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田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所述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所述作物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病害、至少一种害虫和/或至少一种营养缺乏症。少一种害虫和/或至少一种营养缺乏症。少一种害虫和/或至少一种营养缺乏症。

【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田管理的无人驾驶飞行器(UAV)、一种基站、一种用于农田管理的系统和方法，以及一种计算机程序产品。

技术介绍

[0002]此专利技术的总体背景是在病害、害虫、营养缺乏症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]具有改进的用于农田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田管理的无人驾驶飞行器、基站、用于农田管理的系统和方法，以及计算机程序产品。
[0006]根据第一方面，提供了一种用于农田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所述作物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病害、至少一种害虫和/或至少一种营养缺乏症。
[0007]换言之，UAV靠近作物飞行，以允许近端感测病害、害虫或营养缺乏症问题。以这种方式，UAV能够在相对容易控制病害感染、昆虫侵扰和/或营养缺乏症的早期阶段且在已发生对作物的严重损害之前检测病害感染、昆虫侵扰和/或营养缺乏症。例如，感染或侵扰可能发生在靠近地面的植物的茎部处或在叶子的下侧上，并且这些可以通过在冠层内飞行的UAV检测到，但不可以通过在冠层上方飞行的UAV检测到。然后可以适当地分析在冠层内获取的图像，以确定在田地的该部分处是否存在与作物有关的病害、害虫、昆虫或其他问题。
[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)可以经济地获取整个田地的探察数据。
[0009]在一个实施例中，控制和处理单元被配置为控制UVA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，在该位置处使得UAV相对于作物处于第一位置。处理和控制单元被配置为控制UAV在竖直和/或水平方向上飞行到一个位置，使得所述UAV处于第二位置。处理和控制单元被配置为当UAV处于第一位置和第二位置之间时控制摄像机获取与作物有关的至少一个图像。处理和控制单元被配置为当无人驾驶飞行器处于第一位置和第二位置和/或在第一位置和第二位置之间时控制摄像机获取与作物有关的至少一个图像。
[0010]换言之，通过在作物的冠层内的各个高度和位置获取图像，增加了可以检测到病害、害虫和/或营养缺乏症的可能性，因为问题可能并未影响作物的所有部分。例如，早期病害感染或害虫侵扰可能仅在作物内的某些位置(诸如作物内靠近地面或在中间高度)变得明显。因此，可以通过从冠层内的各个位置获取的影像来确定无法通过航空检查确定的问题。例如，UAV可以在靠近土壤的植物的茎部和基部上、叶子的下侧上、叶子的上侧上、芽上、花上、果实上和/或靠近冠层的顶部检测病害、害虫和/或营养缺乏症。
[0011]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UAV的第一位置和第二位置处和/或在第一位置和第二位置之间的对应的多个不同位置处获取所述多个图像。
[0012]换言之，利用来自冠层内不同位置的多个图像，可以更早、更准确地确定病害、害虫和营养缺乏症。
[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排之间、在作物竖直高度以下实现最佳行动自由。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的尺寸小、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，否则拍打叶子可能潜在地拦截螺旋桨的旋转运动。
[0017]在一个实施例中，UAV的摄像机被安装在UAV上的可伸展且可缩回的支架上。支架被配置为改变摄像机和UAV的机身之间的距离。支架还被配置为将摄像机相对于作物移动到一个位置，以使摄像机能够在相对于摄像机的位置的叶子的远轴侧上获取作物的至少一个叶子的至少一个图像。
[0018]换言之，UAV上的可伸展臂上的摄像机允许UAV以极端角度和位置(诸如从叶子的远轴侧(下方))获取作物的植物部分的图像。这是必要的，因为病害感染和害虫侵扰的早期症状通常开始出现在这些位置。
[0019]在一个实施例中，UAV包括至少一个病害、害虫和/或营养缺乏症控制单元。至少一个病害、害虫和/或营养缺乏症控制单元被配置为在控制和处理单元基于对与作物有关的至少一个图像的图像分析所确定的位置处被激活。
[0020]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植
物保护剂和/或营养来控制病害、害虫和/或营养缺乏症。与WO2019/076758A1中提出的解决方案相比，这更有效。
[0021]在一个实施例中，至少一个病害、害虫和/或营养缺乏症控制单元被安装在UAV上的至少一个可伸展且可缩回的支架上。至少一个支架被配置为改变至少一个病害、害虫和/或营养缺乏症控制单元与UAV的机身之间的距离。至少一个支架还被配置为将所述至少一个病害、害虫和/或营养缺乏症控制单元相对于作物移动到一个位置，使得所述至少一个病害、害虫和/或营养缺乏症控制单元能够控制在作物的至少一个叶子的远轴侧和/或近轴侧和/或作物的茎部上的至少一种病害、害虫和/或营养缺乏症。
