感数据确定所述再次地面去雄作业的去雄率；

若所述再次地面去雄作业的去雄率不小于所述第一阈值，则控制所述空中无人去雄机执行对所述待作业区域内剩余雄穗的首次空中去雄作业。

具体来说，在地面无人去雄机的首次地面去雄作业的去雄率小于第一阈值的情况下，管理调度平台会控制其对待作业区域内剩余雄穗进行再次地面去雄作业。

之后，管理调度平台需要重新评估地面无人去雄机的再次地面去雄作业之后的去雄率，即控制空中无人去雄机再次巡检所述待作业区域，重新获取第三遥感数据，以根据对第三遥感数据的分析结果，确定再次地面去雄作业后的去雄率。

若再次地面去雄作业后的去雄率大于或者等于第一阈值(如90％)，则认为地面无人去雄机的作业任务已经完成，对于剩余雄穗，则由管理调度平台控制空中无人去雄机进行作业以去除。

作为一种可选实施例，在管理调度平台控制空中无人去雄机对剩余雄穗进行去雄作业之前，需要为空中无人去雄机规划出对应的作业路径。

可选地，在进行再次地面去雄作业的去雄率统计时，已经由空中无人去雄机获取到了带作业区域的第三遥感数据，故可以对第三遥感数据的分析，获取再次地面去雄作业后剩余雄穗的分布情况，进而可以制定出用于指导空中无人去雄机作业的最优作业路径(在此称作第三去雄路径)，并将第三去雄路径发送给空中无人去雄机。

基于上述实施例的内容，作为一种可选实施例，在控制所述空中无人去雄机执行对所述待作业区域内剩余雄穗的首次空中去雄作业之后，还包括：

控制空中无人去雄机再次巡检所述待作业区域，获取所述待作业区域的第四遥感数据，以根据所述第四遥感数据确定所述首次空中去雄作业的去雄率；

若所述首次空中去雄作业的去雄率小于第二阈值，则控制所述空中无人去雄机执行对所述待作业区域内剩余雄穗的再次空中去雄作业。

图2是本发明提供的空地协同的玉米去雄方法的流程示意图之二，如图2所示，空中无人去雄机在接收第三去雄路径，空中无人去雄机进地作业(在此称作首次空中去雄作业)，并按照第三去雄路径执行完对待作业区域内剩余雄穗的去雄作业之后，需要进一步确定空中无人去雄机的首次空中去雄作业之后整个待作业区域内去雄作业后的去雄率是否符合最终的要求，即判断在首次空中去雄作业之后的去雄率是否大于第二阈值，其中第二阈值大于第一阈值，例如可以设置为99％。

可选地，可以在控制无人去雄机完成首次空中去雄作业之后，由管理调度平台控制其再次巡检所述待作业区域，以获取此时的待作业区域的遥感数据(在此称作第四遥感数据)，以通过对第四遥感数据的分析获取到在执行完首次空中去雄作业后的去雄率。

进一步地，若确定首次空中去雄作业的去雄率小于第二阈值，则说明当前的去雄率尚不满足要求，则由管理调度平台控制重新根据第四遥感数据确定出当前剩余雄穗的分布，并为空中无人去雄机规划出新的最优罪业路径，以控制空中无人去雄机再次对待作业区域内的剩余雄穗进行去雄作业。

进一步地，在空中无人去雄机执行对待作业区域内的剩余雄穗的去雄作业(即完成再次空中去雄作业)之后，可以由管理调度平台控制其再次巡检所述待作业区域，以获取此时的待作业区域的遥感数据(在此称作第五遥感数据)，并再次获取再次空中去雄作业的去雄率。

若再次空中去雄作业的去雄率已经大于或者等于第二阈值，则认为带作业区域内的所有玉米植株的去雄作业完成。

若再次空中去雄作业的去雄率小于第二阈值，则认为单靠地面无人去雄机和空中无人去雄机等机械作业无法满足整体的去雄作业要求，此时可以授权飞手，通过程操纵空中无人去雄机完成对所述待作业区域内剩余雄穗的手动去雄。

