无人驾驶飞行器制造技术

本发明专利技术涉及一种用于农业杂草管理的无人驾驶飞行器(UAV)。所述UAV包括控制和处理单元(20)以及摄像机(30)。所述控制和处理单元被配置为控制所述UAV飞行到作物的冠层内且低于所述作物的竖直高度的位置和/或在一排多个作物之间且低于所述多个作物的竖直高度的位置。所述控制和处理单元被配置为控制所述摄像机在作物的冠层内且低于所述作物的竖直高度的位置处和/或在一排多个作物之间且低于所述多个作物的竖直高度的位置处获取与地面有关的至少一个图像。所述控制和处理单元被配置为分析所述至少一个图像，以确定至少一种杂草的存在及其在地面上的位置。及其在地面上的位置。及其在地面上的位置。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】无人驾驶飞行器


[0001]本专利技术涉及一种用于农业杂草管理的无人驾驶飞行器(UAV)、一种基站、一种用于农业杂草管理的系统和方法，以及一种计算机程序产品。

技术介绍

[0002]本专利技术的总体背景是在杂草方面对农田进行评估和管理。目前，遥感和无人驾驶飞行器(UAV)(诸如无人机)无法以所需的分辨率和质量获取影像以执行所需的图像诊断。
[0003]WO2019/076758A1提出了一种UAV，该UAV被配置为悬停在作物上方的静止位置，然后将摄像机朝向作物降低并且可以降低到作物冠层中以获取图像。此解决方案的缺点是，此UAV设置的螺旋桨的下洗会在成像点处的作物冠层中产生明显的叶子移动。此外，摄像机可以很容易地被拥挤的冠层缠住。此外，从UAV升高和降低摄像机会减慢田地探察的过程，这使得获取必要的图像数据非常耗时。

