一种农用无人机控制模块

技术领域

本申请涉及无人机控制领域，更具体地，涉及一种农用无人机控制模块。

背景技术

农用无人机具有广阔的应用前景，尤其在农业喷洒方面。它可以通过代替人工高空喷洒化学药剂、营养剂等，实现农作物的保护和调节，降低损失率并增加产量。无人机广泛应用于果树、蔬菜、玉米、水稻等农作物上的病虫害喷洒，同时也可喷洒液体肥料、微量元素和其他激素，以提高作物的品质和生长效率。

不过目前的技术中存在一些不足之处。大部分无人机出厂时都采用固定喷头间距的布局，无法根据不同农作物的生长状态和环境变化进行调整。这种固定布局可能导致不理想的喷洒效果、药剂的浪费以及使用上的不便。

近年来，如何使无人机能根据设定的作业参数，在实际作业过程中自动计算并调节喷头间距，以确保喷洒的药剂均匀性成为研究的热点。如今农用无人机的功能越来越复杂，使得使用人员操作便捷，仅通过设置少量的参数就能实现无人机喷洒的作业，并且保证喷洒过程中无人机自适应调节间距，保障喷洒效果。

如何使得无人机根据设定的较少的作业参数，在当前作业过程中，根据作业的实际情况，自动计算并调节喷头之间的间距，以保障药剂喷洒的均匀性是近年来研究的热门方向。

发明内容

本申请提供一种农用无人机控制模块。其中，参数设定模块用于输入无人机的作业参数，计算模块基于当前无人机设定的作业参数，通过计算确定雾化盘的最佳转速，使离心喷头的喷洒间距达到当前作业条件下的最大喷洒幅度，驱动模块根据计算模块的计算结果，驱动喷头臂进行调节，使喷头达到设置的第一作业间距。本申请可以通过设备根据作业参数自动计算雾化盘的最佳转速以及最佳喷洒幅度，从而并针对间距进行自动调节以提升药剂喷洒的覆盖范围；本申请还简化了参数设置，在使用过程中无需每次重置参数，无人机厂家可以在出厂前根据型号针对设备参数进行内置，提升了农用无人机操作的便捷性，提高了农用无人机的作业效率，减少药剂浪费和人工成本。

第一方面，提供一种农用无人机控制模块，该控制模块安装于农用无人机。该农用无人机还包括旋翼、离心喷头、储液箱以及驱动模块，其中，离心喷头通过驱动模块固定于储液箱一侧，储液箱用于存储待喷洒药剂。控制模块包括参数设定模块、计算模块和拟合模块，具体的，参数设定模块用于输入农用无人机的作业参数；计算模块用于根据第一映射关系计算离心喷头内雾化盘处于不同转速时离心喷头的喷洒幅度；拟合模块用于根据计算模块计算的结果，拟合雾化盘的转速和喷洒幅度之间的关系式，确定关系式对应的待定系数的值，其中，关系式包括R

基于本技术方案，该农用无人机的参数设定模块用于输入无人机的作业参数，计算模块基于当前无人机设定的作业参数，通过计算确定雾化盘的最佳转速，使离心喷头的喷洒间距达到当前作业条件下的最大喷洒幅度，驱动模块根据计算模块的计算结果，驱动喷头臂进行调节，使喷头达到设置的第一作业间距。本申请可以通过设备根据作业参数自动计算雾化盘的最佳转速以及最佳喷洒幅度，从而并针对间距进行自动调节，以提升药剂喷洒的覆盖范围，提高农用无人机的作业效率，减少药剂浪费和人工成本。

应理解，第一作业间距包括根据无人机当前作业参数确定的离心喷头之间的距离，当任一水平方向上两个离心喷头间的间距小于等于第一间距时，在室温、标准大气压、无风的环境下，两喷头喷洒出的药剂可以均匀覆盖到喷头无人机下方的作业范围，以期实现药剂喷洒的全覆盖，提升药剂喷洒的覆盖范围。