由于经过两轮地面无人去雄机和两轮空中无人去雄机作业后剩余雄穗的数量是有限的，因此人工去雄作业的劳动强度并不会很大。

本发明提供的空地协同的玉米去雄方法，通过空中无人去雄机与地面无人去雄机的相互配合，基于无人机遥感技术能快速、准确地对玉米雄穗进行识别、定位并规划处最优作业路径，可以高效、快速地完成玉米雄穗的初步去除作业，弥补了人工去除残余雄穗难度大、效率低、费时、费力的缺陷，具有很强的推广潜力。

图3是本发明提供的空地协同的玉米去雄***的结构示意图，如图3所示，主要包括：空中无人去雄机、地面无人去雄机和管理调度平台。

其中：所述管理调度平台包括第一控制单元、第一处理单元、第二控制单元和第二处理单元。

进一步地，所述第一控制单元，用于控制所述空中无人去雄机巡检待作业区域，获取所述待作业区域的第一遥感数据和所述待作业区域内母本玉米植株行的平均冠层高度信息。

所述第一处理单元，用于根据所述第一遥感数据生成用于所述地面无人去雄机执行首次地面去雄作业的第一去雄路径，并将所述第一去雄路径和所述平均冠层高度信息发送给所述地面无人去雄机，以供所述地面无人去雄机执行对所述待作业区域的所述首次地面去雄作业。

所述第二控制单元，用于控制空中无人去雄机再次巡检所述待作业区域，获取所述待作业区域的第二遥感数据，以根据所述第二遥感数据确定所述首次地面去雄作业的去雄率。

所述第二处理单元，在所述首次地面去雄作业的去雄率小于第一阈值的情况下，所述第二处理单元根据所述第二遥感数据生成用于所述地面无人去雄机执行再次地面去雄作业的第二去雄路径，并将所述第二去雄路径发送给所述地面无人去雄机，以供所述地面无人去雄机执行对所述待作业区域的再次地面去雄作业。

需要说明的是，本发明实施例提供的空地协同的玉米去雄***，在具体运行时，可以执行上述任一实施例所述的空地协同的玉米去雄方法，对此本实施例不作赘述。

基于上述实施例的内容，作为一种可选实施例，本发明还提供一种空中无人去雄机，该空中无人去雄机用于构建如上述实施例提供的空地协同的玉米去雄***。

图4是本发明提供的空中无人去雄机在飞行状态下的结构示意图，图5是本发明提供的空中无人去雄机在作业状态下的结构示意图，结合图4和图5所示，本发明提供的空中无人去雄机主要包括：无人机飞行平台1、控制模块2、遥感探测模块5和去雄机构。

其中，所述无人机飞行平台1，主要包括无人机本体和安装架，所述安装架固定连接在所述无人机本体的底部。

所述控制模块2设置在所述安装架上，主要包括控制单元和通信单元。所述通信单元主要用于建立所述遥感探测模块5与所述管理调度平台之间的通信。

所述控制单元用于根据管理调度平台的指令，控制所述无人机本体的飞行和所述去雄机构的动作。

所述遥感探测模块5，通过一横杆与所述安装架固定连接，包括遥感相机和双目相机；所述遥感相机用于获取所述待作业区域的遥感数据。

所述去雄机构，通过伸缩单元4连接于所述安装架上，用于执行对任一雄穗的去雄作业。

具体来说，如图4和图5所示，所述无人机飞行平台由无人机本体和安装架组成。

无人机本体用于空中飞行以及搭载其他组成，安装架固定连接在无人机本体的底部，用于连接其他组成，是其余各组成的安装基础。

所述控制模块2安装在安装架上，包括控制单元和通信单元。通信单元用于建立遥感探测模块5与管理调度平台之间的通信，接收遥感探测模块5的探测数据、将该探测数据传输给管理调度平台，并且接收管理调度平台发送的路径信息、命令信息等。

