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适用于航空测量和喷洒活动的遥控飞行器及航空测量和喷洒系统的制作方法

的文献jp2019060641描述了通过数据和图像采集进行航空测量的rpa，但是没有预见到在农业领域中的应用，事实上，如在先前的教导中所观察到的，该应用显然与空中检查领域无关，因此，它也没有解决本发明提出解决的问题。
9.因此，没有与本发明在此提出的解决方案等同的现有技术解决方案，其结合了技术差异、经济优势、安全性和可靠性。
10.发明目的
11.因此，本发明的目的是提供一种能够在同一产品中执行航空测量、地理处理和作物喷洒服务的车辆。
12.本发明的另一个目的是提供一种用于航空测量和喷洒活动的遥控飞行器。
13.本发明的另一个目的是提供一种车辆，该车辆允许在种植园上喷洒产品而不踩踏作物，使得在相同的技术方案中能够进行航空测量和喷洒活动。
14.本发明的另一个目的是提供一种能够节约喷洒作业中的农用化学品的载体。
15.本发明的另一个目的是提供关于植物健康状态(植物检疫)和作物发育的数据收集、可能的侵蚀或种植失败区域的检测以及更有效和地理相关的试剂喷洒。
16.本发明的另一个目的是提供一种减轻环境影响并使土壤保存过程最大化的解决方案。
17.本发明的另一个目的是提供在难以接近的区域中进行图像捕获和处理的操作，以及通过喷洒化学试剂对区域进行处理。
18.本发明的另一个目的是提供一种用于以高精度测绘农作物和种植园的系统。

技术实现要素：

19.本发明通过指示在不同区域上空执行飞行的遥控飞行器(1)来实现这些和其他目的，遥控飞行器包括：
[0020]-航空测量系统；
[0021]-喷洒系统；
[0022]
用于联合活动或穿插或选自航空测量和喷洒。
[0023]
本发明还通过被指示在航空测量和喷洒的农业区域上进行飞行的遥控飞行器来实现这些和其他目的，该遥控飞行器包括：
[0024]-居中布置在连接至六个间隔开的速度控制器/发动机/螺旋桨组件的所述飞行器中的本体；
[0025]-在所述本体上方的燃料或杀虫剂存储罐；
[0026]-附接至本体的下部的固定起落架；
[0027]-附接至本体的下部的电动发电机；
[0028]-位于速度控制器/发动机/螺旋桨组件底部的喷洒喷嘴；
[0029]-将所述本体连接至所述速度控制器/发动机/螺旋桨组件上并且该化学试剂分配软管穿过其中的多个臂；
[0030]-位于本体下方的传感器保持器；
[0031]-位于所述支架上的航空测量传感器，诸如摄像机、激光雷达、sar。
[0032]
本发明通过一种能够进行航空测量、地理处理和化学试剂喷洒的系统来实现这些
和其他目的，所述系统包括：
[0033]-如上所述飞行器；
[0034]-来自联接在微控制器和嵌入式处理器中的惯性传感器、磁传感器、压力传感器、雷达、激光器和gnss的导航、控制和引导系统；
[0035]-飞行器任务计划软件(无人机)、用于来自航空测量传感器的数据的预处理和地理定位软件、来自航空测量传感器的数据处理软件、点云分析软件、由处理软件生成的模型和地图；
[0036]-被注入到存在于飞行器中的存储罐中的化学试剂。
附图说明
[0037]
将基于附图描述本发明，其中图示了：
[0038]
图1图示了用于测绘和喷洒的飞行器的俯视图，该飞行器是本发明的目的；
[0039]
图2图示了用于测绘和喷洒的飞行器的侧视图，该飞行器是本发明的目的；
[0040]
图3图示了用于测绘和喷洒的飞行器的前视图，该飞行器是本发明的目的；