应理解，离心喷头的喷洒幅度随着雾化盘的转速的增大而增加，当雾化盘的转速增加到第一转速值时，喷洒幅度达到第一幅度，雾化盘转速在第一转速值基础上再增加，喷洒幅度会在第一幅度的基础上降低。第一转速和第一幅度具有对应关系，第一幅度为喷洒幅度的峰值，第一转速为喷洒幅度峰值时对应的转速的值。

结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，通过参数设定模块输入的作业参数包括：雾化盘的半径、雾化盘的流量、待喷洒药剂的密度、旋翼的数量、旋翼的直径、农用无人机的载荷量以及农用无人机的作业高度。

基于本技术方案，该农用无人机的参数设定模块用于输入无人机的作业参数，计算模块基于当前无人机设定的作业参数，通过计算确定雾化盘的最佳转速，使离心喷头的喷洒间距达到当前作业条件下的最大喷洒幅度，驱动模块根据计算模块的计算结果，驱动喷头臂进行调节，使喷头达到设置的第一作业间距。本申请可以通过设备根据作业参数自动计算雾化盘的最佳转速以及最佳喷洒幅度，从而并针对间距进行自动调节，以提升药剂喷洒的覆盖范围，提高农用无人机的作业效率，减少药剂浪费和人工成本。

结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，计算模块确定离心喷头的第一作业间距包括：

N≤1.7R

其中，N为第一作业间距。

基于本技术方案，该农用无人机设定喷头的间距小于等于1.7倍的喷洒幅度。本申请可以通过设备根据作业参数自动计算雾化盘的最佳转速以及最佳喷洒幅度，从而并针对间距进行自动调节，以提升药剂喷洒的覆盖范围，提高农用无人机的作业效率，减少药剂浪费和人工成本。

结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，驱动模块包括喷头臂以及滑轨，离心喷头通过喷头臂滑动固定于滑轨上。其中，驱动模块接收到计算模块输出的第一作业间距，驱动模块驱动喷头臂在滑轨上沿水平方向相对运动调整离心喷头的间距达到第一作业间距。

基于本技术方案，该农用无人机的参数设定模块用于输入无人机的作业参数，计算模块基于当前无人机设定的作业参数，通过计算确定雾化盘的最佳转速，使离心喷头的喷洒间距达到当前作业条件下的最大喷洒幅度，驱动模块根据计算模块的计算结果，驱动喷头臂进行调节，使喷头达到设置的第一作业间距。本申请可以通过设备根据作业参数自动计算雾化盘的最佳转速以及最佳喷洒幅度，从而并针对间距进行自动调节，以提升药剂喷洒的覆盖范围，提高农用无人机的作业效率，减少药剂浪费和人工成本。

结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，计算模块根据第一映射关系计算离心喷头的喷洒幅度包括：计算模块根据待喷洒药剂的密度、药剂的雾滴粒径，确定雾滴的空气阻力系数；计算模块根据农用无人机载荷量、旋翼的数量、旋翼的直径，确定旋翼产生的下压风场的风速；计算模块根据农用无人机作业高度，结合雾滴的空气阻力系数和下压风场的风速，确定雾滴的降落时间；计算模块根据雾化盘的转速、雾化盘的半径，确定雾滴沿水平方向喷洒的初速度；计算模块根据降落时间、初速度，确定雾滴沿水平方向喷洒的第一幅度。

基于本技术方案，该农用无人机的参数设定模块用于输入无人机的作业参数，计算模块基于当前无人机设定的作业参数，通过计算确定雾化盘的最佳转速，使离心喷头的喷洒间距达到当前作业条件下的最大喷洒幅度，驱动模块根据计算模块的计算结果，驱动喷头臂进行调节，使喷头达到设置的第一作业间距。本申请可以通过设备根据作业参数自动计算雾化盘的最佳转速以及最佳喷洒幅度，从而并针对间距进行自动调节，以提升药剂喷洒的覆盖范围，提高农用无人机的作业效率，减少药剂浪费和人工成本。