控制单元则分别对无人机本体的飞行、去雄机构的动作进行控制。

所述遥感探测模块5通过横杆与安装架固定连接，由遥感相机、双目相机组成。

遥感探测模块通过遥感相机拍摄玉米植株的遥感数据，并将该数据经由控制模块传送给管理调度平台，进而由管理调度平台完成对玉米雄穗地识别和定位，为地面无人去雄机和空中无人去雄机的作业路径规划提供依据；双目相机则用于供空中无人去雄机检测去雄机构与玉米雄穗的相对距离，以实现对去雄机构的精准控制，完成玉米雄穗的精准切除作业。

本发明提供的空中无人去雄机，可以与地面无人去雄机相互配合，实现基于无人机遥感技术，快速、准确地对玉米雄穗进行识别、定位并规划处最优作业路径，可以高效、快速地完成玉米雄穗的初步去除作业，弥补了人工去除残余雄穗难度大、效率低、费时、费力的缺陷，具有很强的推广潜力。

基于上述实施例的内容，作为一种可选实施例，所述去雄机构包括所述伸缩单元4、去雄单元3和药箱。所述伸缩单元4主要包括卷扬电机和柔性的复合绳，所述复合绳包括牵引绳、控制线缆和输药管。

图6是本发明提供的去雄单元在闭合时的结构示意图，图7是本发明提供的去雄单元在展开时的结构示意图，结合图6和图7所示，所述去雄单元3主要包括丝杠电机、传动机构、喷施模块3-7和多片切齿3-5，所述牵引绳的活动端连接所述丝杠电机3-2顶部的吊环3-1。

所述传动机构主要包括定座3-3、滑座3-4和连杆3-6，所述定座3-3固定连接所述丝杠电机3-2，所述滑座3-4和连杆3-6与所述丝杠电机3-2的活动丝杆相连接，在所述活动丝杠上下移动的同时，所述传动机构带动所述多片切齿3-5进行协同开闭动作。

所述药箱设置于所述无人机本体上，所述输药管的一端通过所述喷施模块3-7连通于所述药箱，所述输药管的另一端设置于所述多片切齿3-5协同闭合时所形成的闭合区间内；

在所述多片切齿3-5协同闭合后，所述喷施模块3-7动作，以将预设在所述药箱中的花粉灭活剂经由所述输药管喷出。

药箱固定在无人机上；伸缩单元固定安装在安装架上，由电池、卷扬电机和柔性的复合绳构成。伸缩单元用于控制去雄单元的伸缩，使去雄单元准确的到达雄穗位置，以完成切除作业。

具体来说，柔性的复合绳由牵引绳、控制线缆和输药管组成，分别为去雄单元3提供牵引力、电能和指令、药液。柔性的设计具有较强的伸缩性和灵活性，在空中无人去雄机的飞行和作业过程中，此种设计能够避免去雄机构碰到障碍物致使无人机坠毁的危险，大大提高了***的安全性，并且相较于笨重的机械硬连接，该设计方式减小了装置整体的重量，能量消耗小，延长了无人机续航作业时间。

进一步地，去雄单元由丝杠电机3-2、传动机构、喷施模块3-7、五片切齿3-5组成。丝杠电机3-2顶部的吊环3-1与复合绳的底端相连。

如图6和图7所示，传动机构由与丝杠电机3-2固定连接的定座3-3、与丝杠相连的滑座3-4、连杆3-7组成，将丝杠的上下移动转换为切齿3-5的开闭动作，

喷施模块3-7通过对切断的雄穗喷施特殊药剂，从而对其进行灭活，消除雄穗切断后被遗置地面而造成的间接影响。

本发明提供的空中无人去雄机，相较于现有方法中玉米雄穗被装置切除后，被遗置于玉米地，无法对切除的玉米雄穗进一步处理，可能会出现存活的花粉影响玉米种的质量的弊端，利用喷施模块3-7对切除的玉米雄穗喷施灭活剂，能有效地解决这一问题。