技术实现思路

[0004]具有改进的用于农业杂草管理的手段将是有利的。
[0005]本专利技术的目的通过独立权利要求的主题来解决，其中进一步的实施方案并入从属权利要求中。应注意的是，以下描述的本专利技术的方面和实施例也适用于用于农业杂草管理的无人驾驶飞行器、基站、用于农业杂草管理的系统和方法，以及计算机程序产品。
[0006]根据第一方面，提供了一种用于农业杂草管理的无人驾驶飞行器(UAV)。UAV包括控制和处理单元以及摄像机。控制和处理单元被配置为控制UAV飞行到作物的冠层内且低于所述作物的竖直高度的位置和/或在一排多个作物之间且低于所述多个作物的竖直高度的位置。控制和处理单元被配置为控制摄像机在作物的冠层内且低于所述作物的竖直高度的位置处和/或在一排多个作物之间且低于所述多个作物的竖直高度的位置处获取与地面有关的至少一个图像。控制和处理单元被配置为分析至少一个图像以确定至少一种杂草的存在以及其在地面上的位置。
[0007]换句话说，UAV靠近作物飞行以允许近端感应杂草。通过这种方式，UAV能够生成精确且准确的农业作物田地的杂草地图。
[0008]UAV可以通过在田地周围随机探察来获取数据。UAV自身还可以通过图像处理来确定自己在哪里定位以获取数据，或者可以由用户引导到一个位置。由于与诸如WO2019/076758A1中提出的其他技术方案相比，UAV可以在更短的时间内飞行穿过冠层获取更多信息，因此UAV(或多个类似的UAV)可以获取杂草图像并经济地生成用于整个田地的杂草地图。
[0009]在一个实施例中，所述至少一个图像包括多个图像，并且其中处理和控制单元被配置为控制摄像机在作物的冠层内且低于所述作物的竖直高度和/或在一排多个作物之间且低于所述多个作物的竖直高度的相对于地面的对应的多个不同位置处获取所述多个图像。
[0010]换句话说，通过在作物的冠层内和/或在一排的多个作物之间各种高度和位置处获取图像，增加了杂草地图的颗粒度。
[0011]在一个实施例中，控制和处理单元被配置为分析至少一个图像以确定杂草地图，其中杂草地图根据杂草的密度和空间分布对地面上杂草的存在进行分类。
[0012]换句话说，所述图像用于分析作物田地上杂草的频率及其带状结构。这有助于识别杂草是否均匀分布，是否以斑块形式存在，或者单一杂草植物是否随机分布在田地上。
[0013]在一个实施例中，UAV具有1cm至20cm、优选2cm至10cm、更优选4cm至8cm数量级的尺寸，以及等于或低于200g，优选等于或低于100g，更优选等于或低于50g的重量。
[0014]因此，UAV具有较小的尺寸，以便在冠层内和作物竖直高度以下的作物排之间实现最佳行动自由。当在冠层内飞行时，这样的UAV不太容易受到风的干扰，因为作物至少部分地防护UAV免受这种影响。此外，由于UAV的体积小、重量轻，所以安全性更高，例如在发生不期望的意外碰撞的情况下。
[0015]在一个实施例中，UAV包括螺旋桨防护装置。螺旋桨防护装置被配置为至少部分地围绕UAV的螺旋桨并且优选地完全环绕螺旋桨。
[0016]以这种方式，例如保护螺旋桨免于拍打叶子，拍打叶子否则可能潜在地拦截螺旋桨的旋转运动。
[0017]在一个实施例中，UAV包括至少一个杂草控制单元。至少一个杂草控制单元被配置为在控制和处理单元基于用于至少一种杂草的存在及其位置的图像分析所确定的位置处被激活。
[0018]因此，UAV可以获取图像、分析图像并且例如通过在一个操作序列中施用适当的除草剂来控制杂草。与WO2019/076758A1中提出的解决方案相比，这更有效。此外，具有至少一个杂草控制单元的UAV更靠近目标杂草，这在将除草剂施用于目标时提供了更高的准确性。第二个优点是地面效应降低了飞行所需的能量并增加了UAV的航程。
[0019]在一个实施例中，UAV包括位置确定装置。位置确定装置被配置为向控制和处理单元提供在获取到与地面有关的至少一个图像时与摄像机相关联的至少一个位置。
[0020]在一个实施例中，UAV包括收发器。控制和处理单元被配置为利用收发器发送关于与地面有关的至少一个图像和/或与地面有关的至少一个图像的图像分析，以及当获取到与地面有关的至少一个图像时与摄像机相关联的至少一个位置的信息。控制和处理单元被配置为接收一个指令，以飞行至已确定至少一种杂草的至少一个位置并在所述至少一个位置处激活至少一个杂草控制单元。该指令是基于由收发器发送的与地面有关的至少一个图像和/或与地面有关的至少一个图像的图像分析。
[0021]换句话说，UAV将关于获取的图像和已经获取图像的位置的信息发送到例如位于基站(诸如运载工具)处的另一个处理单元。基站具有更大尺寸以及更强处理能力，且能够接收来自田地中多个UAV的图像信息。基站确实协调多个UAV的飞行路径并向UAV发送指令以飞行到需要控制杂草的位置。最佳飞行路径是通过考虑UAV的各个方面(诸如UAV的能量水平、控制单元的类型、控制单元控制某个杂草问题的剩余能力、UAV的位置和已识别出杂草问题的位置之间的距离等)来计算的。通过这种方式，在计算适当的飞行路径时，基站的控制和处理单元也可以考虑作物田地上不同UAV的“专业化”(例如，一个完全专用于探察地面上的杂草的UAV，另一个完全专用于杂草控制的UAV等)。