结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，第一映射关系包括：

其中，H为农用无人机的作业高度的值，V

基于本技术方案，该农用无人机的参数设定模块用于输入无人机的作业参数，计算模块基于当前无人机设定的作业参数，通过计算确定雾化盘的最佳转速，使离心喷头的喷洒间距达到当前作业条件下的最大喷洒幅度，驱动模块根据计算模块的计算结果，驱动喷头臂进行调节，使喷头达到设置的第一作业间距。本申请可以通过设备根据作业参数自动计算雾化盘的最佳转速以及最佳喷洒幅度，从而并针对间距进行自动调节，以提升药剂喷洒的覆盖范围，提高农用无人机的作业效率，减少药剂浪费和人工成本。

结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，第一映射关系包括：

其中，R

基于本技术方案，该农用无人机的参数设定模块用于输入无人机的作业参数，计算模块基于当前无人机设定的作业参数，通过计算确定雾化盘的最佳转速，使离心喷头的喷洒间距达到当前作业条件下的最大喷洒幅度，驱动模块根据计算模块的计算结果，驱动喷头臂进行调节，使喷头达到设置的第一作业间距。本申请可以通过设备根据作业参数自动计算雾化盘的最佳转速以及最佳喷洒幅度，从而并针对间距进行自动调节，以提升药剂喷洒的覆盖范围，提高农用无人机的作业效率，减少药剂浪费和人工成本。

结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，第一映射关系包括：

其中，μ为空气阻力系数，d为雾滴的粒径，ρ为待喷洒药剂的密度，计算模块根据第一映射关系确定空气阻力系数。

基于本技术方案，该农用无人机的参数设定模块用于输入无人机的作业参数，计算模块基于当前无人机设定的作业参数，通过计算确定雾化盘的最佳转速，使离心喷头的喷洒间距达到当前作业条件下的最大喷洒幅度，驱动模块根据计算模块的计算结果，驱动喷头臂进行调节，使喷头达到设置的第一作业间距。本申请可以通过设备根据作业参数自动计算雾化盘的最佳转速以及最佳喷洒幅度，从而并针对间距进行自动调节，以提升药剂喷洒的覆盖范围，提高农用无人机的作业效率，减少药剂浪费和人工成本。

结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，第一映射关系包括：

其中，V

基于本技术方案，该农用无人机的参数设定模块用于输入无人机的作业参数，计算模块基于当前无人机设定的作业参数，通过计算确定雾化盘的最佳转速，使离心喷头的喷洒间距达到当前作业条件下的最大喷洒幅度，驱动模块根据计算模块的计算结果，驱动喷头臂进行调节，使喷头达到设置的第一作业间距。本申请可以通过设备根据作业参数自动计算雾化盘的最佳转速以及最佳喷洒幅度，从而并针对间距进行自动调节，以提升药剂喷洒的覆盖范围，提高农用无人机的作业效率，减少药剂浪费和人工成本。

结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，确定雾滴的粒径的方法包括：

d＝An+Bf+C

其中，d为雾滴的粒径，n为雾化盘的转速，f为雾化盘的流量，A、B、C为待定系数；确定待定系数包括通过实测雾滴粒径d的数值进行拟合。

基于本技术方案，该农用无人机的参数设定模块用于输入无人机的作业参数，计算模块基于当前无人机设定的作业参数，通过计算确定雾化盘的最佳转速，使离心喷头的喷洒间距达到当前作业条件下的最大喷洒幅度，驱动模块根据计算模块的计算结果，驱动喷头臂进行调节，使喷头达到设置的第一作业间距。本申请可以通过设备根据作业参数自动计算雾化盘的最佳转速以及最佳喷洒幅度，从而并针对间距进行自动调节，以提升药剂喷洒的覆盖范围，提高农用无人机的作业效率，减少药剂浪费和人工成本。