[0041]
图4图示了用于航空测量、地理定位和喷洒的飞行器中存在的航空测量传感器的位置，该飞行器是本发明的目的；
[0042]
图5图示了支架细节以及传感器和航空测量的示例，在这种情况下，航空摄影测量摄像机包括在飞行器中用于测绘和喷洒，该飞行器是本发明的目的；
[0043]
图6图示了包括在本发明的用于测绘和喷洒物体的飞行器中的联接机构的具体细节；
[0044]
图7图示了用于测绘和喷洒的飞行器动力系统的部件的细节，该飞行器是本发明的目的；
[0045]
图8图示了用于测绘和喷洒的飞行器信号图，该飞行器是本发明的目的。
具体实施方式
[0046]
本发明涉及由通常称为无人机的单个遥控飞行器(rpa)执行的航空测量和喷洒系统。该飞行器具有多旋翼配置，具有电力推进和混合动力(电池和电动发电机)和垂直起降系统(vtol)。
[0047]
该飞行器通过将高清摄像机和用于喷洒活动的设备结合，允许在相同的产品概念中实现两种目的，使得能够实现诸如杀虫剂、除草剂、杀幼虫剂、杀真菌剂和肥料或其他用于农业的液体产品的化学物质的测绘、地质处理和喷洒的实践。
[0048]
这种车辆的开发的主要目的是有效地响应现有技术中存在的限制。作为响应，开发了具有vtol系统的多旋翼无人机飞行器，其具有附接至其结构的航空测量传感器(作为示例，航空摄影测量摄像机11)，用于捕获和处理信号和图像、地理处理和喷洒系统。
[0049]
本发明能够在不踩踏农作物的情况下进行喷洒产品的操作，在相同的技术方案中可以进行航空测量和喷洒活动，并且根据所使用的传感器11提高了准确度。
[0050]
仍然，在优选实施例中，如从图4中可以看到的，航空摄影测量摄像机11用作在飞行器1的结构中具有战略定位的传感器，在其3个轴上具有可能的移动。
[0051]
本发明带来的解决方案也能够在喷洒操作中节省农药产品，因为从信号和图像的
测量和先前处理，可以仅在有实际需要的区域中施用指定的农药。
[0052]
如从图1至7中可以看出，飞行器1包括电池2和3、电动发电机17、存储罐4、由速度控制器/发动机/推进器5组成的至少四个推进组件，并且可以包括多达八个推进器5，优选六个推进器5，固定起落架8、推进器组件5与本体1之间的联接臂9，试剂分配软管15和喷嘴10在联接臂内部通过。
[0053]
存储罐4既可用于分配燃料，也可分配分别用于航空测量和喷洒活动的农用化学品，具有与预期的溶液交换一致的质量和保护水平。
[0054]
优选地，飞行器1为大约70cm高和大约246cm宽。
[0055]
因此，本发明的飞行器1具有航空测量和喷洒的功能，示出了特别是由航空测量传感器与用于测绘的高清晰度航空照相机11和喷洒系统的联接产生的农业环境解决方案。在优选实施例中，多旋翼无人机具有由电池2和电动发电机17和垂直着陆和起飞系统(vtol)组成的电力推进和混合动力系统。
[0056]
该飞行器1使得能够在难以接近的区域中操作，允许捕获和处理信号和图像，以及利用化学试剂的喷洒来处理区域，在同一装置中合成动作。此外，还可以收集关于农作物的健康和发展状况的数据，检测可能的侵蚀或种植失败的区域以及更有效和地理相关的试剂喷洒，飞行器1的作用是环境影响的减轻因素和土壤保存过程的最大化。具有混合动力系统的电力推进除了提供更大的设备节省之外，还能够进行活动的交换。
[0057]