[0022]换言之，可伸缩臂上的喷洒单元可本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于农田管理的无人驾驶飞行器(UAV；10)，包括：
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控制和处理单元(20)；以及
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摄像机(30)；其中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；其中所述控制和处理单元被配置为控制所述摄像机在所述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所述作物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病害、至少一种害虫和/或至少一种营养缺乏症。2.根据权利要求1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，在该位置处使得所述无人驾驶飞行器相对于作物处于第一位置；其中所述处理和控制单元被配置为控制所述无人驾驶飞行器在竖直和/或水平方向上飞行到一个位置，使得所述无人驾驶飞行器处于第二位置；其中所述处理和控制单元被配置为当所述无人驾驶飞行器处于所述第一位置和所述第二位置和/或在所述第一位置和所述第二位置之间时控制所述摄像机获取与所述作物有关的至少一个图像。3.根据权利要求2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所述无人驾驶飞行器的所述第一位置和所述第二位置之间的对应的多个不同位置处获取所述多个图像。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：
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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，其中所述摄像机被安装在所述无人驾驶飞行器上的可伸展且可缩回的支架(50)上，其中所述支架被配置为改变所述摄像机和所述无人驾驶飞行器的机身之间的距离，以及其中所述支架还被配置为将所述摄像机相对于所述作物移动到一个位置，以使所述摄像机能够在相对于所述摄像机的位置的叶子的远轴侧上获取所述作物的至少一个叶子的至少一个图像。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：
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至少一个病害、害虫和/或营养缺乏症控制单元(60)；其中所述至少一个病害、害虫和/或营养缺乏症控制单元被配置为在所述控制和处理单元基于与所述作物有关的至少一个图像的图像分析所确定的位置处被激活。8.根据权利要求7所述的无人驾驶飞行器，其中所述至少一个病害、害虫和/或营养缺乏症控制单元被安装在所述无人驾驶飞行器上的至少一个可伸展且可缩回的支架(70)上，其中所述至少一个支架被配置为改变所述至少一个病害、害虫和/或营养缺乏症控制单元与所述无人驾驶飞行器的机身之间的距离，以及其中所述至少一个支架还被配置为将所述至少一个病害、害虫和/或营养缺乏症控制单元相对于所述作物移动到一个位置使得所述至少一个病害、害虫和/或营养缺乏症控制单元能够控制在作物的至少一个叶子的远轴侧和/或近轴侧和/或作物的茎部上的至少一种病害、害虫和/或营养缺乏症。9.根据权利要求1至8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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位置确定装置(80)，其中所述位置确定装置(80)被配置为在获取到与所述作物有关的所述至少一个图像时向所述控制和处理单元(20)提供与所述摄像机相关联的至少一个位置。10.根据权利要求9所述的无人驾驶飞行器，其中所述无人驾驶飞行器V包括：
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至少一个病害、害虫和/或营养缺乏症控制单元(60)；
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收发器(90)；
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位置确定装置(80)，其中所述位置确定装置(80)被配置为向所述控制和处理单元(20)提供在获取到与所述作物有关的至少一个图像时与所述摄像机相关联的至少一个位置，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所述作物有关的至少一个图像和/或与所述作物有关的至少一个图像的图像分析，以及在获取到与所述作物有关的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一个指令，以飞行至已确定至少一种病害、至少一种害虫和/或至少一种营养缺乏症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病害、害虫和/或营养缺乏症控制单元(60)，其中所述指令是基于由所述收发器发送的与所述作物有关的至少一个图像和/或与所述作物有关的至少一个图像的图像分析。11.一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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基站控制和处理单元(1...

【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：