第二方面，本申请提供了一种农用无人机，包括上述第一方面及第一方面中任意实现方式的农用无人机控制模块。

附图说明

图1是本申请实施例提供的一种常用的农用无人机结构示意图。

图2是本申请实施例提供的一种农用无人机喷洒作业的场景示意图。

图3是本申请实施例提供的一种农用无人机。

图4是本申请实施例提供的一种农用无人机的数据流处理示意图。

图5是本申请实施例提供的一种计算模块根据第一映射关系计算的方法示意图。

图6是本申请实施例提供的一种农用无人机喷洒的雾滴产生的方法示意图。

图7是本申请实施例提供的一种农用无人机喷洒作业时雾滴的受力分析示意图。

图8是本申请实施例提供的一种雾化盘转速和喷洒幅度之间关系式的示意图。

图9是本申请实施例提供的一种农用无人机喷洒作业时雾滴的喷洒范围示意图。

具体实施方式

下面将结合附图，对本申请实施例中的技术方案进行描述。

本申请的实施方式部分使用的术语仅用于对本申请的具体实施例进行解释，而非旨在限定本申请。

本申请中术语“第一”“第二”“第三”等字样用于对作用和功能基本相同的相同项或相似项进行区分，应理解，“第一”、“第二”和“第三”之间不具有逻辑或时序上的依赖关系，也不对数量和执行顺序进行限定。

在本申请实施例中，“示例的”、“例如”等词用于表示作例子、例证或说明。本申请中被描述为“示例”的任何实施例或设计方案不应被解释为比其它实施例或设计方案更优选或更具优势。确切而言，使用示例的一词旨在以具体方式呈现概念。

在本说明书中描述的参考“一个实施例”或“一些实施例”等意味着在本申请的一个或多个实施例中包括结合该实施例描述的特定特征、结构或特点。由此，在本说明书中的不同之处出现的语句“在一个实施例中”、“在一些实施例中”、“在其他一些实施例中”、“在另外一些实施例中”等不是必然都参考相同的实施例，而是意味着“一个或多个但不是所有的实施例”，除非是以其他方式另外特别强调。术语“包括”、“包含”、“具有”及它们的变形都意味着“包括但不限于”，除非是以其他方式另外特别强调。

本申请中，“至少一个”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。

应理解，本文中的具体的例子只是为了帮助本领域技术人员更好地理解本申请实施例，而非限制本申请实施例的范围。

还应理解，本说明书中描述的各种实施方式，既可以单独实施，也可以组合实施，本申请实施例对此并不限定。

除非另有说明，本申请实施例所使用的所有技术和科学术语与本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本申请中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在限制本申请的范围。本申请所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项的任意的和所有的组合。

当今市场上的农用无人机在喷洒作业过程中，大部分的无人机采用固定间距的喷头来实现农业作业。如图1所示，图1是本申请实施例提供的一种常用无人机结构的示意图。在图1中，以重力Y为参考方向，建立坐标系，绘制了X-Y方向平面上农用无人机的侧视图。其中常用的无人机具有4个旋翼11，旋翼11通过控制转速等控制无人机的飞行状态，其次，还具有储液箱12，储液箱用于容纳待喷洒的药剂，储液箱12中可设置搅拌装置，使待喷洒药剂在无人机作业过程中保持均匀。储液箱12以及旋翼11设置在承重架15上，承重架15还具有4个落地支架14，用于辅助无人机平稳降落在地面。在储液箱12下固定有喷洒装置，其中喷洒装置包括至少一组喷头13，每组喷头包括至少两个喷头，喷头13通过安装臂16固定在储液箱12下侧，安装臂16内还可以设置导液管用于将储液箱12中的喷洒药剂倒流在喷头13中。