用于航空测量活动的飞行器1包括安装在所述飞行器1底部的支架12和航空测量传感器，例如，可以是1个或多个光谱的航空摄影测量摄像机11。在该特定示例中，航空测量传感器是在五个光谱带中捕获图像的航空摄影测量摄像机11，该五个光谱带即蓝、绿、红、红边缘和红外。航空摄像机传感器11被策略性地固定在飞行器结构1的底部并且指向下方，使得当飞行器1在感兴趣区域上方飞行时，可以从地面捕获信号和图像，而没有被起落架结构8遮挡的风险。
[0058]
航空摄影测量传感器的命令由负责飞行器1的导航、控制和引导的同一控制单元执行。在航空测量模式中，存在从用户接收期望的正面和侧向叠加参数以及测量所需的分辨率，并因此自动计算飞行器1的轨迹和飞行高度的任务规划软件。
[0059]
在飞行期间，软件使用从导航单元实时获得的地理坐标来鉴定发送来自航空测量传感器的命令(例如，照片)的正确时刻。在发送的每个照片拍摄命令下，系统将该时刻的飞行器1的惯性单元的坐标和数据存储在文件中。来自航空测量传感器的数据和/或信号被存储在传感器卡11上。飞行后，一组软件预处理、处理和分析信号和数据。
[0060]
因此，在无人机中，无论是通过喷洒农药、除草剂、杀幼虫剂、肥料，还是通常在农作物和种植园中使用的其他化学试剂，用户都可生成应用图并且甚至处理种植园。
[0061]
图1表示由储存农药的存储罐4、快速联接机构13、用于输入的电泵14、通过试剂分配软管15和喷嘴10组成的喷洒系统，该储罐具有快速联接机构以便于交换在航空测量阶段用于农药罐的燃料罐。
[0062]
该系统配置优选包括4个可互换的喷嘴，位于侧螺旋桨5和后螺旋桨5的下方，每个喷嘴位于每个螺旋桨5上。农用化学品罐4位于飞行器1的上部中心部分，以允许快速更换，防止飞行器1在地面上保持更长的时间，其后是快速联接机构13。
[0063]
图6中详细示出了快速联接机构13，该快速联接机构13包括前接触阀19和后接触
阀20，这两个前接触阀和后接触阀在不与罐阀销接触时保持在关闭位置。当罐阀销在前部位置安装在罐中时，当罐插入无人机中时，后接触阀20打开，允许流体从罐流到通向储罐6的燃油管线18。当罐阀销在后部位置安装在储罐上时，当罐插入无人机中时，前接触阀19打开，允许流体从罐通到通向喷洒泵14的试剂分配软管15。因此，同样的罐模型可以用于不同的水罐(喷洒罐)或燃料罐(包括较长任务的航空测量罐)。
[0064]
本发明还涉及一种用于进行航空测量和化学试剂喷洒活动的系统，该系统包括：
[0065]-飞行器1；
[0066]-联接至微控制器和嵌入式处理器的基于惯性传感器、磁传感器、压力传感器、雷达、激光器和gnss的导航、控制和引导系统；
[0067]-包括飞行器任务规划软件1的软件，来自空气勘测传感器的数据的预处理和地理定位，来自空气勘测传感器的处理数据，由所述处理软件生成的点云、模型和地图的分析；
[0068]-待注入到存在于飞行器1中的罐4中的化学试剂。
[0069]
该系统允许向农作物、牲畜和其他感兴趣的领域喷洒要被注入到存在于飞行器1上的罐4中的化学试剂，该化学试剂选自杀虫剂、除草剂、杀幼虫剂、杀真菌剂和肥料，或其他液体产品。
[0070]
此外，该系统可以包括：
[0071]-空气测量传感器11在一个或多个光谱带中捕获信号和图像；
[0072]-用于飞行器1的任务规划软件，其具有前和/或侧向叠加、自动计算飞行器1的轨迹和飞行高度所需的分辨率的参数；
[0073]-用于喷洒目的飞行器任务规划软件1，可以根据地理位置参数其具有个人或死点的地理位置参数和侧向叠加，其中，自动计算飞行器1的飞行轨迹和飞行高度，完成飞行任务；
[0074]-软件处理来自航空测量传感器的数据和地理定位的数据，实现对由飞行器1收集的数据的处理、对由该飞行器1收集的数据进行后处理的地理参考，对由该飞行器1收集的数据进行几何、辐射和光谱分析；