基于上述实施例的内容，作为一种可选实施例，所述切齿3-5的两侧均设计为切刀；

在所述滑座3-4位于所述活动丝杆的第一位置时，所述多片切齿相邻切刀相互抵接，构成所述闭合区间；所述闭合区间的上半部分为撑开的伞状结构，所述闭合区间的上半部分为半球形结构；

在所述滑座3-4位于所述活动丝杆的第二位置时，所述多片切齿中的相邻切刀相互远离，且随着所述滑座在所述活动丝杆的位置变化，相邻切刀之间的距离对应变化。

可选地，上述切齿3-5的数量可以设置为3片或者5片。

本发明提供的切齿的结构，相较于现有的去雄打顶装置普遍所采用的利用甩刀旋转的方式切除玉米雄穗的方式，能进一步保证无人机飞行、作业过程中稳定性、安全性，且在无人机飞行过程中不易对其他植株造成误损害。

图8是本发明提供的电子设备的结构示意图，如图8所示，该电子设备可以包括：处理器(processor)810、通信接口(Communications Interface)820、存储器(memory)830和通信总线840，其中，处理器810，通信接口820，存储器830通过通信总线840完成相互间的通信。处理器810可以调用存储器830中的逻辑指令，以执行空地协同的玉米去雄方法，该方法包括：控制空中无人去雄机巡检待作业区域，获取所述待作业区域的第一遥感数据和所述待作业区域内母本玉米植株行的平均冠层高度信息；根据所述第一遥感数据生成用于地面无人去雄机执行首次地面去雄作业的第一去雄路径，并将所述第一去雄路径和所述平均冠层高度信息发送给所述地面无人去雄机，以供所述地面无人去雄机执行对所述待作业区域的所述首次地面去雄作业；控制空中无人去雄机再次巡检所述待作业区域，获取所述待作业区域的第二遥感数据，以根据所述第二遥感数据确定所述首次地面去雄作业的去雄率；若所述首次地面去雄作业的去雄率小于第一阈值，则根据所述第二遥感数据生成用于所述地面无人去雄机执行再次地面去雄作业的第二去雄路径，并将所述第二去雄路径发送给所述地面无人去雄机，以供所述地面无人去雄机执行对所述待作业区域的再次地面去雄作业。

此外，上述的存储器830中的逻辑指令可以通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

另一方面，本发明还提供一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括存储在非暂态计算机可读存储介质上的计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，当所述程序指令被计算机执行时，计算机能够执行上述各方法所提供的空地协同的玉米去雄方法，该方法包括：控制空中无人去雄机巡检待作业区域，获取所述待作业区域的第一遥感数据和所述待作业区域内母本玉米植株行的平均冠层高度信息；根据所述第一遥感数据生成用于地面无人去雄机执行首次地面去雄作业的第一去雄路径，并将所述第一去雄路径和所述平均冠层高度信息发送给所述地面无人去雄机，以供所述地面无人去雄机执行对所述待作业区域的所述首次地面去雄作业；控制空中无人去雄机再次巡检所述待作业区域，获取所述待作业区域的第二遥感数据，以根据所述第二遥感数据确定所述首次地面去雄作业的去雄率；若所述首次地面去雄作业的去雄率小于第一阈值，则根据所述第二遥感数据生成用于所述地面无人去雄机执行再次地面去雄作业的第二去雄路径，并将所述第二去雄路径发送给所述地面无人去雄机，以供所述地面无人去雄机执行对所述待作业区域的再次地面去雄作业。