但是由于不同的农作物生长状态和生长环境的不同，这种固定间距的喷头布局可能会导致作业效果低下、药剂浪费、或者产生使用方面上的不便。

同时市场对于可根据作业参数自动计算并调节喷头间距的农用无人机的需求不断提高。因此，近年来针对可自动计算并调节喷头间距的喷洒装置成为了研究热点之一，使得喷头之间的间距可以根据实际情况自动进行计算并进行调节，为农业作业提供更加灵活、高效、可控的方案。

农用无人机的喷头结构通常由喷嘴、液体管、密封圈等组件构成。喷头主要起到向空气中喷洒药剂的作用，其喷洒效果和药剂喷洒质量与设计的喷头结构有很大关系。常用的喷头有扇形喷头、球形喷头、双流喷头、四流喷头等，它们的喷洒效果和覆盖范围都有所不同。

扇形喷头的构造是比较简单的，适用于喷洒范围较大的场合，例如农田、果园、橄榄林等。而球形喷头则可以进行360度旋转喷洒，适用于形状不规则的小型果树等场景。双流喷头和四流喷头可以同时进行液体和空气的混合喷洒，具有更好的喷洒效果和药剂利用效率，但是在造价和维护难度方面则更高。

本申请重点研究并提供了一种农用无人机，离心喷头广泛应用于农业、园林、消防等领域。离心喷头主要由固定块、离心旋转机构、雾化盘等部件组成。其喷雾原理是利用离心力将液体送入喷嘴，使其成为激流并产生雾状的喷雾。其内部结构中的离心旋转机构、雾化盘分别构成了中心轴和旋转部分，当雾化盘旋转时，离心力会将液体送往喷头处，形成雾状的喷雾。

离心喷头的喷雾效果受许多因素的影响，如液体的流量、重力、喷头旋转的速度和角度等。其在农业上的应用可以用于作物的喷洒和施肥，在喷洒液体较为粘稠的情况下有优良的效果。离心喷头是一种实用性较强的喷头型号，其喷雾效果稳定、喷头角度和范围可调节、维护管理便捷，适用范围广泛，有利于提高农业和园林等领域的喷洒效率。

本申请提供一种农用无人机。其中，参数设定模块用于输入无人机的作业参数，计算模块基于当前无人机设定的作业参数，通过计算确定雾化盘的最佳转速，使离心喷头的喷洒间距达到当前作业条件下的最大喷洒幅度，驱动模块根据计算模块的计算结果，驱动喷头臂进行调节，使喷头达到设置的第一作业间距。本申请可以通过设备根据作业参数自动计算雾化盘的最佳转速以及最佳喷洒幅度，从而并针对间距进行自动调节，以提升药剂喷洒的覆盖范围，提高农用无人机的作业效率，减少药剂浪费和人工成本。

为了更好地理解本申请实施例的方案，下面先结合图2对本申请实施例可能的作业场景进行简单的介绍。

图2是本申请实施例提供的一种农用无人机喷洒作业的场景示意图。由图中可以看到，无人机在飞行作业过程中，旋翼的旋转会产生下压的风场，以重力方向Y为参考，设定平行于地面的方向与X方向。

应理解，X方向包括所有平行于地面、且与重力方向Y垂直的方向，附图中仅示意性画出一种X的方向，并不对本申请的保护范围构成任何限定。

应理解，离心喷头喷射出的雾滴是360度环绕的，附图仅为二维平面示意图，并不对本申请的保护范围构成任何限定。

应理解，第一幅度包括根据无人机当前输入的作业参数进行计算拟合得到雾化盘转速和喷洒幅度之间的关系式后，在雾化盘处于第一转速时关系式计算得出的第一幅度。其中，雾化盘转速逐渐增大，雾滴喷洒的喷洒幅度也逐渐增大，当雾化盘转速增大到一定范围时，雾滴喷洒的喷洒幅度达到峰值，此时的雾化盘处于第一转速，喷洒幅度达到第一幅度。计算模块根据第一幅度确定离心喷头的第一作业间距。当任一水平方向上两个离心喷头间的间距小于等于第一间距时，在室温、标准大气压、无风的环境下，两喷头喷洒出的药剂可以均匀覆盖到喷头无人机下方的作业范围，以期实现药剂喷洒的全覆盖，提升药剂喷洒的覆盖范围。