[0075]-一款用于处理来自航空测量传感器的数据的软件，用于航空三角测量、直接地理定位、3d点云的生成、数字表面模型、数字地形模型和由飞行器1收集的数据的地图或正射拼接；
[0076]-用于分析点云、模型和地图的软件，该软件生成个体计数(每株植物)、种植行(植物行)、种植失败、平行度、位于个体中的入侵植物的检测或入侵植物(区域)的死点的检测、入侵物种的鉴定、健康或患病植物的鉴定作为结果。
[0077]
图7表示用于航空测量和喷洒的飞行器1的电力系统，其由电池2和3、电动发电机17组成，该电动发电机17由连接至构成无人机电力系统的发电机7的内燃机21组成，其中输出电压优选为48v。
[0078]
图1还表示用于航空测量和喷洒的飞行器16的本体，以保护受到诸如天气条件的喷洒任务的风化影响的系统和结构。
[0079]
图8表示飞行器1的电气和信号图。
[0080]
与现有技术相比，本发明具有许多技术和经济优势，其中一些在下面列出：
[0081]-能够执行航空测量、地理处理和种植喷洒服务的车辆；
[0082]-能够在种植园喷洒产品而不踩踏作物；
[0083]-能够在喷洒操作中节省农业化学产品；
[0084]-执行数据收集并生成个体计数(每株植物)、种植行(植物行)、种植失败、平行度、位于个体中的入侵植物的检测或入侵植物(区域)的死点的检测、入侵植物物种的鉴定、健康或患病植物的鉴定，从而允许正确地规划在何处应用农用化学品；
[0085]-是减轻环境影响并使土壤保护过程最大化的解决方案；
[0086]-在难以接近的区域中执行操作，其中捕获和处理信号和图像，以及用化学试剂的喷洒来处理区域；
[0087]-避免与操作者接触可能对健康有害的化学物质相关的风险，这是在人工应用相当普遍的文化中仍然会复发的事实；
[0088]-是用于农作物和种植园的具有高准确度的航空测量系统。
[0089]
已经描述了本发明的优选实施例的示例，应当理解，本发明的范围覆盖了所描述的发明构思的其它可能的变化，仅由所附权利要求的内容来限制，包括可能的等效物。

技术特征：

1.一种适用于不同区域上空执行飞行的遥控飞行器(1)，其特征在于，包括：-航空测量系统；-喷洒系统；用于同时进行航空测量和喷洒活动。2.根据权利要求1所述的飞行器(1)，其特征在于，包括：-本体(16)，居中地布置在连接至彼此等距间隔开的至少四个推进组件(5)的所述飞行器(1)；-在所述本体(16)上方的存储罐(4)；-在所述本体(16)上方布置的存储罐(4)；-在所述本体(16)的下部固定的电动发电机(17)；-用于航空测量活动的系统和用于喷洒活动的系统，其中，-喷洒系统包括：-位于每个速度控制器/发动机/螺旋桨组件(5)的底部上的喷洒喷嘴(10)；-位于内部的化学试剂分配软管系统(9)，将罐(4)连接至所述加压泵(14)，然后连接至所述喷嘴(10)；-所述航空测量系统包括：-位于所述本体(16)下方的支架(12)；-位于所述支架(12)中的一个或多个航空测量传感器(11)，诸如照相机、摄录机、激光器、lidar、雷达、磁力计、环境传感器。3.根据权利要求1或2所述的飞行器，其特征在于，所述支架(12)居中地位于所述本体(16)下方。4.根据权利要求1至3中任一项所述的飞行器，其特征在于，所述支架(12)靠近所述起落架(8)定位。5.根据权利要求1至4中任一项所述的飞行器，其特征在于，所述摄像机(12)是rgb或多光谱的。6.根据权利要求1至5中任一项所述的飞行器，其特征在于，包括多旋翼、混合电源配置和垂直起降系统(vtol)。