[0022]根据第二方面，提供了一种用于多个UAV的基站。所述基站包括：包括至少一个UAV的UAV停放单元、控制和处理单元以及至少一个收发器。至少一个UAV包括控制和处理单元、摄像机和收发器。基站的UAV停放单元被配置为运载多个UAV。控制和处理单元被配置为控制UAV从基站飞行到作物的冠层内且低于所述作物的竖直高度的位置和/或在一排多个作物之间且低于所述多个作物的竖直高度的位置。UAV的控制和处理单元被配置为控制摄像机在作物的冠层内且低于所述作物的竖直高度的位置处和/或在一排多个作物之间且低于所述多个作物的竖直高度的位置处获取与地面有关的至少一个图像。UAV的控制和处理单元被配置为利用收发器将关于与地面有关的至少一个图像的信息发送到基站。基站的控制和处理单元被本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于农业杂草管理的无人驾驶飞行器(UAV；10)，包括：
‑
控制和处理单元(20)；以及
‑
摄像机(30)；其中所述控制和处理单元被配置为控制所述无人驾驶飞行器飞行到作物的冠层内且低于所述作物的竖直高度的位置和/或在一排多个作物之间且低于所述多个作物的竖直高度的位置；其中所述控制和处理单元被配置为控制所述摄像机在作物的冠层内且低于所述作物的竖直高度的位置处和/或在一排多个作物之间且低于所述多个作物的竖直高度的位置处获取与地面有关的至少一个图像；其中所述控制和处理单元被配置为分析所述至少一个图像以确定至少一种杂草的存在及其在地面上的位置。2.根据权利要求1所述的无人驾驶飞行器，其中所述至少一个图像包括多个图像，并且其中所述处理和控制单元被配置为控制所述摄像机在作物的冠层内且低于所述作物的竖直高度和/或在一排多个作物之间且低于所述多个作物的竖直高度的相对于地面的对应的多个不同位置处获取所述多个图像。3.根据权利要求1至2中任一项所述的无人驾驶飞行器，其中所述控制和处理单元被配置为分析所述至少一个图像以确定杂草地图，其中所述杂草地图根据杂草的密度和空间分布对地面上杂草的存在进行分类。4.根据权利要求1至3中任一项所述的无人驾驶飞行器，其中所述无人驾驶飞行器具有1cm至20cm、优选2cm至10cm、更优选4cm至8cm数量级的尺寸，以及等于或低于200g，优选等于或低于100g，更优选等于或低于50g的重量。5.根据权利要求1至4中任一项所述的无人驾驶飞行器，其中所述无人驾驶飞行器包括：
‑
螺旋桨防护装置(40)；其中所述螺旋桨防护装置被配置为至少部分地围绕所述无人驾驶飞行器的螺旋桨，优选地完全环绕所述螺旋桨。6.根据权利要求1至5中任一项所述的无人驾驶飞行器，其中所述无人驾驶飞行器包括：
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至少一个杂草控制单元(50)；其中所述至少一个杂草控制单元被配置为在所述控制和处理单元基于至少一种杂草的存在及其位置的图像分析所确定的位置处被激活。7.根据权利要求1至6中任一项所述的无人驾驶飞行器，其中所述无人驾驶飞行器包括位置确定装置(60)，其中所述位置确定装置(60)被配置为向所述控制和处理单元(20)提供在获取到与地面有关的所述至少一个图像时与所述摄像机相关联的至少一个位置。8.根据权利要求6和7所述的无人驾驶飞行器，其中所述无人驾驶飞行器包括收发器(70)；其中所述控制和处理单元被配置为利用所述收发器发送关于与地面有关的至少一个图像和/或与地面有关的至少一个图像的图像分析，以及在获取到与地面有关的所述至少
一个图像时与所述摄像机相关联的至少一个位置的信息，其中所述控制和处理单元被配置为接收指令，以飞行至已确定至少一种杂草的至少一个位置并在所述至少一个位置处激活所述至少一个杂草控制单元(50)，其中所述指令是基于由所述收发器发送的与地面有关的至少一个图像和/或与地面有关的至少一个图像的图像分析。9.一种用于多个无人驾驶飞行器的基站(100)，其中所述基站包括：
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无人驾驶飞行器停放单元(110)，所述无人驾驶飞行器停放单元包括至少一个无人驾驶飞行器，
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控制和处理单元(120)，
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至少一个收发器(130)，其中所述至少一个无人驾驶飞行器包括：
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控制和处理单元(20)；
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摄像机(30)；以及
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收发器(70)；其中所述无人驾驶飞行器停放单元被配置为运载多个无人驾驶飞行器；其中所述控制和处理单元(20)被配置为控制所述无人驾驶飞行器从所述基站飞行到作物的冠层内且低于所述作物的竖直高度的位置和/或在一排多个作物之间且低于所述多个作物的竖直高度的位置；其中所述控制和处理单元(20)被配置为控制所述摄像机在作物的冠层内且低于所述作物的竖直高度的位置处和/或在一排多个作物之间且低于所述多个作物的竖直高度的位置处获取与地面有关的至少一个图像，其中所述控制和处理单元(20)被配置为利用所述收发器(70)将关于与地面有关的至少一个图像的信息发送到基站，其中所述控制和处理单元(120)被配置为利用所述收发器(130)从至少一个无人驾驶飞行器接收关于与地面有关的至少一个图像的信息，其中所述控制和处理单元(120)被配置为分析从所述至少一个无人驾驶飞行器接收的至少一个图像，以确定至少一种杂草的存在及其在地面上的位置。10.根据权利要求9所述的用于...

【专利技术属性】
技术研发人员：M，
申请(专利权)人：拜耳公司，
类型：发明
国别省市：