应理解，在一些实施例中，第一间距还被称为最佳间距、最佳喷头间距、喷头最佳间距等，这些仅为名称上的指代，不对本申请的保护范围构成任何限定，具体保护范围应以权利要求为准。

离心喷头喷洒出的雾滴具有X方向的初速度V

图3是本申请实施例提供的一种农用无人机。在图3中，农用无人机包括6个旋翼21(图中由于视图角度只画出2个)，6个旋翼21对称设置。还包括储液箱22，储液箱22用于搭载需要喷洒的药剂，储液箱22以及6个旋翼21设置在承重架25上。储液箱22下设置有控制模块29以及驱动模块28，驱动模块28连接喷头23，该无人机具有4个喷头23(图中由于视图角度只画出2个)。驱动模块28用于调节对称的喷头23之间的间距，驱动模块28包括调节滑轨26以及喷头臂27，驱动模块28通过接收控制模块29的驱动指令，通过喷头臂27调节对称喷头23之间的距离。其中，喷头臂27内还包裹有导液管，用于将储液箱22中的药剂导流到喷头23中。

应理解，本申请提供的一种可能的实施例中，旋翼21以及喷头27的数量等仅为示意性，不对本申请构成任何限定，具体保护范围应以权利要求为准。

应理解，滑轨26的数量以及喷头臂27的数量与喷头26的数量有关，在实际使用时根据实际情况进行设置，本申请对此不作特殊限定，具体保护范围应以权利要求为准。

应理解，图3为X-Y方向平面的示意图，所展示出的各部件的数量仅为示意性，本申请实施例以X-Y方向平面为参考，描述一对对称喷头23之间的自动调节方式以及装置结构，并不对本申请构成任何限定，具体保护范围以权利要求为准。也应理解，在多对对称喷头的场景下，对本申请技术方案的复用也应在本申请的保护范围内。

图4是本申请实施例提供的一种农用无人机的数据流处理示意图。本申请的控制模块29包括参数设定模块、计算模块以及拟合模块。参数设定模块用于在无人机作业前进行作业参数的输入，其中无人机的作业参数包括但不限于：雾化盘的半径、雾化盘的流量、待喷洒药剂的密度、旋翼的数量、旋翼的直径、农用无人机的载荷量以及农用无人机的作业高度。计算模块根据第一映射关系计算离心喷头内雾化盘处于不同转速时离心喷头喷洒的雾滴幅度。拟合模块通过拟合转速与喷洒幅度之间的关系，并根据计算模块计算的值确定待定系数的值。计算模块还用于根据拟合的关系式，确定离心喷头喷洒幅度的峰值，并根据喷洒幅度的值确定离心喷头的作业间距。并将计算结果输出到驱动模块28，驱动模块28根据计算模块的计算值，通过驱动喷头臂27调节水平方向之间两喷头23之间的间距。

应理解，雾化盘转速逐渐增大，雾滴喷洒的喷洒幅度也逐渐增大，当雾化盘转速增大到一定范围时，雾滴喷洒的喷洒幅度达到峰值，此时的雾化盘处于第一转速，喷洒幅度达到第一幅度。计算模块根据第一幅度确定离心喷头的第一作业间距；本申请对此不作特殊限定，具体保护范围应以权利要求为准。

下面将结合图5至图7针对计算模块根据第一映射关系计算雾化盘处于不同转速时喷头喷洒幅度的方法进行说明。

图5是本申请实施例提供的一种计算模块根据第一映射关系计算的方法示意图。

S201：拟合喷洒的雾滴的粒径d与雾化盘的转速n、流量f之间的关系，计算模块计算雾滴沿第一方向的初速度V

离心喷头喷洒时，药液被高速旋转的雾化盘雾化并甩出。甩出的雾滴具有水平方向的初速度V

d＝An+Bf+C (1)