又一方面，本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现以执行上述各实施例提供的空地协同的玉米去雄方法，该方法包括：控制空中无人去雄机巡检待作业区域，获取所述待作业区域的第一遥感数据和所述待作业区域内母本玉米植株行的平均冠层高度信息；根据所述第一遥感数据生成用于地面无人去雄机执行首次地面去雄作业的第一去雄路径，并将所述第一去雄路径和所述平均冠层高度信息发送给所述地面无人去雄机，以供所述地面无人去雄机执行对所述待作业区域的所述首次地面去雄作业；控制空中无人去雄机再次巡检所述待作业区域，获取所述待作业区域的第二遥感数据，以根据所述第二遥感数据确定所述首次地面去雄作业的去雄率；若所述首次地面去雄作业的去雄率小于第一阈值，则根据所述第二遥感数据生成用于所述地面无人去雄机执行再次地面去雄作业的第二去雄路径，并将所述第二去雄路径发送给所述地面无人去雄机，以供所述地面无人去雄机执行对所述待作业区域的再次地面去雄作业。

以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种空地协同的玉米去雄方法，其特征在于，包括：

控制空中无人去雄机巡检待作业区域，获取所述待作业区域的第一遥感数据和所述待作业区域内母本玉米植株行的平均冠层高度信息；

根据所述第一遥感数据生成用于地面无人去雄机执行首次地面去雄作业的第一去雄路径，并将所述第一去雄路径和所述平均冠层高度信息发送给所述地面无人去雄机，以供所述地面无人去雄机执行对所述待作业区域的所述首次地面去雄作业；

控制空中无人去雄机再次巡检所述待作业区域，获取所述待作业区域的第二遥感数据，以根据所述第二遥感数据确定所述首次地面去雄作业的去雄率；

若所述首次地面去雄作业的去雄率小于第一阈值，则根据所述第二遥感数据生成用于所述地面无人去雄机执行再次地面去雄作业的第二去雄路径，并将所述第二去雄路径发送给所述地面无人去雄机，以供所述地面无人去雄机执行对所述待作业区域的再次地面去雄作业。

2.根据权利要求1所述的空地协同的玉米去雄方法，其特征在于，若所述首次地面去雄作业的去雄率不小于所述第一阈值，则控制所述空中无人去雄机执行对所述待作业区域内剩余雄穗的首次空中去雄作业。

3.根据权利要求2所述的空地协同的玉米去雄方法，其特征在于，在将所述第二去雄路径发送给所述地面无人去雄机，以供所述地面无人去雄机执行对所述待作业区域的再次地面去雄作业之后，还包括：

控制空中无人去雄机再次巡检所述待作业区域，获取所述待作业区域的第三遥感数据，以根据所述第三遥感数据确定所述再次地面去雄作业的去雄率；

若所述再次地面去雄作业的去雄率不小于所述第一阈值，则控制所述空中无人去雄机执行对所述待作业区域内剩余雄穗的首次空中去雄作业。

4.根据权利要求3所述的空地协同的玉米去雄方法，其特征在于，在控制所述空中无人去雄机执行对所述待作业区域内剩余雄穗的首次空中去雄作业之前，还包括：

根据所述第三遥感数据生成用于所述空中无人去雄机执行所述首次空中去雄作业的第三去雄路径，并将所述第三去雄路径发送给所述空中无人去雄。

5.根据权利要求2或3任一所述的空地协同的玉米去雄方法，其特征在于，在控制所述空中无人去雄机执行对所述待作业区域内剩余雄穗的首次空中去雄作业之后，还包括：

控制空中无人去雄机再次巡检所述待作业区域，获取所述待作业区域的第四遥感数据，以根据所述第四遥感数据确定所述首次空中去雄作业的去雄率；

若所述首次空中去雄作业的去雄率小于第二阈值，则控制所述空中无人去雄机执行对所述待作业区域内剩余雄穗的再次空中去雄作业。

6.根据权利要求5所述的空地协同的玉米去雄方法，其特征在于，在控制所述空中无人去雄机执行对所述待作业区域内剩余雄穗的再次空中去雄作业之后，还包括：

控制空中无人去雄机再次巡检所述待作业区域，获取所述待作业区域的第五遥感数据，以根据所述第五遥感数据确定所述再次空中去雄作业的去雄率；

若所述再次空中去雄作业的去雄率小于所述第二阈值，则通过飞手远程操纵所述空中无人去雄机完成对所述待作业区域内剩余雄穗的手动去雄。

7.一种空地协同的玉米去雄***，其特征在于，包括空中无人去雄机、地面无人去雄机和管理调度平台；所述管理调度平台包括第一控制单元、第一处理单元、第二控制单元和第二处理单元，其中：

