一种自动规划路径农药喷洒无人机系统及其控制方法技术领域
本发明涉及农药喷洒管理领域，尤其是一种自动规划路径农药喷洒无人机系统。
背景技术
现有技术中的农药喷洒方式是采用喷药机械，如喷雾机，通过人工操作的方式，由
喷药员根据经验决定药剂的使用时间、地点和剂量。在整个农药喷洒作业中，操作人员的劳
动强度巨大，而且操作人员直接接触农药，人身极易受到农药的伤害，同时由于人工操作，
整个农药喷洒作业的效率并不高。因此，需要一种新的农药喷洒方式，改变人工喷洒的模
式，通过机械自动携带预先配制好的农药进行预定区域的预定剂量喷洒，从而避免操作人
员直接与农药接触，保障操作人员的人身健康，同时自动的农药喷洒模式，提高了农药喷洒
的效率，使得大面积农田的快速喷药成为可能。以往在大型农田喷洒农药，会采用人工驾驶
飞机进行高空喷洒的方式，这样的方式存在飞机高度过高，使得农药飘散度高，受风向影响
较大，污染环境，从而渐渐的被小型无人机所替代。如公开号为CN104351157的中国专利公
开了一种无人机的农药喷洒装置，包括机体、输送泵和药液箱，输送泵的出液口连接有喷洒
管，药液箱有两个，两个药液箱分别固定焊接在机体的左脚支架内和右脚支架内，机体的左
脚支架和右脚支架之间设置有横梁，输送泵安装在横梁中部，第一药液箱设置有第一抽液
直管，第一抽液直管连接有通向第一药液箱底部的第一软管，第二药液箱设置有第二抽液
直管，第二抽液直管连接有通向第二药液箱底部的第二软管，输送泵的抽液管通过三通管
同时与第一抽液直管和第二抽液直管连接。本发明减小了无人机的空间结构体积，减小了
无人的飞行损耗；不需要频繁的重复装载药液,节约了时间。该发明所述的无人机实现了机
械化农药喷洒，但它没有一个完善的系统能够实现自动化规划路径，人工控制无人机容易
造成漏喷或重复喷洒的问题。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有无人机无法自动规划农药喷洒路径，易出现重喷、
漏喷问题，实现一种能够自动规划路径农药喷洒无人机系统。
本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：一种自动规划路径
农药喷洒无人机系统，包括无人机本体和用于设在田块边界的红外虚拟墙发生器，所述无
人机本体设有高度感应器和农药喷洒装置，所述无人机本体前左右三个端点均设有距离感
应器，所述无人机本体设有通讯系统并且通过通讯系统与控制单元相连。红外虚拟墙发生
器能够围住田块形成几何形状的红外虚拟墙，无人机能够感应到红外虚拟墙，在几何形状
内沿控制单元提供的信号路径进行飞行及农药喷洒，实现自动规划路径农药喷洒。
作为优选：所述红外虚拟墙发生器根据田块边界长短设有一个或多个。多个红外
虚拟墙发生器的红外线衔接一起之后，能形成远距离的红外虚拟墙，可根据需要决定红外
虚拟墙发生器的个数，适用性广。
作为优选：所述高度感应器和距离感应器采用红外线装置。红外线装置使用率高，
器件功耗很小，价格低廉。
作为优选：所述高度感应器采用激光装置。激光更为灵敏，反应速度更快，测得的
数据更精确。
本发明还提供了一种自动规划路径农药喷洒无人机系统的控制方法分为以下几
步：
1）沿田块边界设置红外虚拟墙发生器，形成几何形状的红外虚拟墙；
2）无人机在红外虚拟墙内开机起飞升至设定高度，以一方向水平运动；
3）无人机到达红外虚拟墙后，垂直于红外虚拟墙向内平移设定距离至初始喷洒农药位
置并打开农药喷洒装置；