其中，A、B、C为待定系数。雾化盘的转速n以及药剂的流量f为通过无人机的机器设置可获取到的已知量，在无人机实际作业前，可以通过多次实验确定A、B、C待定系数的具体值，待定系数的值可以根据实际测量的粒径d的数值以及设定的转速n和流量f的数值进行拟合，多次实验以及多次拟合求平均数后可以得到较为准确的A、B、C待定系数的值。

离心雾化盘通过高速旋转，使得雾化盘外缘上的齿状物撞击药液，在高速碰撞下，液体被撞碎雾化，雾滴具有水平方向的初速度被喷洒出。在此，可以近似理解为，雾滴喷射出的初速度V

图6是本申请实施例提供的一种农用无人机喷洒的雾滴产生的方法示意图。定义雾化盘上齿状物的转动半径为R，转速为n；其中，半径R的单位为毫米mm，转速n的单位为转每分rpm，雾化盘的旋转可近似为匀速圆周运动，根据均速圆周运动的线速度计算公式，可以得到雾滴喷洒出的初速度V

雾滴从雾化盘上的齿状物被旋转喷洒出时，具有平行于地面方向的初速度V

通过将雾化盘上齿状物的转动半径R以及转速n通过参数设定模块进行设定，计算模块使用公式(2)计算出雾滴喷洒的初速度V

S202：计算模块计算雾滴的空气阻力系数μ。

下面将结合图7针对雾滴的运动轨迹以及受力情况进行分析。

图7是本申请实施例提供的一种农用无人机喷洒作业时雾滴的受力分析示意图。在此，将雾滴近似看作球体，雾滴的直径为d，雾滴从喷头喷洒出时具有X方向的初速度V

将雾滴近似为球体，定义雾滴的直径为d，喷洒剂的液体密度为ρ；则在温度25摄氏度、标准大气压的情况下，可以计算得到雾滴的空气阻力系数μ为：

计算模块使用公式(3)计算出雾滴的空气阻力系数μ的值。

S203：计算模块计算旋翼产生的下压风场的风速V

定义无人机旋翼的下压风场的速度为V

其中，g为重力加速度。

通过将无人机的载荷为L、无人机旋翼的数量为M、无人机的旋翼直径为D输入参数设定模块，计算模块使用公式(4)计算出无人机下压风场的风速V

雾滴在风场的作用下做抛物线运动，水平方向X方向上的初速度V

f

在重力方向Y上，雾滴的初速度V

f

其中，m为雾滴的质量。

由于在实际情况中，雾滴在下压风场的作用下受到的空气阻力f

结合图2可知，R

S204：计算模块计算雾滴降落时长t。

计算模块将无人机下压风场的风速V

S205：计算模块计算雾滴沿第一方向的喷洒距离R

计算模块通过将前序步骤中通过公式(2)计算出的雾滴的初速度V

应理解，在无人机作业过程中，无人机可以根据农作物的高度、种植密度等因素调节飞行高度、旋翼直径等参数，无人机将根据设定的参数计算雾化盘转速与药剂喷洒幅度的关系，从而调节离心喷头的间距，保障药剂喷洒出的雾滴均匀、无死角。

