多旋翼授粉无人机的作业航迹规划

doi:10.11924/j.issn.1000-6850.casb2021-0824

中国农学通报 ›› 2022, Vol. 38 ›› Issue (18): 159-164.doi: 10.11924/j.issn.1000-6850.casb2021-0824

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多旋翼授粉无人机的作业航迹规划

王汝毅(), 王秀娟, 高磊, 岳训()

山东农业大学信息科学与工程学院,山东泰安 271018

收稿日期:2021-08-25 修回日期:2021-12-05 出版日期:2022-06-25 发布日期:2022-07-14
通讯作者: 岳训
作者简介:王汝毅,男,1999年出生,山东泰安人,硕士研究生,研究方向：农业智能科技的机器智能体集群控制及应用研究。通信地址：271018 山东省泰安市岱宗大街61号山东农业大学信息科学与工程学院,Tel：17861502756,E-mail： m17861502756@163.com。
基金资助:
山东省自然科学基金青年项目“多层耦合网络中基于人类行为特性的信息传输”(ZR2020QF066)

Trajectory Planning of Multiple Unmanned Aerial Vehicles for Pollination

WANG Ruyi(), WANG Xiujuan, GAO Lei, YUE Xun()

College of Information Sciences and Engineering, Shandong Agricultural University, Tai’an, Shandong 271018

Received:2021-08-25 Revised:2021-12-05 Online:2022-06-25 Published:2022-07-14
Contact: YUE Xun

摘要/Abstract

摘要：

目前果园存在劳动人口老龄化、人工辅助授粉劳动效率低和缺乏数字化精准管理的现状。为了缓解这一现状,本研究首先阐述了多旋翼授粉无人机的前期关键技术准备,包括授粉父本花药的优化组合、花药的商业化存储等。然后,针对单机多旋翼授粉无人机存在的花粉喷洒均匀性差的问题,给出了花粉精准喷洒作业的多旋翼授粉无人机的集群实施策略;在无人机集群编队目标位置分配、回避碰撞和集群队列区域路径规划等核心技术的基础上,设计了多旋翼授粉无人机的自动作业航迹规划技术。最后,在Matlab环境下,实现3单元多旋翼授粉无人机集群授粉的虚拟仿真。多旋翼授粉无人机将为构建智慧农业生态无人农场的精准化种植,提供超前一步的理论探索和可行性应用方案。

关键词: 果园, 授粉, 多旋翼授粉无人机, 航迹规划, 无人农场

Abstract:

The aging of workforce, the low efficiency of artificial pollination and the lack of digital and precise management are current situation of orchards. In order to solve these problems, firstly, the preliminary key technical preparations of multiple unmanned aerial vehicles (multi-UAVs) for pollination were clarified, including the optimized combination of pollinating paternal anther, the commercial storage of anthers and so on. Secondly, targeting the problem of poor pollen spraying uniformity of multi-UAVs for pollination, the cluster approach of multi-UAVs for accurate pollen spraying operation was proposed. Based on target location allocation of UAVs cluster, collision avoidance and cluster queue area path planning, the automatic trajectory planning technologies of multi-UAVs for pollination were designed. Finally, the virtual simulation of 3-unit multi-UAVs for pollination was achieved in Matlab environment. Multi-UAVs for pollination will provide a step ahead theoretical exploration and feasible application scheme for the construction of intelligent, ecological and unmanned farm for precision planting.

Key words: orchard, pollination, multiple unmanned aerial vehicles for pollination, trajectory planning, unmanned farm

中图分类号:

S126

王汝毅, 王秀娟, 高磊, 岳训. 多旋翼授粉无人机的作业航迹规划[J]. 中国农学通报, 2022, 38(18): 159-164.

WANG Ruyi, WANG Xiujuan, GAO Lei, YUE Xun. Trajectory Planning of Multiple Unmanned Aerial Vehicles for Pollination[J]. Chinese Agricultural Science Bulletin, 2022, 38(18): 159-164.

图/表 4

图1. 多旋翼授粉无人机的自动作业参数设置

图2. 多旋翼授粉无人机喷雾授粉覆盖效果与喷头喷雾量和喷洒倾角的相关性

图3. 多单元多旋翼授粉无人机集群的自动作业流程图

图4. 多旋翼授粉无人机的自动作业的切换轨迹图

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