4）控制单元发送行走周长信号给无人机，无人机平行于相对应的红外虚拟墙运动；
5）无人机走完设定周长时，控制单元发送信号使得无人机垂直于红外虚拟墙向内平移
设定距离；
6）控制单元发送下一圈行走周长信号给无人机，无人机平行于相对应的红外虚拟墙运
动；
7）重复第5和第6步骤，当行走周长小于控制单元的设定最小周长（设定距离的6倍）时，
控制单元发送停止喷洒农药信号给无人机；
8）无人机接收信号停止喷洒农药并以一方向水平运动至红外虚拟墙外降落。
有益效果：本发明实现了无人机自动规划农药喷洒的路径，无需人工控制，对各种
几何形状的田地都适用并且能够规划出不重复的路径，不会出现漏喷或重复喷洒农药的问
题。
附图说明
附图1是本发明所述的自动规划路径农药喷洒无人机系统的系统图。
附图2是本发明所述的自动规划路径农药喷洒无人机系统的路径图。
1、无人机本体；2、红外虚拟墙发生器。
具体实施方式
下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。
实施例一：如图1-2所示，本发明是一种自动规划路径农药喷洒无人机系统，包括
无人机本体1和用于设在田块边界的红外虚拟墙发生器2，所述无人机本体1设有高度感应
器和农药喷洒装置，所述无人机本体1前左右三个端点均设有距离感应器，所述无人机本体
1设有通讯系统并且通过通讯系统与控制单元相连。红外虚拟墙发生器2能够围住田块形成
几何形状的红外虚拟墙，无人机能够感应到红外虚拟墙，在几何形状内沿控制单元提供的
信号路径进行飞行及农药喷洒，实现自动规划路径农药喷洒。
实施例二：如图 1-2所示，本发明是一种自动规划路径农药喷洒无人机系统，包括
无人机本体1和用于设在田块边界的红外虚拟墙发生器2，所述无人机本体1设有高度感应
器和农药喷洒装置，所述无人机本体1前左右三个端点均设有距离感应器，所述无人机本体
1设有通讯系统并且通过通讯系统与控制单元相连。红外虚拟墙发生器2能够围住田块形成
几何形状的红外虚拟墙，无人机能够感应到红外虚拟墙，在几何形状内沿控制单元提供的
信号路径进行飞行及农药喷洒，实现自动规划路径农药喷洒。
作为优选：所述红外虚拟墙发生器2根据田块边界长短设有一个或多个。多个红外
虚拟墙发生器2的红外线衔接一起之后，能形成远距离的红外虚拟墙，可根据需要决定红外
虚拟墙发生器2的个数，适用性广。
作为优选：所述高度感应器和距离感应器采用红外线装置。红外线装置使用率高，
器件功耗很小，价格低廉。
作为优选：所述高度感应器采用激光装置。激光更为灵敏，反应速度更快，测得的
数据更精确。
本发明还提供了一种自动规划路径农药喷洒无人机系统的控制方法分为以下几
步：
1）沿田块边界设置红外虚拟墙发生器2，形成几何形状的红外虚拟墙；
2）无人机在红外虚拟墙内开机起飞升至设定高度10m，以一方向水平运动；
3）无人机到达红外虚拟墙后，垂直于红外虚拟墙向内平移设定距离5m至初始喷洒农药
位置并打开农药喷洒装置；
4）控制单元发送行走周长信号给无人机，无人机平行于相对应的红外虚拟墙运动；
5）无人机走完设定周长时，控制单元发送信号使得无人机垂直于红外虚拟墙向内平移
设定距离5m；
6）控制单元发送下一圈行走周长信号给无人机，无人机平行于相对应的红外虚拟墙运
动；
7）重复第5和第6步骤，当行走周长小于控制单元的设定最小周长30m时，控制单元发送
停止喷洒农药信号给无人机；
8）无人机接收信号停止喷洒农药并以一方向水平运动至红外虚拟墙外降落。