[01428388]农用无人机及机载装备的开发与应用

研发了具有路径自动规划、断电（点）续航、全自主飞行和抗扰动云台的农用旋翼无人机。设计了作业轨迹跟踪稳定控制算法,解决了复杂环境干扰导致的飞行航线偏移问题;将RTK实时定位技术与实时位置确定和存储技术有机结合,实现了断电（点）的精准对接,攻克了农用无人机断电（点）续航难题;提出了点面分层判别算法和地形动态仿形算法,实现了不同地理地貌以及不同作物高度仿形的飞行作业需求;开发了双ARM构架具有独立供电系统、三套独立IMU传感器和多种接口的飞控硬件系统和相配套的地面站管理系统,实现了无人机自动路径规划、一键起飞、自主降落、断电（点）续航、仿地飞行、智能避障等功能。 提出了多源实时动态环境建模的固定障碍物与突入障碍物的识别与避障技术。将GNSS-IMU导航捷联解算与高阶滑模变结构控制算法相融合,提高了无人机在运动状态下的解算定位精度,解决了无人机精准定位和低空低速稳定飞行难题;攻克了集双目视觉、激光雷达、超声波于一体的农田障碍物快速识别难题,实现了无人机飞行过程中对电线杆等细小固定障碍物和人畜车等突然入侵物的有效避障。 攻克了基于机载多光谱成像技术的作物病害状况和飞行速度自适应的低量高浓度防漂移变量喷施技术。开发了基于CMOS传感器的25个波段多光谱感光器件和成像系统相结合的快拍式成像微型多波段光谱仪,研制了配套的自适应云台系统,有效消除了姿态偏移、气流扰动、高频振动等干扰;研究了不同太阳光照角度、强度等对农田遥感图像的影响规律,分析了作物冠层波谱的二向反射特性,建立了农作物遥感信息自适应校正模型,研究了机载反射光谱与典型作物养分、病害、虫害之间响应规律,通过机载微型多光谱成像仪获取大面积作物信息,实现了水稻、油菜等作物全生长周期波谱信息的快速提取,以指导精准的肥水药管理;揭示了机载药箱内部不同区域的药液运动规律,设计了蜂窝状多腔体、全连通结构的止荡药箱和喷药全程重心自动配平药箱,解决多旋翼无人机喷药过程重心变化大、易倾翻和震荡难题,通过优化设计旋翼下压气流通道与定制喷嘴的有机结合,加速了药液的沉降,有效减少了漂移;研发了飞行速度、作物病害程度、喷药量之间的耦合算法和农药喷施脉宽控制技术,实现作物所需药量和行进速度相适应的变量喷施技术。