应理解，本申请可应用于多喷头的无人机中，本申请可用于确定任一水平方向上两喷头之间的间距，具体保护范围应以权利要求为准，本申请对此不作特殊限定。

驱动模块28根据计算模块输出的喷头间距N的值，驱动喷头臂27的机械结构在滑轨26上沿水平方向调节到合适的间距。

应理解，一组喷头臂27在滑轨26上的调节是对称的，以无人机机械结构的中轴线为对称轴，相向调节，本申请对此不作特殊限定，具体保护范围以权利要求为准。

应理解，计算模块输出的喷头间距N的值是根据设定的参数计算确定的结果，因此计算模块输出的喷头间距N的值为当前设置的作业参数最合适的喷头间距。

作为一个非限制性的例子，在参数设定模块输入如下参数：雾化盘的半径R为0.042m，雾化盘的流量f为2L/min，待喷洒药剂的密度ρ可近似为水的密度，无人机的旋翼数量M为6，旋翼的直径D为1.03m，无人机的载荷量L为100kg，无人机的作业高度H为3m。计算模块根据第一映射关系计算出该农用无人机的雾化盘的不同转速条件下，离心喷头喷洒的雾滴的幅宽R

表1转速与幅宽之间的关系

/>

从表1可知，分别计算了该无人机在作业高度为3m时，雾化盘转速n从1000rpm到16000rpm变化时对应的离心喷头的喷幅，将表1中的数据通过拟合模块进行拟合，得到的结果如图8所示。

图8是本申请实施例提供的一种雾化盘转速和喷洒幅度之间关系式的示意图，拟合模块通过拟合雾化盘转速和喷洒幅度之间的关系式，即通过公式(9)进行拟合。

R

通过公式(9)拟合雾化盘转速和喷洒幅度之间的关系，并确定待定系数的值，结合图8可知，确定待定系数后的式(9)为：

R

结合公式(9)和图8可知，离心喷头喷洒的范围并不是随着雾化盘转速增大而一直增大，在喷洒范围到达峰值后，随着雾化盘转速的增加，喷洒范围会逐渐缩小。

计算模块还用于根据公式(10)计算当雾化盘处于第一转速时，离心喷头喷洒的第一幅度，并根据第一幅度，确定离心喷头的第一作业间距。

应理解，离心喷头喷洒的第一幅度包括喷洒幅度的峰值，当喷洒幅度为峰值时对应的雾化盘的转速为第一转速。

为了保证喷头之间的喷洒范围全部覆盖，理论上喷头的间距小于等于两倍的喷洒幅度即可，即N≤2R

图9是本申请实施例提供的一种农用无人机喷洒作业时雾滴的喷洒范围示意图。如图9所示，在得到喷头的喷洒幅度R

作为一个非限制性的例子，在实际应用中，由于存在地效现象，会使喷洒向地面的雾滴向四周扩散，因此，可以使用一台具有控制模块的农用无人机作为控制主机，使用其他不包括控制模块的农用无人机作业控制从机。控制主机根据设定的作业参数计算并调节其喷头间距，将该农用无人机输出的作业间距信息发送至其余控制从机，其余控制从机按照控制主机发送的作业间距信息进行调节，以降低整体农业区域的作业设备成本。

应理解，控制从机的喷头可以通过驱动模块自动调节，也可以通过人工进行手动调节，本申请对此不作特殊限定。

在表1的基础上，计算模块还可以根据N≤1.7R

表2转速与作业间距之间的关系

作为一个非限制性的例子，从表2中可知，在农用无人机按照前述设定的作业参数飞行并执行喷洒作业时，不同转速对应的作业间距N的值的平均值为1.485m。并且由于地表效应，喷雾会向地表四周扩散，并且在实际应用过程中，农用无人机的调节精度有限，因此，可以将控制从机的作业间距设定为1.5m至1.6m之间。

作为一个非限制性的例子，在作为控制主机的农用无人机在作业过程中，由于调节精度的机械局限性，实际计算模块输出的喷头间距N可能具有多位小数，可以在计算模块增加算法针对喷头间距N的计算值进行规定小数位的取整。本实施例属于本领域技术人员基于本申请可以想到的技术方案，应该属于本申请的保护范围，本申请对此不再赘述。

本申请实施例中的方法，如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在计算机可读存储介质中，基于这样的理解，本申请的技术方案或技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。该存储介质至少包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(read-only memory,ROM)、随机存取存储器(random access memory,RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。