7.根据权利要求1至6中任一项所述的飞行器，其特征在于，所述飞行器还包括：-快速联接机构(13)，允许连接两种类型的罐(4)，所述燃料罐具有连接至所述燃料管线(18)的前部联接器，并且所述化学试剂罐具有与所述试剂分配软管(15)进行连接的后部联接器，-化学试剂泵(14)，-试剂分配软管(15)，-喷洒喷嘴(10)。8.根据权利要求1至7中任一项所述的飞行器，其特征在于，所述飞行器还包括：-电池(2)，-电动发电机(17)，-储罐(6)。9.一种用于进行航空测量和喷洒化学试剂的系统，其特征在于，包括：
‑
根据权利要求1至8中任一项所述的飞行器(1)；-来自联接在微控制器和嵌入式处理器中的惯性传感器、磁传感器、压力传感器、雷达、激光器和gnss的导航、控制和引导系统；-软件，包括所述飞行器(1)的任务规划软件、航空测量传感器数据的预处理和地理定位、航空测量传感器数据处理、点云分析、由所述处理软件生成的模型和地图；-将化学试剂注入存在于所述飞行器(1)上的罐(4)中。10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，将待注入存在于所述飞行器(1)中的罐(4)中的化学试剂喷洒在作物上，所述化学试剂选自杀虫剂、除草剂、杀幼虫剂、杀真菌剂和肥料，或其他液体产品。11.根据权利要求9或10所述的系统，其特征在于，所述航空测量传感器(11)捕获一个或多个光谱带中的信号和图像。12.根据权利要求9至11中任一项所述的系统，其特征在于，所述系统包括飞行器任务规划软件(1)，所述飞行器任务规划软件具有正面和/或侧向叠加的参数、利用所述飞行器(1)的轨迹和飞行高度的自动计算的必要分辨率。13.根据权利要求9至12中任一项所述的系统，其特征在于，所述系统包括用于喷洒目的的飞行器任务规划软件(1)，可以根据地理位置参数其具有个人或死点的地理位置参数和侧向叠加，其中，自动计算飞行器1的飞行轨迹和飞行高度，完成飞行任务。14.根据权利要求9至13中任一项所述的系统，其特征在于，所述系统包括用于处理来自航空测量传感器的数据和地理定位的数据的软件，实现对由飞行器1收集的数据的处理、对由该飞行器1收集的数据进行后处理的地理参考，对由该飞行器1收集的数据进行几何、辐射和光谱分析。15.根据权利要求9至14中任一项所述的系统，其特征在于，所述系统包括用于处理来自航空测量传感器的数据、用于航空三角测量、直接地理定位、3d点云生成、数字表面模型、数字地形模型以及由所述飞行器(1)收集的数据的地图或正射拼接的软件。16.根据权利要求9至15中任一项所述的系统，其特征在于，所述系统包括用于分析点云、模型和图的软件，所述软件生成个体计数、种植行、种植失败、平行度、位于个体中的入侵植物的检测或入侵植物的死点的检测、入侵物种的鉴定、健康或患病植物的鉴定作为结果。

技术总结

本发明涉及一种系统，该系统将多转子配置中的通常称为无人机的单个遥控飞行器(RPA)中的航空测量和喷洒服务与具有混合电源(电池和电动发电机)的电力推进和动力系统和垂直起降(VTOL)系统相结合。该设备通过将包括诸如高清晰度摄像机的航空测量传感器和诸如泵和喷嘴的针对喷洒活动的设备的组进行联接，允许使用单个车辆进行航空测量实践、地理处理和诸如杀虫剂、除草剂、杀幼虫剂、杀真菌剂和肥料的化学物质或其他液体农产品的喷洒。本发明还涉及准备执行上述系统的飞行器，该飞行器是用于航空测量和喷洒活动的遥控飞行器。测量和喷洒活动的遥控飞行器。测量和喷洒活动的遥控飞行器。