所述第一控制单元，用于控制所述空中无人去雄机巡检待作业区域，获取所述待作业区域的第一遥感数据和所述待作业区域内母本玉米植株行的平均冠层高度信息；

所述第一处理单元，用于根据所述第一遥感数据生成用于所述地面无人去雄机执行首次地面去雄作业的第一去雄路径，并将所述第一去雄路径和所述平均冠层高度信息发送给所述地面无人去雄机，以供所述地面无人去雄机执行对所述待作业区域的所述首次地面去雄作业；

所述第二控制单元，用于控制空中无人去雄机再次巡检所述待作业区域，获取所述待作业区域的第二遥感数据，以根据所述第二遥感数据确定所述首次地面去雄作业的去雄率；

所述第二处理单元，在所述首次地面去雄作业的去雄率小于第一阈值的情况下，所述第二处理单元根据所述第二遥感数据生成用于所述地面无人去雄机执行再次地面去雄作业的第二去雄路径，并将所述第二去雄路径发送给所述地面无人去雄机，以供所述地面无人去雄机执行对所述待作业区域的再次地面去雄作业。

8.一种空中无人去雄机，其特征在于，所述空中无人去雄机用于构建如权利要求7所述的空地协同的玉米去雄***，包括：无人机飞行平台、控制模块、遥感探测模块和去雄机构；

所述无人机飞行平台，包括无人机本体和安装架，所述安装架固定连接在所述无人机本体的底部；

所述控制模块，设置在所述安装架上，包括控制单元和通信单元；所述通信单元用于建立所述遥感探测模块与所述管理调度平台之间的通信；所述控制单元用于根据管理调度平台的指令，控制所述无人机本体的飞行和所述去雄机构的动作；

所述遥感探测模块，通过一横杆与所述安装架固定连接，包括遥感相机和双目相机；所述遥感相机用于获取所述待作业区域的遥感数据；

所述去雄机构，通过伸缩单元连接于所述安装架上，用于执行对任一雄穗的去雄作业。

9.根据权利要求8所述的空中无人去雄机，其特征在于，所述去雄机构包括所述伸缩单元、去雄单元和药箱；

所述伸缩单元包括卷扬电机和柔性的复合绳，所述复合绳包括牵引绳、控制线缆和输药管；

所述去雄单元包括丝杠电机、传动机构、喷施模块和多片切齿；所述牵引绳的活动端连接所述丝杠电机顶部的吊环；

所述传动机构包括定座、滑座和连杆，所述定座固定连接所述丝杠电机，所述滑座和连杆与所述丝杠电机的活动丝杆相连接，在所述活动丝杠上下移动的同时，所述传动机构带动所述多片切齿进行协同开闭动作；

所述药箱设置于所述无人机本体上，所述输药管的一端通过所述喷施模块连通于所述药箱，所述输药管的另一端设置于所述多片切齿协同闭合时所形成的闭合区间内；

在所述多片切齿协同闭合后，所述喷施模块动作，以将预设在所述药箱中的花粉灭活剂经由所述输药管喷出。

10.根据权利要求9所述的空中无人去雄机，其特征在于，所述切齿的两侧均设计为切刀；

在所述滑座位于所述活动丝杆的第一位置时，所述多片切齿相邻切刀相互抵接，构成所述闭合区间；所述闭合区间的上半部分为撑开的伞状结构，所述闭合区间的上半部分为半球形结构；

在所述滑座位于所述活动丝杆的第二位置时，所述多片切齿中的相邻切刀相互远离，且随着所述滑座在所述活动丝杆的位置变化，相邻切刀之间的距离对应变化。

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